Acid sulfuric. Formula, proprietățile, producția și aplicarea

Acid sulfuric are un nume istoric: ulei vitriolic. Studiul de acid a început în cele mai vechi timpuri, în scrierile sale, acesta este descris: medicul grec Dioscorides, naturalistul roman Plinius cel Bătrân, alchimiștii islamice Geber, Razi și Ibn Sina și altele. În Sumer, a existat o listă de vitriol, care au fost clasificate în funcție de culoarea substanței. În timpul nostru, cuvântul "vitriol" combină hidrații cristalini de sulfați ai metalelor divalente.

În secolul al XVII-lea chimistul germano-olandez Johann Glauber a obținut acid sulfuric prin arderea de sulf nitrat de potasiu (KNO3) în prezența lui vapori de apă. În 1736, Joshua Ward (un farmacist din Londra) a folosit această metodă în producție. Acest timp poate fi considerat un punct de plecare, când acidul sulfuric a fost deja produs pe scară largă. Formula sa (H2SO4), după cum se crede, a fost stabilită de chimistul suedez Berzelius (1779-1848), un mut mai târziu.

Berzelius cu caractere alfabetice (elemente chimice desemnate) și coduri digitale inferioare (indicată prin numărul în moleculă, atomii de tip dată), a constatat că într-o singură moleculă conține 1 atom de sulf (S), doi atomi de hidrogen (H) și 4 atom de oxigen (O ). Din acel moment, a devenit cunoscut compoziția calitativă și cantitativă a moleculei, adică, în limbajul chimiei descrise acid sulfuric.

Formula structurală, arătând grafic aranjamentul reciproc al atomilor în moleculă și legăturile chimice între ele (acestea sunt de obicei notate cu linii) informează că centrul moleculei este un atom de sulf, care este dublu legat de doi atomi de oxigen. Cu ceilalți doi atomi de oxigen, la fiecare dintre aceștia atașați un atom de hidrogen, același atom de sulf este legat prin legături simple.

proprietăţi

Acidul sulfuric este un lichid vâscos ușor gălbuie sau incolor, solubil în apă la orice concentrație. Este un mineral puternic Acid. acid este foarte agresiv față de metale (concentrat nu interacționează cu fier fără încălzire și îl pasivizează), roci, țesuturi de animale sau alte materiale. Caracterizată prin higroscopicitatea ridicată și proprietățile pronunțate ale unui oxidant puternic. La 10,4 ° C, acidul se solidifică. Când se încălzește la 300 ° C, aproape 99% acidul pierde anhidrida sulfurică (S03).

Proprietățile sale variază în funcție de concentrația soluției apoase. Există nume general acceptate pentru soluțiile acide. Acidul diluat este considerat a fi de până la 10%. Reîncărcabilă - de la 29 la 32%. La o concentrație mai mică de 75% (așa cum este stabilită în GOST 2184), se numește turn. Dacă concentrația este de 98%, atunci va fi deja acidul sulfuric concentrat. Formula (chimică sau structurală) rămâne în toate cazurile neschimbată.

Când acidul sulfuric este dizolvat în anhidridă sulfurică concentrată, se formează oleum sau acid sulfuric fumător, formula sa poate fi scrisă după cum urmează: H2S2O7. Acidul pur (H2S2O7) este un solid cu un punct de topire de 36 ° C. Reacțiile de hidratare ale acidului sulfuric se caracterizează prin eliberarea căldurii în cantități mari.

Acidul diluat reacționează cu metalele, reacționând cu care, prezintă proprietățile unui oxidant puternic. În același timp, acidul sulfuric este restabilit, formula substanțelor formate care conțin atomul de sulf redus (până la +4, 0 sau -2) poate fi: SO2, S sau H2S.

Reacționează cu nemetale, de exemplu carbon sau sulf:

2 H2SO4 + C → 2S02 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3S02 + 2 H20

Reacționează cu clorură de sodiu:

H2SO4 + NaCI → NaHS04 + HCI

Este caracterizat prin reacția substituției electrofile a unui atom de hidrogen atașat la inelul benzen al unui compus aromatic cu grupa -S03H.

recepție

În 1831, a fost patentată metoda de contact pentru obținerea H2SO4, care este acum cea principală. Astăzi, cea mai mare parte a acidului sulfuric este produsă folosind această metodă. Sulfatul de minereu este folosit ca materie primă (mai des fieruri de fier FeS2), care este ars în cuptoare speciale, în timp ce gazul de calcinare este format. Deoarece temperatura gazului este de 900 ° C, se răcește cu acid sulfuric cu o concentrație de 70%. Gazul în ciclon și electrofiltru este curățat de praf în turnurile de spălare cu o concentrație de acid de 40 și 10% din otrăvuri (As2O5 și fluor), precipitatorilor umede electrostatice de aerosoli de acid. Mai mult, un gaz calcinat conținând 9% dioxid de sulf (S02) este uscat și alimentat într-un aparat de contact. Trecând prin 3 straturi de catalizator de vanadiu, SO2 este oxidat la SO3. Pentru a dizolva anhidrida sulfurică formată se utilizează acid sulfuric concentrat. Formula pentru soluția de anhidridă sulfurică (SO3) în acid sulfuric anhidru este H2S2O7. În această formă, rezervorul de oțel din oțel este transportat către consumator, unde este diluat la concentrația dorită.

cerere

Datorită proprietăților chimice diferite, H2SO4 are o gamă largă de aplicații. În producția de acid în sine, ca electrolit în baterii plumb-acid, pentru fabricarea diferitelor agenți de curățare, este de asemenea un reactiv important în industria chimică. De asemenea, este utilizat în producția de: alcooli, materiale plastice, vopsele, cauciuc, eter, adezivi, explozivi, săpun și detergenți, produse farmaceutice, celuloză și hârtie, produse petroliere.