2014-04-18

Сірчана кислота

5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (2 голосів)

Сірчана кислота

Сірчана кислота H2SO4 – сильна двоосновна кислота, що відповідає вищому ступеню окислення сірки (+6). При звичайних умовах концентрована сірчана кислота - важка масляниста рідина без кольору і запаху. У техніці сірчаної кислотою називають її суміші як з водою, так і з сірчаним ангідридом SO3. Якщо молярне співвідношення SO3: H2O <1, то це водний розчин сірчаної кислоти, якщо> 1, - розчин SO3 в сірчаній кислоті (олеум).

Історичні відомості

Сірчана кислота відома з давніх часів. Можливо, перша згадка про кислі гази, які отримували при прожарюванні залізного купоросу «зеленого каменю», зустрічається в творах, що приписуються арабському алхімікові Джабір ібн Хайяну.

У IX столітті перський алхімік Ар-Разі, прожарюючи суміш залізного і мідного купоросу (FeSO4•7H2O і CuSO4•5H2O), також отримав розчин сірчаної кислоти. Цей спосіб удосконалив європейський алхімік Альберт Магнус, що жив в XIII столітті.

У XV столітті алхіміки виявили, що сірчану кислоту можна отримати, спалюючи суміш сірки й селітри, або з піриту - сірчаного колчедану, більш дешевої і поширеної сировини, ніж сірка. Таким способом отримували сірчану кислоту протягом 300 років, невеликими кількостями в скляних ретортах. І тільки в середині 18 століття, коли було встановлено, що свинець не розчиняється в сірчаній кислоті, від скляного лабораторного посуду перейшли до великих промислових свинцевих камер.

Властивості сірчаної кислоти

Можливість практичного використання тої чи іншої речовини повністю визначається її властивостями. При вирішенні цього питання враховують і економічну доцільність її застосування. Тому перш, ніж знайти застосування речовині, спочатку детально вивчають її фізичні і хімічні властивості. Після цього стають зрозумілими межі використання речовини.

Нерозбавлена ??сірчана кислота являє собою ковалентну сполуку. Її молекули мають тетраедричну будову. Сірчана кислота - безбарвна їдка важка масляниста рідина без запаху, з густиною 1,84 г/см3, змішується з водою в будь-яких співвідношеннях. Концентрована сірчана кислота дуже бурхливо реагує з водою. З цієї причини слід завжди розбавляти сірчану кислоту, наливаючи її у воду, а не навпаки.

Ця кислота гігроскопічна, тобто здатна поглинати вологу з повітря. Тому її використовують для осушення газів, які не реагують з нею, пропускаючи їх через сірчану кислоту. Безводна сірчана кислота розчиняє до 70% оксиду сірки. При звичайній температурі вона не летка і не має запаху. Температура кипіння і температура замерзання сірчаної кислоти залежить від її складу, тобто від кількості води. З водою вона утворює три сполуки, які називаються кристалогідратами. Їх можна виділити при охолодженні кислоти відповідної концентрації.

Кристалогідрати випадають у вигляді прозорих кристаликів, схожих на лід. Стовідсоткова кислота замерзає при температурі близько +10 оС. Тому перевозити таку кислоту взимку не можна - вона переходить в твердий стан. Не можна її перевозити навіть восени або навесні. Від невеликих кількостей води її температура плавлення різко знижується. Сірчана кислота, яка містить всього 6,4% чистої води, замерзає вже при -37,9 oC. Таку кислоту можна перевозити в будь-який час року. При подальшому збільшенні вмісту води до 15% сірчана кислота починає замерзати біля +8 оС. Якщо ж вміст води збільшити до 25%, то кислота знову починає замерзати при низькій температурі -41,0 oС.

Сірчана кислота належить до двохосновні кислот, і її молекули дисоціюють ступінчасто. У концентрованих розчинах відщеплюється один іон водню. Сила кислот характеризується ступенем дисоціації, яка показує, наскільки добре молекули дисоціюють у водному розчині на іони водню і кислотні залишки. З цієї точки зору сірчана кислота є сильною. У розведених розчинах сильні кислоти дисоціюють на іони практично повністю, і простих молекул в розчині немає.

Сірчана кислота взаємодіє майже з усіма металами. Швидкість цієї взаємодії залежить від природи металу, концентрації кислоти і температури. Концентрована сірчана кислота обвуглює органічні речовини - цукор, папір, дерево, волокна і т.д., віднімаючи від них елементи води. При цьому утворюються гідрати сірчаної кислоти. Утворене вугілля частково вступає у взаємодію з кислотою. Тому кислота, яка йде на продаж, має бурий колір від обвуглених у ній пилу і органічних речовин, які випадково туди потрапили. На поглинанні води сірчаною кислотою заснована осушка газів.

Концентрована сірчана кислота є сильним окислювачем. Вона окисляє метали, що стоять у ряді напруг до срібла включно, а продукти реакції залежать від умов її проведення та активності самого металу. Утворює два ряди солей: середні - сульфати і кислі - гідросульфати, а також ефіри.

Розбавлена ??сірчана кислота взаємодіє з усіма металами, що знаходяться в електрохімічному ряді напруг лівіше від водню (H), з виділенням Н2, для неї характерні окисні властивості.

Застосування сірчаної кислоти

  • виробництво мінеральних добрив - найбільша область застосування;
  • електроліт у свинцевих акумуляторах;
  • виробництво синтетичних миючих засобів, барвників, пластмас, фтороводню та інших реактивів;
  • збагачення руд в гірничодобувній промисловості;
  • очищення нафтопродуктів;
  • металообробна, текстильна, шкіряна і інші галузі промисловості;
  • виробництво лікарських препаратів;
  • у харчовій промисловості зареєстрована в якості харчової добавки E513;
  • промисловий органічний синтез;
  • промислове сушіння газів.

Товарна сірчана кислота

Сірчану кислоту випускають декількох сортів. Вони відрізняються концентрацією і кількістю домішок. Для виробництва медичних препаратів, особливо чистих реактивів, для заливки акумуляторів потрібна чиста кислота. При травленні металів, у виробництві суперфосфату можна скористатися кислотою, що має деякі домішки. Економічно це вигідно. Така кислота дешевша.

Найбільш поширений сорт сірчаної кислоти - купоросне масло. Купоросне масло, що отримується баштовим способом, містить 92,2% чистої кислоти, а купоросне масло, отримане контактним методом, - 92,5% кислоти. Особливо чистою можна назвати акумуляторну кислоту, яка містить 92% кислоти. При випаровуванні такої кислоти сухий залишок (домішки) повинен складати не більше 0,003%. Шкідливий вплив на роботу акумуляторів надають домішки солей заліза, при наявності яких акумулятори швидко розряджаються. Тому в акумуляторній кислоті солей заліза повинна бути мінімальна кількість, вважається що не більше 0,006%.

Звичайна баштова сірчана кислота містить 75% чистої кислоти.

Сірчанокислотна промисловість випускає так званий олеум, який використовується при виробництві деяких органічних препаратів, вибухових речовин. Олеум представляє собою розчин сірчаного ангідриду в сірчаній кислоті. Сорти олеуму розрізняються за концентрацією сірчаного ангідриду в сірчаній кислоті. Для деяких особливих цілей випускають олеум, що містить сірчаного ангідриду до 60%. Так, кислота сірчана технічна та олеум технічний застосовуються у виробництві різних солей, кислот, всіляких органічних продуктів, барвників, вибухових речовин, мінеральних добрив, в якості гігроскопічних засобів і засобів для сушіння, в процесах нейтралізації, травлення і багатьох інших. Ці продукти не горючі і відносяться до речовин 2-го класу токсичності.

Сірчана кислота: дія на організм людини

Сірчана кислота і близькі до неї продукти - надзвичайно токсичні речовини, яким присвоєно клас небезпеки II. Їх пари уражують дихальні шляхи, шкіру, слизові оболонки, викликають утруднення дихання, кашель, нерідко - ларингіт, трахеїт, бронхіт. Гранично допустима концентрація парів сірчаної кислоти в повітрі робочої зони виробничих приміщень - 1 мг/м3. Люди, що працюють з токсичними кислотами, забезпечуються спецодягом та засобами особистого захисту. Концентрована сірчана кислота при неакуратному поводженні з нею може викликати хімічний опік.

При попаданні сірчаної кислоти всередину негайно після прийому з'являються різкі болі в області рота і всього травного тракту, сильна блювота з домішкою спочатку червоної крові, а потім бурими масами. Одночасно з блювотою починається сильний кашель. Розвивається різкий набряк гортані і голосових зв'язок, що викликає різке утруднення дихання. Зіниці розширюються, а шкіра обличчя набуває темно-синього кольору. Відзначається падіння і ослаблення серцевої діяльності. Смерть настає при дозі в 5 міліграмів. При отруєнні сірчаною кислотою необхідне термінове промивання шлунку і прийом магнезії.

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus