Žveplova kislina. Formula, lastnosti, proizvodnja in uporaba

Žveplova kislina ima zgodovinsko ime: vitriolsko olje. Študija kisline začela v antičnih časih, v svojih spisih, je opisal: grški zdravnik Dioskurid, rimski naravoslovec Plinij starejši, islamski alkimisti Geber, razi in Ibn Sina in drugi. V Sumerju je bil seznam vitriolov, ki so bili razvrščeni glede na barvo snovi. V našem času beseda "vitriol" združuje kristalne hidrate dvovalentnih kovinskih sulfatov.

V 17. stoletju je nemško-nizozemski kemik Johann Glauber pridobil žveplovo kislino z žganjem žvepla kalijev nitrat (KNO3) v prisotnosti vodna para. Leta 1736 je ta metoda uporabila v proizvodnji Joshua Ward (farmacevt iz Londona). Ta čas se lahko šteje za izhodišče, ko je bila žveplova kislina že proizvedena v velikem obsegu. To formulo (H2SO4), na splošno domneva, da je treba namestiti švedščina kemik Berzelius (1779-1848) tiho kasneje.

Berzelius uporabo abecedne znake (označena kemijskih elementov) in spodnji digitalne kode (nakazano s številko v molekuli, atomi danega tipa) je pokazala, da je v eni molekuli vsebuje 1 žveplov atom (e), dva atoma vodika (H) in 4 atom kisika (O ). Od takrat je postalo znano kvalitativna in kvantitativna sestava molekule, kar pomeni, da je žveplova kislina opisana v kemijskem jeziku.

Strukturna formula, grafično prikazuje medsebojno razporeditev atomov v molekuli in kemijskih vezi med njimi (so navadno označeni s črtami) obvesti, da je središče molekule žveplov atom, ki je dvojno vezan na dva kisikova atoma. Z ostalima dvema atomoma kisika, na katera je pritrjen atom vodika, je isti atom žvepla povezan z enojnimi vezmi.

Lastnosti

Žveplova kislina je rahlo rumenkasta ali brezbarvna, viskozna tekočina, topna v vodi pri kateri koli koncentraciji. Je močan mineral kisline. Kislina je zelo agresiven proti kovine (koncentrirana ne deluje z železom brez ogrevanja in pasivira), kamenje, živalska tkiva ali drugi materiali. Značilna je zaradi visoke higroskopnosti in izrazitih lastnosti močnega oksidanta. Pri 10,4 ° C se kislina strdi. Pri segrevanju do 300 ° C skoraj 99% kisline izgubi žveplovega anhidrida (SO3).

Njene lastnosti se razlikujejo glede na koncentracijo vodne raztopine. Obstajajo splošno priznana imena za kisle raztopine. Razredčena kislina se šteje za do 10%. Polnilna - od 29 do 32%. Pri koncentraciji manj kot 75% (kot je določena v GOST 2184), se imenuje stolp. Če je koncentracija 98%, potem je že zgoščena žveplova kislina. Formula (kemijska ali strukturna) v vseh primerih ostane nespremenjena.

Ko se žveplova kislina raztopi v koncentriranu žveplovem anhidridu, nastane oleum ali žveplova kislina, njegova formula lahko zapišemo na naslednji način: H2S2O7. Čista kislina (H2S2O7) je trdna s tališčem 36 ° C. Za hidratacijske reakcije žveplove kisline je značilno sproščanje toplote v velikih količinah.

Razredčena kislina reagira s kovinami, s katero reagira, s čimer dokazuje lastnosti močnega oksidanta. To ponovno žveplova kislina, ki vsebuje oblikovane formule snovi zmanjša (do 4, 0 ali -2) atom žvepla, lahko: SO2, S ali H2S.

Reaguje z nekovinami, na primer ogljikom ali žveplom:

2 H2SO4 + C → 2S02 + CO2 + 2H20

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2H2O

Reagira z natrijevim kloridom:

H2S04 + NaCI → NaHS04 + HCl

Zanj je značilna reakcija elektrofilne substitucije vodikovega atoma, vezanega na benzenski obroč aromatične spojine, v skupino -SO3H.

Prejemanje

Leta 1831 je bila patentirana patentna metoda pridobivanja H2SO4, ki je zdaj glavna. Danes se večina žveplove kisline proizvaja s to metodo. Sulfidna ruda se uporablja kot surovina (pogosteje železovi piriti FeS2), ki se sproži v posebnih pečeh, medtem ko nastaja kalcinacija plina. Ker je temperatura plina 900 oC, jo ohladimo z žveplovo kislino s koncentracijo 70%. Plin v ciklon in elektrofiltra se očisti prahu v pralnih stolpe s kislinskim koncentraciji 40 in 10% katalizatorskih strupov (As2O5 in fluora), mokrih elektrostatičnimi filtri iz kisline aerosola. Nadalje se žgani plin, ki vsebuje 9% žveplovega dioksida (SO2), posuši in ga napolni s kontaktno napravo. Skozi tri plasti vanadijevega katalizatorja se SO2 oksidira v SO3. Za raztapljanje nastalega žveplovega anhidrida uporabimo koncentrirano žveplovo kislino. Formula za raztopino žveplovega anhidrida (SO3) v brezvodni žveplovi kislini je H2S2O7. V tej obliki se oleum v jeklenih cisternah prepelje potrošniku, kjer se razredči do želene koncentracije.

Uporaba

Zaradi svojih različnih kemičnih lastnosti ima H2SO4 široko paleto aplikacij. Pri proizvodnji same kisline, kot elektrolit v a svinčevih akumulatorjev za izdelavo različnih čistil, je tudi pomemben reaktant v kemični industriji. Prav tako se uporablja v proizvodnji: alkoholi, plastika, barve, gume, ester, lepila, eksploziv, mila in detergentov, farmacevtskih izdelkov, celuloze in papirja, naftnih derivatov.