Acid sulfat: formula și proprietățile chimice

Unul dintre primii acizi minerali care a devenit cunoscut omului este sulfat sau sulfat. Nu numai ea însăși, ci și multe săruri folosite în construcții, medicină, industria alimentară, în scopuri tehnice. Până în prezent nimic nu sa schimbat în acest sens. Un număr de caracteristici pe care le conține acidul sulfat îl fac pur și simplu de neînlocuit în sintezele chimice. În plus, practic, toate ramurile vieții de zi cu zi și industria găsesc folosirea sarei sale. Prin urmare, în detaliu, vom analiza ceea ce este și care sunt caracteristicile proprietăților manifestate.

Varietate de nume

În primul rând, există multe nume pentru această substanță. Printre acestea se numără cele care se formează în conformitate cu nomenclatura rațională și cele care s-au dezvoltat istoric. Deci, această conexiune este desemnată ca:

• acid sulfat;
• ulei uleios;
• acid sulfuric;
• oleum.

Deși termenul "oleum" nu este în întregime adecvat pentru această substanță, deoarece este un amestec de acid sulfuric și oxid mai mare sulf - SO₃.

Acid sulfat: formula și structura unei molecule

Din punctul de vedere al abrevierii chimice, formula pentru acest acid poate fi scrisă după cum urmează: H₂SO₄. Este evident că molecula constă din doi cationi de hidrogen și un anion al reziduului acid - un ion sulfat având o încărcătură de 2+.

În același timp, următoarele legături acționează în cadrul moleculei:

• polar covalent între sulf și oxigen;
• covalent puternic polar între hidrogen și reziduu acid SO₄.

Sulful, având 6 electroni nepereche, formează două legături duble cu doi atomi de oxigen. Încă o pereche - singură, iar cele, la rândul lor, - singure cu hidrogen. Ca rezultat, structura moleculei îi permite să fie suficient de puternică. În același timp, cationul de hidrogen este foarte mobil și se lasă cu ușurință, deoarece sulful și oxigenul sunt mult mai electonegative. Prin tragerea densității electronilor pe ei înșiși, ele asigură o încărcare parțială pozitivă a hidrogenului, care devine completă la deconectare. Astfel, se formează soluții acide în care H⁺.

Dacă vorbim despre gradul de oxidare a elementelor din compus, atunci acidul sulfat, a cărui formulă H₂SO₄, cu ușurință se poate calcula: pentru hidrogen +1, pentru oxigen -2, pentru sulf +6.

Ca în orice moleculă, încărcarea totală este zero.

Istoria descoperirii

Acidul sulfat este cunoscut de oameni din cele mai vechi timpuri. Chiar și alchimii știau cum să-l obțină prin metode de calcinare a diferitelor vitrioli. Din secolul al IX-lea, oamenii au primit și au folosit această substanță. Mai târziu, în Europa, Albert Magnus a învățat să extragă acidul în procesul de descompunere a sulfatului de fier.

Cu toate acestea, niciuna dintre metode nu era profitabilă. Apoi a devenit cunoscută așa-numita versiune de cameră a sintezei. Pentru aceasta, sulful și nitrații au fost arși, iar vaporii degajați au fost absorbiți cu apă. Ca rezultat, s-a format acid sulfat.

Chiar și mai târziu, britanicii au reușit să găsească cea mai ieftină metodă de obținere a acestei substanțe. Pentru aceasta, FeS-pirite₂, fieruri de fier. Arderea și interacțiunea ulterioară cu oxigenul constituie încă una dintre cele mai importante metode industriale de sinteză a acidului sulfuric. Astfel de materii prime sunt mai accesibile, mai ieftine și de înaltă calitate pentru volume mari de producție.

Proprietăți fizice

Există câțiva parametri, inclusiv cei externi, în care acidul sulfat diferă de ceilalți. Proprietățile sale fizice pot fi descrise în mai multe puncte:

1. În condiții standard, lichid.
2. În stare concentrată este greu, uleios, pentru care se numește "ulei vitros".
3. Densitatea substanței este de 1,84 g / cm³.
4. Nu are culoare și miros.
5. Are un gust pronunțat de "cupru".
6. Se dizolvă în apă foarte bine, aproape nelimitat.
7. Higroscopic, capabil să capteze atât apa liberă cât și cea legată din țesuturi.
8. Nevolatili.
9. Punctul de fierbere este 296^despreS.
10. Se topește la 10,3 ° C^despreS.

Una dintre cele mai importante caracteristici ale acestui compus este capacitatea de hidratare cu eliberarea unei cantități mari de căldură. De aceea, chiar și de la școală, copiii se învață că nu este posibil să se adauge apă la acid, ci doar invers. Până la urmă, densitatea apei este mai ușoară, așa că se va acumula la suprafață. Dacă se adaugă în mod dramatic la acid, reacția rezultată se dizolvă afară atât de multă energie încât apa începe să fiarbă și se pulverizează împreună cu particule ale unei substanțe periculoase. Acest lucru poate cauza arsuri chimice severe pe pielea mâinilor.

Prin urmare, ar trebui să fie trickle toarnă acidul în apă, apoi amestecul se încălzește puternic, dar de fierbere nu se produce, și, prin urmare, stropirea prea.

Proprietăți chimice

Din punctul de vedere al chimiei, acest acid este foarte puternic, mai ales dacă este o soluție concentrată. Este dibazic, deci disociază treptat, formând un anhidru sulfat și anion sulfat.

În general, interacțiunea cu diverși compuși corespunde tuturor reacțiilor de bază caracteristice acestei clase de substanțe. Se pot exemplifica cateva ecuatii in care participa acidul sulfat. Proprietățile chimice se manifestă prin interacțiunea cu:

• săruri;
• oxizi și hidroxizi ai metalelor;
• amide oxizi și hidroxizi;
• metalele care se află într-o serie de solicitări până la hidrogen.

Ca urmare a unor astfel de interacțiuni, în aproape toate cazurile, se formează sărurile medii ale acestui acid (sulfați) sau acid (hidrosulfați).

O caracteristică specială este, de asemenea, că cu metalele în schema obișnuită Me + H₂SO₄ = MeSO₄ + H₂reacționează numai la o soluție a acestei substanțe, adică la un acid diluat. Dacă luați un concentrat sau foarte saturat (oleum), atunci produsele de interacțiune vor fi complet diferite.

Proprietăți speciale ale acidului sulfuric

Aceasta este interacțiunea soluțiilor concentrate cu metalele. Deci, există o anumită schemă care reflectă întregul principiu al acestor reacții:

1. Dacă metalul este activ, rezultatul este formarea hidrogenului sulfurat, a sării și a apei. Adică sulful este restabilit la -2.
2. Dacă metalul are activitate medie, atunci rezultatul este sulf, sare și apă. Adică reducerea ionului sulfat la sulf liber.
3. Metale cu activitate chimică scăzută (după hidrogen) - dioxidul de sulf, sare și apă. Sulf în stare de oxidare +4.

De asemenea, proprietățile speciale ale acidului sulfat sunt capacitatea de a oxida unele nemetale în cea mai înaltă stare de oxidare și de a reacționa cu compuși complexi și de a le oxida în substanțe simple.

Metode de producție în industrie

Procesul de producere a acidului sulfuric constă în două tipuri principale:

• de contact;
• turn.

Ambele sunt cele mai comune metode din industrie din toate țările lumii. Prima opțiune se bazează pe utilizarea de piriți de fier sau de pirită de sulf ca materii prime - FeS₂. Există trei etape în total:

1. Păcură materii prime prin formarea de dioxid de sulf ca produs de combustie.
2. Transmisia acestui gaz prin oxigen pe un catalizator de vanadiu pentru a forma anhidrida sulfurica-SO₃.
3. În turnul de absorbție, anhidrida este dizolvată într-o soluție de acid sulfat cu formarea unei soluții de concentrație ridicată - oleum. Lichid foarte gros gras uleios.

A doua opțiune este practic aceeași, dar oxizii de azot sunt utilizați ca un catalizator. Din punctul de vedere al unor parametri precum calitatea produselor, consumul de costuri și de energie, puritatea materiilor prime, productivitatea, prima metodă este mai eficientă și mai acceptabilă, prin urmare este mai des utilizată.

Sinteza în laborator

Dacă este necesar să se obțină acid sulfuric în cantități mici pentru studii de laborator, atunci cea mai bună cale este modul de interacțiune a hidrogenului sulfurat cu sulfații metalici cu activitate redusă.

În aceste cazuri se formează sulfuri de metale negre și se formează acid sulfuric sub forma unui produs secundar. Pentru studii mici, această opțiune este potrivită, dar puritatea unui astfel de acid nu va fi diferită.

De asemenea, în laborator este posibil să se efectueze o reacție calitativă la soluțiile de sulfat. Cel mai obișnuit reactiv este bariu, deoarece ionul Ba²⁺ împreună cu anionul sulfat se precipită într-un precipitat alb - lapte de baryte: H₂SO₄ + BaCL₂ = 2HCL + BaS02₄↓

Cele mai comune săruri

Acidul sulfat și sulfații, pe care îl formează, sunt compuși importanți în multe industrii și gospodării, inclusiv alimente. Cele mai comune săruri ale acidului sulfuric sunt următoarele:

1. Ghips (alabastru, selenit). Denumirea chimică este hidratul de calciu apos de sulfat de calciu. Formula: CaSO₄. Se folosește în industria construcțiilor, al medicinei, celulozei și hârtiei și în fabricarea bijuteriilor.
2. Barit (spărt greu). Sulfat de bariu. În soluție este un sediment de lapte. În formă solidă - cristale transparente. Utilizat în instrumente optice, raze X, pentru producerea unui strat izolator.
3. Mirabilit (sarea lui Glauber). Denumirea chimică este hidratul cristalin sulfat de sodiu decahidrat. Formula: Na₂SO₄* 10H₂O. Este folosit în medicină ca laxativ.

Este posibil să se dea ca exemple multe săruri care au o importanță practică. Cu toate acestea, cele menționate mai sus sunt cele mai frecvente.

Lio sulfatată

Această substanță este o soluție care se formează datorită tratamentului termic al lemnului, adică celuloză. Scopul principal al acestui compus este prepararea săpunului sulfat pe baza acestuia prin sedimentare. Compoziția chimică a lichidului sulfat este după cum urmează:

• lignină;
• hidroxi acizi;
• monozaharide;
• fenoli;
• rășini;
• acizi grași și volatili;
• sulfuri, cloruri, carbonați și sulfați de sodiu.

Există două tipuri principale de substanță: sulfat de culoare albă și neagră. Frunzele albe pentru producția de celuloză și hârtie, iar negrul este utilizat pentru a produce săpun sulfat în industrie.

Principalele aplicații

Producția anuală de acid sulfuric este de 160 milioane de tone pe an. Aceasta este o cifră foarte semnificativă care indică importanța și prevalența acestui compus. Există mai multe industrii și locuri în care este necesar să se utilizeze acid sulfat:

1. În baterii, ca electrolit, în special în plumb.
2. La fabricile în care se produc îngrășăminte cu sulfat. Cea mai mare parte a acestui acid merge exact la producția de fertilizare minerală pentru plante. Prin urmare, instalațiile de producere a acidului sulfuric și producția de îngrășăminte sunt cel mai adesea construite una lângă alta.
3. În industria alimentară ca emulgator, denotată prin codul E513.
4. În numeroase sinteze organice ca agent de îndepărtare a apei, un catalizator. Așa că explozivi rășini, agenți de curățare și spălare, nailon, polipropilenă și etilenă, coloranți, fibre chimice, esteri și alți compuși.
5. Folosit în filtre pentru purificarea apei și producerea apei distilate.
6. Aplicat în extracția și prelucrarea elementelor rare din minereu.

De asemenea, o mulțime de acid sulfuric merge la cercetarea de laborator, unde se obține prin metode locale.