Триоксид сірки, як правило, має вигляд безбарвної рідини. Він також може існувати у вигляді льоду, волокнистих кристалів чи газу. Коли триоксид сірки піддається впливу повітря, починає виділятись білий дим. Він є складовим елементом такої хімічно активної речовини, як концентрована сірчана кислота. Це прозора, безбарвна, масляниста та вельми агресивна рідина. Вона використовується у виробництві добрив, вибухових речовин, інших кислот, у нафтовій промисловості, у свинцево-кислотних акумуляторних батареях у автомобілях.
Концентрована сірчана кислота: властивості
Сірчана кислотадобре розчиняється у воді, має корозійну дію на метали та тканини, при контакті обглинає деревину та більшість інших органічних речовин. Внаслідок тривалого впливу низької концентрації речовини або короткостроковій дії високої можуть мати несприятливі наслідки для здоров'я від вдихання.
Концентрована сірчана кислота використовується для виготовлення добрив та інших хімікатів, у переробці нафти, у виробництві чавуну та сталі та для багатьох інших цілей. Оскільки вона має досить високу температуру кипіння, вона може бути використана для випуску летких кислот з їх солей. Концентрована сірчана кислота має сильну гігроскопічну властивість. Її іноді використовують як сушильний агент для дегідратації (видалення води хімічним методом) багатьох сполук, наприклад, вуглеводів.
Реакції сірчаної кислоти
Концентрована сірчана кислота незвичайно реагує на цукор, залишаючи за собою ламку губчасту чорну масу з вуглецю. Подібна реакція спостерігається при впливі на шкіру, целюлозу та інші рослинні та тваринні волокна. Коли концентрована кислота поєднується з водою, виділяється велика кількість тепла, достатня для миттєвого кип'ятіння. Для розведення її слід додавати повільно холодну воду при постійному помішуванні, щоб обмежити накопичення тепла. Сірчана кислота реагує з рідиною, утворюючи гідрати із різко вираженими властивостями.
Фізичні характеристики
Рідина без кольору та запаху у розведеному розчині має кислий смак. Сірчана кислота є екстремально агресивною при впливі на шкіру та всі тканини організму, що при безпосередньому контакті викликає сильні опіки. У чистому вигляді H 2 SO4 не є провідником електрики, проте ситуація змінюється на протилежний бік з додаванням води.
Деякі властивості у тому, що молекулярна маса становить 98.08. Температура кипіння становить 327 градусів за Цельсієм, плавлення -2 градуси за Цельсієм. Сірчана кислота є сильною мінеральною кислотою та одним із головних продуктів хімічної промисловості через її широке комерційне застосування. Вона утворюється природним чином в результаті окиснення сульфідних матеріалів, таких як сульфід заліза.
Хімічні властивості сірчаної кислоти (H 2 SO4) проявляються в різних хімічних реакціях:
- При взаємодії із лугами утворюються два ряди солей, у тому числі сульфати.
- Реагує з карбонатами та гідрокарбонатами з утворенням солей та Вуглекислий газ(З 2).
- На метали вона впливає по-різному, залежно від температури та ступеня розведення. Холодна та розбавлена дає вихід водню, гаряча та концентрована дає викиди SO 2 .
- На триоксид сірки (SO 3) та воду (Н 2 Про) розкладається при кип'ятінні розчин H 2 SO4 (концентрована сірчана кислота). Хімічні властивості включають роль сильного окислювача.
Пожежна небезпека
Сірчана кислота має високу реакційну здатність до займання дрібнодисперсних горючих матеріалів при контакті. При нагріванні починають виділятись високотоксичні гази. Вона є вибухонебезпечною та несумісною з величезною кількістю речовин. При підвищених температурах та тиску можуть відбуватися досить агресивні хімічні змінита деформації. Може бурхливо реагувати з водою та іншими рідинами, що призводить до розбризкування.
Небезпека здоров'ю
Сірчана кислота роз'їдає всі тканини організму. Вдихання пари може призвести до серйозних пошкоджень легень. Поразка слизової очей може призвести до повної втрати зору. Контакт зі шкірою може спричинити важкі некрози. Навіть кілька крапель можуть бути фатальними, якщо кислота отримує доступ до трахеї. Хронічний вплив може спричинити трахеобронхіт, стоматит, кон'юнктивіт, гастрит. Можуть виникнути перфорації шлунка та перитоніт, що супроводжуються циркуляторним колапсом. Сірчана кислота є дуже їдкою речовиною, з якою слід поводитися з особливою обережністю. Ознаки та симптоми при впливі можуть бути важкими і включають слинотечу, сильну спрагу, утруднення ковтання, біль, шок та опіки. Блювотні маси, як правило, мають колір меленої кави. Гостра інгаляційна дія може призвести до чхання, осиплості голосу, задухи, ларингіту, задишки, роздратування дихальних шляхіві біль у грудях. Кровотечі з носа та ясен, набряк легень, хронічний бронхіт та пневмонія також можуть виникнути. Вплив на шкіру може призвести до серйозних больових опіків та дерматиту.
Перша допомога
- Розмістити постраждалих на свіже повітря. Співробітники екстрених служб повинні уникати при цьому дії сірчаної кислоти.
- Оцінити життєві показники, включаючи пульс та частоту дихання. Якщо пульс не виявляється, провести реанімаційні заходи, залежно від отриманих додаткових травм. Якщо дихання є й утрудненим, забезпечити респіраторну підтримку.
- Зняти забруднений одяг якнайшвидше.
- У разі потрапляння у вічі промивати теплою водою принаймні 15 хвилин, на шкіру - промити водою з милом.
- При вдиханні отруйної пари потрібно прополоскати рот великою кількістю води, пити і самостійно викликати блювання забороняється.
- Доставити постраждалих до лікувального закладу.
Чиста 100% сірчана кислота (моногідрат) являє собою безбарвну маслянисту рідину, що застигає в кристалічну масу при +10 °С. Реактивна сірчана кислота зазвичай має щільність 1,84 г/см 3 і містить близько 95 % H 2 SO 4 . Твердить вона лише нижче -20 °С.
Температура плавлення моногідрату дорівнює 10,37 ° С при теплоті плавлення 10,5 кДж/моль. У звичайних умовах він є дуже в'язкою рідиною з дуже високим значенням діелектричної проникності (e = 100 при 25 °С). Незначна власна електролітична дисоціація моногідрату протікає паралельно за двома напрямками: [Н 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2·10 -4 і [Н 3 О + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4·10 - 5 . Його молекулярно-іонний склад може бути приблизно охарактеризований такими даними (в %):
|
При додаванні навіть малих кількостей води переважає дисоціація за схемою:
Н 2 Про + Н 2 SО 4<==>Н 3 Про+ + НSO 4 -
Хімічні властивості.
H 2 SO 4 – сильна двоосновна кислота.
H 2 SO 4<-->H++ HSO 4 -<-->2H + + SO 4 2-
Перший ступінь (для середніх концентрацій) призводить до 100% дисоціації:
K 2 = ( · ) / = 1,2 · 10 -2
1) Взаємодія з металами:
a) розведена сірчана кислота розчиняє тільки метали, що стоять у ряді напруг лівіше водню:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (розб) --> Zn +2 SO 4 + H 2 O
b) концентрована H 2 +6 SO 4 - сильний окисник; при взаємодії з металами (крім Au, Pt) може відновлюватися до S +4 O 2 , S 0 або H 2 S -2 (без нагрівання також не реагують Fe, Al, Cr - пасивуються):
2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 --> Ag 2 +1 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 --> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O
2) концентрована H 2 S +6 O 4 реагує при нагріванні з деякими неметалами за рахунок своїх сильних окисних властивостей, перетворюючись на сполуки сірки нижчого ступеня окислення, (наприклад, S +4 O 2):
З 0 + 2H 2 S +6 O 4 (конц) --> C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O
S 0 + 2H 2 S +6 O 4 (конц) --> 3S +4 O 2 + 2H 2 O
2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (кінець) --> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
3) з основними оксидами:
CuO + H 2 SO 4 --> CuSO4 + H2O
CuO + 2H + --> Cu 2+ + H 2 O
4) із гідроксидами:
H 2 SO 4 + 2NaOH --> Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H + + OH - --> H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 --> CuSO 4 + 2H 2 O
2H + + Cu(OH) 2 --> Cu 2+ + 2H 2 O
5) обмінні реакції із солями:
BaCl 2 + H 2 SO 4 --> BaSO 4 + 2HCl
Ba 2+ + SO 4 2- --> BaSO 4
Утворення білого осаду BaSO 4 (нерозчинного в кислотах) використовується для ідентифікації сірчаної кислоти та розчинних сульфатів.
Моногідрат (чиста, 100% сірчана кислота) є іонізуючим розчинником, що має кислотний характер. У ньому добре розчиняються сульфати багатьох металів (переходячи при цьому в бісульфати), тоді як солі інших кислот розчиняються, як правило, лише за можливості їх сольволізу (з переведенням у бісульфати). Азотна кислота поводиться в моногідраті як слабка основа
HNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 -
хлорна - як дуже слабка кислота
H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 -
Фторсульфонова та хлорсульфонова виявляються кислотами дещо сильнішими (HSO 3 F > HSO 3 Cl > HClO 4). Моногідрат добре розчиняє багато органічних речовин, що мають у своєму складі атоми з неподіленими електронними парами (здатними до приєднання протона). Деякі з них можуть бути виділені назад у незміненому стані шляхом простого розведення розчину водою. Моногідрат має високе значення кріоскопічної константи (6,12°) і ним іноді користуються як середовищем для визначення молекулярних ваг.
Концентрована H2SO4 є досить сильним окислювачем, особливо при нагріванні (відновлюється зазвичай до SO2). Наприклад, вона окислює HI і частково HВr (але не HСl) до вільних галогенів. Окислюються нею і багато металів - Cu, Hg та ін (тоді як золото і платина по відношенню до H 2 SO 4 стійкі). Так взаємодія з міддю йде за рівнянням:
Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + H 2 O
Діючи як окислювач, сірчана кислота зазвичай відновлюється до SO 2 . Однак найбільш сильними відновниками вона може бути відновлена до S і навіть H 2 S. З сірководнем концентрована сірчана кислота реагує за рівнянням:
H 2 SO 4 + H 2 S = 2H 2 O + SO 2 + S
Слід зазначити, що вона частково відновлюється також газоподібним воднемі тому не може застосовуватися для його осушення.
Рис. 13. Електропровідність розчинів сірчаної кислоти.
Розчинення концентрованої сірчаної кислоти у воді супроводжується значним виділенням тепла (і деяким зменшенням загального обсягу системи). Моногідрат майже не проводить електричного струму. Навпаки, водні розчини сірчаної кислоти є добрими провідниками. Як бачимо на рис. 13, максимальну електропровідність має приблизно 30%-на кислота. Мінімум кривої відповідає гідрату складу H2SO4H2O.
Виділення тепла при розчиненні моногідрату у воді становить (залежно від кінцевої концентрації розчину) до 84 кДж/моль H 2 SO 4 . Навпаки, змішуванням 66% сірчаної кислоти, попередньо охолодженої до 0 ° С, зі снігом (1:1 по масі) може бути досягнуто зниження температури, до -37 ° С.
Зміна густини водних розчинів H 2 SO 4 з її концентрацією (вага. %) дано нижче:
|
|
Як видно з цих даних, визначення щільності концентрації сірчаної кислоти вище 90 вагу. % стає дуже неточним.
Тиск водяної пари над розчинами H 2 SO 4 різної концентрації за різних температур показано на рис. 15. Як осушувач сірчана кислота може діяти лише до тих пір, поки тиск водяної пари над її розчином менше, ніж його парціальний тиск в газі, що осушується.
Рис. 15. Тиск водяної пари.
Рис. 16. Температури кипіння над розчинами H2SO4. розчинів H2SO4.
При кип'ятінні розведеного розчину сірчаної кислоти з нього відганяється вода, причому температура кипіння підвищується до 337 °С, коли починає переганятися 98,3 % H 2 SO 4 (рис. 16). Навпаки, з більш концентрованих розчинів випаровується надлишок сірчаного ангідриду. Пар киплячої при 337 °С сірчаної кислоти частково дисоційований на H 2 O і SO 3 які знову з'єднуються при охолодженні. Висока температура кипіння сірчаної кислоти дозволяє використовувати її для виділення при нагріванні легколетких кислот із їх солей (наприклад, HCl з NaCl).
Отримання.
Моногідрат може бути отриманий кристалізацією концентрованої сірчаної кислоти при -10 °С.
Виробництво сірчаної кислоти.
1-ша стадія.Пекти для випалу колчедану.
4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q
Процес гетерогенний:
1) подрібнення залізного колчедану (піриту)
2) метод "киплячого шару"
3) 800 ° С; відведення зайвого тепла
4) збільшення концентрації кисню у повітрі
2-я стадія.Після очищення, осушення та теплообміну сірчистий газ надходить у контактний апарат, де окислюється в сірчаний ангідрид (450°С - 500°С; каталізатор V 2 O 5):
2SO 2 + O 2<-->2SO 3
3-тя стадія.Поглинальна вежа:
nSO 3 + H 2 SO 4 (конц) --> (H 2 SO 4 · nSO 3)(олеум)
Воду використовувати не можна через утворення туману. Застосовують керамічні насадки та принцип протитечії.
Застосування.
Пам'ятайте! Сірчану кислоту потрібно вливати малими порціями у воду, а не на оборот. Інакше може статися бурхлива хімічна реакціяв результаті якої людина може отримати сильні опіки.
Сірчана кислота – один із основних продуктів хімічної промисловості. Йде на виробництво мінеральних добрив (суперфосфат, сульфат амонію), різних кислот та солей, лікарських та миючих засобів, барвників, штучних волокон, вибухових речовин. Застосовується в металургії (розкладання руд, напр. уранових), для очищення нафтопродуктів, як осушувач та ін.
Практично важлива та обставина, що дуже міцна (понад 75 %) сірчана кислота не діє на залізо. Це дозволяє зберігати та перевозити її в сталевих цистернах. Навпаки, розведена H2SO4 легко розчиняє залізо з виділенням водню. Окисні властивості для неї зовсім не характерні.
Міцна сірчана кислота енергійно поглинає вологу і тому часто застосовується для осушення газів. Від багатьох органічних речовин, що містять у своєму складі водень та кисень, вона забирає воду, що нерідко використовується у техніці. З цим же (а також з окисними властивостямиміцною H 2 SO 4) пов'язано її руйнівну дію на рослинні та тваринні тканини. Сірчану кислоту, що випадково потрапила при роботі на шкіру або сукню, слід відразу ж змити великою кількістю води, потім змочити постраждале місце розведеним розчином аміаку і знову промити водою.
Молекули чистої сірчаної кислоти.
Рис.1. Схема водневих зв'язків у кристалі H 2 SO 4 .
Молекули, що утворюють кристал моногідрату, (АЛЕ) 2 SO 2 з'єднані один з одним досить сильними (25 кДж/моль) водневими зв'язками, як це схематично показано на рис. 1. Сама молекула (АЛЕ) 2 SO 2 має структуру спотвореного тетраедра з атомом сірки біля центру і характеризується такими параметрами: (d(S-ОН) = 154 пм, РНО-S-ОН = 104°, d(S=O) = 143 пм, РOSO = 119 °.В іоні HOSO 3 - , d(S-ОН) = 161 і d(SO) = 145 пм, а при переході до іону SO 4 2-тетраедр набуває правильної форми і параметри вирівнюються .
Кристаллогідрати сірчаної кислоти.
Для сірчаної кислоти відомо кілька кристалогідратів, склад яких показаний на рис. 14. З них найбідніший водою є сіль оксонію: H 3 O + HSO 4 - . Оскільки система, що розглядається, дуже схильна до переохолодження, фактично спостерігаються в ній температури замерзання лежать набагато нижче температур плавлення.
Рис. 14. Температури плавлення у системі H 2 O·H 2 SO 4 .
Кислоти з металом є специфічним для даних класів з'єднань. У її ході протон водню відновлюється і у зв'язці з кислотним аніоном замінюється на катіон металу. Це приклад реакції з утворенням солі, хоча існує і кілька типів взаємодій, які не підпорядковуються цьому принципу. Вони протікають як окислювально-відновні та не супроводжуються виділенням водню.
Принципи реакцій кислот із металами
Усі реакції з металом призводять до утворення солей. Винятком є, мабуть, лише реакція благородного металу з царською горілкою, сумішшю соляної та будь-яка інша взаємодія кислот з металами призводить до утворення солі. Якщо кислота не є ні сірчаною концентрованою, ні азотною, то як продукт вищеплюється молекулярний водень.
Але коли реакцію вступає концентрована сірчана кислота, взаємодія з металами протікає за принципом окислювально-відновного процесу. Тому експериментально було виділено два типи взаємодій типових металів та міцних неорганічних кислот:
- взаємодія металів із розведеними кислотами;
- взаємодія із концентрованою кислотою.
Реакції за першим типом протікають із будь-якою кислотою. Винятком є лише концентрована та азотна кислота будь-якої концентрації. Вони реагують за другим типом і призводять до утворення солей та продуктів відновлення сірки та азоту.
Типові взаємодія кислот із металами
Метали, розташовані лівіше водню в стандартному електрохімічному ряду, реагують з іншими кислотами різної концентрації за винятком азотної з утворенням солі та виділенням молекулярного водню. Метали, розташовані правіше водню серед електронегативності, що неспроможні реагувати із зазначеними вище кислотами і взаємодіють лише з азотної кислотою незалежно від її концентрації, з концентрованою сірчаною кислотою і з царської горілкою. Це типова взаємодія кислот із металами.
Реакції металів із концентрованою сірчаною кислотою
Реакції з розведеною азотною кислотою
Розведена азотна кислота реагує з металами, розташованими лівіше і правіше водню. У ході реакції з активними металами утворюється аміак, який відразу розчиняється і взаємодіє з нітрат-аніоном, утворюючи ще одну сіль. З металами середньої активностікислота реагує із виділенням молекулярного азоту. З малоактивною реакція протікає з виділенням оксиду 2-валентного азоту. Найчастіше утворюється кілька продуктів відновлення сірки однієї реакції. Приклади реакцій запропоновані у графічному додатку нижче.
Реакції з концентрованою азотною кислотою
У даному випадкуокислювачем також виступає азот. Всі реакції закінчуються утворенням солі та виділенням Схеми перебігу окисно-відновних реакцій запропоновані на графічному додатку. При цьому на окрему увагу заслуговує реакція з малоактивними елементами. Така взаємодія кислот із металами неспецифічна.
Реакційна здатність металів
Метали вступають у реакції з кислотами досить охоче, хоча є кілька інертних речовин. І це елементи, мають високий стандартний електрохімічний потенціал. Існує ряд металів, побудований на підставі даного показника. Він називається рядом електронегативності. Якщо метал стоїть у ньому лівіше водню, він здатний вступати у реакцію з розведеною кислотою.
Існує лише один виняток: залізо та алюміній за рахунок утворення на їх поверхні 3-валентних оксидів не можуть реагувати з кислотою без нагрівання. Якщо суміш підігрівається, то спочатку реакцію вступає оксидна плівка металу, а потім він сам розчиняється в кислоті. Метали, розташовані правіше водню в електрохімічному ряду активності, не можуть реагувати з неорганічною кислотою, у тому числі і з розведеною сірчаною. Винятків із правил два: ці метали розчиняються в концентрованій та розведеній азотній кислоті та царській горілці. В останній не можуть бути розчинені тільки родій, рутеній, іридій та осмій.
Будь-яка кислота є складною речовиною, молекула якої містить один або кілька атомів водню і кислотний залишок.
Формула сірчаної кислоти – H2SO4. Отже, до складу молекули сірчаної кислоти входять два атоми водню та кислотний залишок SO4.
Утворюється сірчана кислота під час взаємодії оксиду сірки з водою
SO3+H2O -> H2SO4
Чиста 100% сірчана кислота (моногідрат) - важка рідина, в'язка як масло, без кольору і запаху, з кислим «мідним» смаком. Вже за температури +10 °З вона застигає і перетворюється на кристалічну масу.
Концентрована сірчана кислота містить приблизно 95% H2SO4. І застигає вона за температури нижче –20°С.
Взаємодія з водою
Сірчана кислота добре розчиняється у воді, змішуючись із нею у будь-яких співвідношеннях. При цьому виділяється велика кількість тепла.
Сірчана кислота здатна поглинати пари води із повітря. Це її властивість використовують у промисловості для осушення газів. Осушують гази, пропускаючи їх через спеціальні ємності із сірчаною кислотою. Звичайно ж, цей спосіб можна застосовувати тільки для газів, які не вступають у реакцію з нею.
Відомо, що при попаданні сірчаної кислоти на органічні речовини, особливо вуглеводи, ці речовини обвугливаются. Справа в тому, що вуглеводи, як і вода, містять і водень, і кисень. Сірчана кислота забирає в них ці елементи. Залишається вугілля.
У водному розчині H2SO4 індикатори лакмус та метиловий помаранчевий забарвлюються у червоний колір, що говорить про те, що цей розчин має кислий смак.
Взаємодія з металами
Як і будь-яка інша кислота, сірчана кислота здатна замінювати атоми водню на атоми металу у своїй молекулі. Взаємодіє вона майже з усіма металами.
У розведеному вигляді сірчана кислотареагує із металами як звичайна кислота. В результаті реакції утворюється сіль із кислотним залишком SO4 та водень.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
А концентрована сірчана кислотає дуже сильним окислювачем. Вона окислює всі метали, незалежно від їхнього становища серед напруг. І за реакції з металами вона сама відновлюється до SO2. Водень не виділяється.
Сu + 2 H2SO4 (кінець) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Zn + 2 H2SO4 (кінець) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
А ось золото, залізо, алюміній, метали платинової групи у сірчаній кислоті не окислюються. Тому сірчану кислоту перевозять у сталевих цистернах.
Сірчанокислі солі, які утворюються в результаті таких реакцій, називають сульфатами. Вони не мають кольору, легко кристалізуються. Деякі їх добре розчиняються у воді. Малорозчинними є лише CaSO4 та PbSO4. Майже не розчиняється у воді BaSO4.
Взаємодія з основами
Реакція взаємодії кислоти з основами називається реакцією нейтралізації. В результаті реакції нейтралізації сірчаної кислоти утворюється сіль, що містить кислотний залишок SO4 і вода H2O.
Приклади реакцій нейтралізації сірчаної кислоти:
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O
Сірчана кислота входить у реакцію нейтралізації як із розчинними, і з нерозчинними основами.
Так як в молекулі сірчаної кислоти два атоми водню, і для її нейтралізації потрібно дві основи, вона відноситься до двоосновних кислот.
Взаємодія з основними оксидами
Зі шкільного курсу хімії нам відомо, що оксидами називають складні речовини, до складу яких входять два хімічних елементів, одним із яких є кисень у ступені окислення -2 . Основними оксидами називають оксиди 1, 2 та деяких 3 валентних металів. Приклади основних оксидів: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.
З основними оксидами сірчана кислота входить у реакцію нейтралізації. В результаті такої реакції, як і реакції з основами, утворюються сіль і вода. Сіль містить кислотний залишок SO4.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Взаємодія із солями
Сірчана кислота взаємодіє з солями слабкіших або летких кислот, витісняючи їх ці кислоти. В результаті такої реакції утворюється сіль з кислотним залишком SO4 та кислота
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
Застосування сірчаної кислоти та її сполук
Барієва каша ВaSO4 здатна затримувати рентгенівське проміння. Заповнюючи нею порожнисті органи людського організму, рентгенологи досліджують їх.
У медицині та будівництві широко застосовують природний гіпс CaSO4*2H2O, кристалогідрат сульфату кальцію. Глауберова сіль Na2SO4*10H2O використовується в медицині та ветеринарії, в хімічній промисловості - для виробництва соди та скла. Мідний купорос CuSO4*5H2O відомий садівникам та агрономам, які використовують його для боротьби зі шкідниками та хворобами рослин.
Сірчана кислота широко використовується в різних галузях промисловості: хімічної, металообробної, нафтової, текстильної, шкіряної та інших.
З розведеними кислотами, які виявляють окисні властивості за рахунокіонів водню(розведені сірчана, фосфорна, сірчиста, всі безкисневі та органічні кислотита ін.)
реагують метали:
розташовані у ряді напруг до водню(ці метали здатні витісняти водень із кислоти);
утворюють із цими кислотами розчинні солі(на поверхні цих металів не утворюється захисна сольова
плівка).
В результаті реакції утворюються розчинні соліі виділяється водень:
2А1 + 6НСI = 2А1С1 3 + ДТ 2
М g + Н 2 SO 4 = М gS Про 4 + Н 2
розб.
З u + Н 2 SO 4 →
X
(оскільки З u стоїть після Н 2)
розб.
РЬ + Н 2 SO 4 →
X
(оскільки РЬ SO 4 нерозчинний у воді)
розб.
Деякі кислоти є окислювачами за рахунок елемента, що утворює кислотний залишок, До них відносяться сірчана концентрована, а також азотна кислота будь-якої концентрації. Такі кислоти називають кислотами-окислювачами.
Окисні властивості кислотних залишків і значно сильніші, ніж нона водню Н, тому азотна і концентрована сірчана кислоти взаємодіють практично з усіма металами, розташованими в ряду напруг як до водню, так і після нього, крім золотаі платини.Так як окислювачами в цих випадках є нони кислотних залишків (за рахунок атомів сірки та азоту у вищих ступенях окислення), а не нони водню Н, то при взаємодії азотної, а концентрованої сірчаної кислотз металами не виділяється водень.Метал під дією цих кислот окислюється до характерного (стійкого) ступеня окисленняі утворює сіль, а продукт відновлення кислоти залежить від активності металу та ступеня розведення кислоти
Взаємодія сірчаної кислоти з металами
Розведена та концентрована сірчані кислоти поводяться по-різному. Розведена сірчана кислота поводиться як звичайна кислота. Активні метали, що стоять у ряді напруг лівіше водню
Li, До, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Au
витісняють водень із розведеної сірчаної кислоти. Ми бачимо бульбашки водню при додаванні розведеної сірчаної кислоти до пробірки з цинком.
H 2 SO 4 + Zn = Zn SO 4 + H 2
Мідь стоїть у низці напруг після водню – тому розбавлена сірчана кислота діє на мідь. А в концентрованій сірчаній кислоті, цинку та міді, поводяться таким чином…
Цинк, як активний метал, можеутворювати з концентрованоюсірчаною кислотою сірчистий газ, елементарну сірку, і навіть сірководень.
2H 2 SO 4 + Zn = SO 2 +ZnSO 4 + 2H 2 O
Мідь – менш активний метал. При взаємодії із концентровано сірчаною кислотою відновлює її до сірчистого газу.
2H 2 SO 4 конц. + Cu = SO 2 + CuSO 4 + 2H 2 O
У пробірках з концентрованоюсірчаною кислотою виділяється сірчистий газ.
Слід пам'ятати, що у схемах зазначені продукти, вміст яких максимально серед можливих продуктів відновлення кислот.
На підставі наведених схем складемо рівняння конкретних реакцій - взаємодії міді та магнію з концентрованою сірчаною кислотою:
0 +6
+2 +4
З u + 2Н 2 SO 4 = З uSO 4 + SO 2 + 2Н 2 O
конц.
0 +6 +2 -2
4М g + 5Н 2 SO 4 = 4М gSO 4 + Н 2 S + 4Н 2 O
конц.
Деякі метали ( Fe. АI, Сr) не взаємодіють з концентрованою сірчаною та азотною кислотамипри звичайній температурі, оскільки відбувається пасиваціїметалу. Це пов'язане з утворенням на поверхні металу тонкої, але дуже щільної оксидної плівки, яка захищає метал. З цієї причини азотну та концентровану сірчану кислоти транспортують у залізних ємностях.
Якщо метал виявляє змінні ступені окислення, то з кислотами, що є окислювачами за рахунок іонів Н + , він утворює солі, в яких його ступінь окислення нижче стійкої, а з кислотами-окислювачами - солі, в яких його ступінь окислення більш стійка:
0 +2
F е+Н 2 SO 4 = F е SO 4 +Н 2
0 розб. + 3
F е+Н 2 SO 4 = F е 2 (SO 4 ) 3 + 3 SO 2 + 6Н 2 O
кінець
І.І.Новошинський
Н.С.Новошинська
