Stranica 2
Razrijeđena sumporna kiselina je pogodna za proizvodnju jednostavnih anjonskih kiselina koje su slabo topljive u vodi.
Razrijeđena sumporna kiselina, iz koje je benzensulfonska kiselina uklonjena benzenom, ponovo se koncentriše kao rezultat uvođenja sumpornog anhidrida. Ekstrakt benzena se destiluje i benzol se vraća u ciklus. Ostatak destilacije je prilično čista benzensulfonska kiselina. Kod ove metode najbolja je upotreba sumporne kiseline. Nedostatak je nezadovoljavajuća ravnoteža topline i dugo vrijeme reakcije. Kada se proces odvija pod pritiskom, na povišenim temperaturama i kada se sumporna kiselina koncentriše u reakcionim aparatima, ova metoda može postati ekonomična.
Razrijeđena sumporna kiselina reagira s metalima čiji je elektrodni potencijal p 0, oslobađajući vodonik.
Razrijeđena sumporna kiselina nema utjecaja na bakrene sulfide, pa je direktno luženje sumpornom kiselinom iz rude koja sadrži značajne količine minerala bakar sulfida neisplativo. Željezni sulfat je rastvarač za minerale bakar sulfida.
Razrijeđena sumporna kiselina ne pokazuje oksidirajuća svojstva, s izuzetkom njene sposobnosti da otapa metale redukcijom H u H2 (vidi odjeljak. Mnoga organska jedinjenja se djelomično ili potpuno oksidiraju vrućom koncentriranom sumpornom kiselinom. Svojstva sumporne kiseline su opisano u odjeljku.
Razrijeđena sumporna kiselina, za razliku od koncentrirane sumporne kiseline, gotovo da nema utjecaja na metalni bakar. Što je sumporna kiselina više razrijeđena, interakcija između njih je manje primjetna. Ovaj fenomen se objašnjava nedostatkom oksidacijskih svojstava razrijeđene sumporne kiseline.
Razrijeđena sumporna kiselina, pročišćena od organskih nečistoća, može se koristiti djelomično za neutralizaciju alkalne fabričke otpadne vode, kao i živog vapna za proizvodnju granulata koji se koristi u proizvodnji cementa, ili praškastog hidrofobnog proizvoda koji se koristi u proizvodnji bitumena i opeke kao punilo, odnosno gipsa. , sa neograničenom potražnjom u mnogim industrijama - građevinarstvu, metalurgiji, medicini.
Razrijeđena sumporna kiselina, kada se zagrije s metalnim kalajem, oslobađa vodonik i formira kalaj sulfat.
Razrijeđena sumporna kiselina ne reagira sa jodidima. Koncentrovana sumporna kiselina nema uticaja na elementarni jod.
Razrijeđena sumporna kiselina (više od 10% H2SO4) značajno uništava drvo. U koncentriranim otopinama sumporne kiseline, drvo postaje ugljenisano. Na povišenim temperaturama čak i razrijeđena sumporna kiselina uništava drvo, uzrokujući njegovu hidrolizu. Drvo nije stabilno u azotnoj kiselini. Razblažene otopine hlorovodonične kiseline(10% HC1) pri normalnim temperaturama nemaju efekta na drvo. Drvo se ponaša na približno isti način u odnosu na fluorovodoničnu kiselinu.
Što je 269,2 ºS, a specifična gustina je 1,83 g/ml na sobnoj temperaturi (20º) - ovo je sumporna kiselina. Tačka topljenja ove supstance je samo 10,3ºS.
Nivo koncentracije je u velikoj mjeri odlučujući faktor u njegovoj upotrebi u hemiji i industrijskoj proizvodnji. U pravilu se razlikuju dvije glavne konvencionalne podjele nivoa koncentracije, iako je u strogo znanstvenom smislu nemoguće povući numeričku liniju između njih. Prema ovoj klasifikaciji razlikuju se razrijeđena sumporna kiselina i koncentrirana sumporna kiselina.
U interakciji sa brojnim metalima, kao što su gvožđe, cink, magnezijum, ova supstanca oslobađa vodonik tokom reakcije. Na primjer, pri interakciji sa željezom dolazi do reakcije čija je formula napisana na sljedeći način: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2. Treba imati na umu da razrijeđena sumporna kiselina, čija svojstva je karakteriziraju kao jako oksidacijsko sredstvo, praktički ne komunicira s metalima niske aktivnosti - bakrom, srebrom, zlatom.
Budući da je jak oksidant, ovo jedinjenje je sposobno da oksidira veliki broj metala široka primena u većini različitim oblastima industrijska proizvodnja.
U pravilu, pri reakciji s kemijski aktivnim tvarima, na primjer, magnezijem ili natrijem, rezultat redoks reakcije je (IV), a ako su te aktivne tvari metali, tada se u reakciji stvaraju sumporovodik (H2S) i sumpor (S ). Ove aktivni metali Može kalcijum, kalijum, već pomenuti magnezijum i dr.
Bezvodna, ili kako je još nazivaju, visoko koncentrirana sumporna kiselina, slabo ili praktično ne stupa u interakciju s metalima, na primjer, sa željezom, jer željezo ima izuzetno nizak nivo kemijske aktivnosti. Rezultat njihove interakcije može biti samo stvaranje jakog filma na površini legure koja sadrži željezo, u hemijski sastav koji uključuje okside. To je zbog činjenice da se razrijeđena sumporna kiselina, a još više koncentrirana, skladišti i transportuje uglavnom u kontejnerima napravljenim od metala: titana, aluminija, nikla.
Ova supstanca je sposobna oksidirati nemetale, pa čak i pokazati svoja oksidirajuća svojstva tijekom reakcija sa složenim tvarima, kao što su redukcijski agensi. Priroda nastanka takvih reakcija određena je stupnjem koncentracije koju razrijeđena sumporna kiselina ima u svakom konkretnom slučaju. S druge strane, ova tvar, bez obzira na razinu koncentracije, ima mnoga karakteristična svojstva koja imaju druge kiseline. Na primjer, sposoban je komunicirati s oksidima i dovesti do oslobađanja soli. Ista stvar se dešava i pri interakciji sa hidroksidima. Osim toga, razrijeđeni H2SO4 je dvobazno jedinjenje, koje također formira neka svojstva karakteristična samo za njega u interakciji s drugim supstancama. Glavna stvar je da se kao rezultat ovih interakcija formiraju dvije vrste soli: srednje (za koncentriranu kiselinu) soli - sulfati, a za razrijeđenu kiselinu - hidrosulfati.
Kao što je već napomenuto, razrijeđena sumporna kiselina je važan i široko korišten proizvod u kemijskoj industriji. Primjene u drugim industrijskim oblastima također su višestruke. Stoga se koristi u proizvodnji umjetnih vlakana i razne vrste plastike, mineralna đubriva, boje. Svojstva kiseline su tražena u proizvodnji u metalurškoj proizvodnji, a također se široko koristi kao sredstvo za sušenje plina.
Derivati sumporne kiseline - sulfati - aktivno se koriste u poljoprivreda, u industriji - u proizvodnji boja, papira, gume, gipsa i još mnogo toga.
Svaka kiselina je složena tvar čija molekula sadrži jedan ili više atoma vodika i kiselinski ostatak.
Formula sumporne kiseline je H2SO4. Posljedično, molekula sumporne kiseline sadrži dva atoma vodika i kiseli ostatak SO4.
Sumporna kiselina nastaje kada sumporov oksid reagira s vodom
SO3+H2O -> H2SO4
Čista 100% sumporna kiselina (monohidrat) je teška tečnost, viskozna poput ulja, bez boje i mirisa, kiselog „bakarnog“ ukusa. Već na temperaturi od +10 ° C stvrdne se i pretvara u kristalnu masu.
Koncentrirana sumporna kiselina sadrži približno 95% H2SO4. I stvrdnjava na temperaturama ispod –20°C.
Interakcija sa vodom
Sumporna kiselina se dobro otapa u vodi, miješajući se s njom u bilo kojem omjeru. Istovremeno se ističe veliki broj toplota.
Sumporna kiselina može apsorbirati vodenu paru iz zraka. Ovo svojstvo se koristi u industriji za sušenje gasova. Plinovi se suše propuštanjem kroz posebne posude sa sumpornom kiselinom. Naravno, ova metoda se može koristiti samo za one plinove koji s njom ne reagiraju.
Poznato je da kada sumporna kiselina dođe u kontakt sa mnogim organskim materijama, posebno ugljikohidratima, te tvari postaju ugljenisane. Činjenica je da ugljikohidrati, poput vode, sadrže i vodonik i kisik. Sumporna kiselina im oduzima ove elemente. Ono što ostaje je ugalj.
U vodenom rastvoru H2SO4 indikatori lakmus i metilnarandža postaju crveni, što ukazuje da je ovaj rastvor kiselkastog ukusa.
Interakcija sa metalima
Kao i svaka druga kiselina, sumporna kiselina je sposobna zamijeniti atome vodika atomima metala u svojoj molekuli. U interakciji je sa gotovo svim metalima.
Razrijeđena sumporna kiselina reaguje sa metalima kao obična kiselina. Kao rezultat reakcije nastaje sol s kiselim ostatkom SO4 i vodikom.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
A koncentrovane sumporne kiseline je veoma jak oksidant. On oksidira sve metale, bez obzira na njihov položaj u naponskom nizu. A kada reagira s metalima, sam se reducira u SO2. Vodik se ne oslobađa.
Su + 2 H2SO4 (konc) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Zn + 2 H2SO4 (konc) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Ali zlato, željezo, aluminij i metali platinske grupe ne oksidiraju u sumpornoj kiselini. Zbog toga se sumporna kiselina transportuje u čeličnim rezervoarima.
Soli sumporne kiseline koje se dobiju kao rezultat takvih reakcija nazivaju se sulfati. Bezbojni su i lako kristališu. Neki od njih su vrlo topljivi u vodi. Samo su CaSO4 i PbSO4 slabo rastvorljivi. BaSO4 je skoro nerastvorljiv u vodi.
Interakcija sa bazama
Reakcija između kiselina i baza naziva se reakcija neutralizacije. Kao rezultat reakcije neutralizacije sumporne kiseline nastaje sol koja sadrži kiseli ostatak SO4 i vodu H2O.
Primjeri reakcija neutralizacije sumporne kiseline:
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O
Sumporna kiselina reaguje neutralizacijom sa rastvorljivim i nerastvorljivim bazama.
Budući da molekula sumporne kiseline ima dva atoma vodika, a za neutralizaciju su potrebne dvije baze, klasificira se kao dvobazna kiselina.
Interakcija sa bazičnim oksidima
Od školski kurs U hemiji znamo da su oksidi složene supstance koje sadrže dva hemijska elementa, od kojih je jedan kiseonik u oksidacionom stanju -2. Osnovni oksidi se nazivaju oksidi 1, 2 i nekih 3 valentnih metala. Primjeri osnovnih oksida: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.
Sumporna kiselina reagira s bazičnim oksidima u reakciji neutralizacije. Kao rezultat ove reakcije, kao i u reakciji s bazama, nastaju sol i voda. Sol sadrži kiseli ostatak SO4.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Interakcija sa solima
Sumporna kiselina reagira sa solima slabijih ili hlapljivih kiselina, istiskujući te kiseline iz njih. Kao rezultat ove reakcije nastaju sol s kiselim ostatkom SO4 i kiselina
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
Primjena sumporne kiseline i njenih spojeva
Barijumska kaša BaSO4 je sposobna da blokira rendgenske zrake. Ispunjavajući njime šuplje organe ljudskog tijela, radiolozi ih pregledavaju.
U medicini i građevinarstvu široko se koriste prirodni gips CaSO4 * 2H2O i kristalni hidrat kalcijum sulfata. Glauberova so Na2SO4*10H2O koristi se u medicini i veterini, u hemijskoj industriji - za proizvodnju sode i stakla. Bakar sulfat CuSO4 * 5H2O je poznat vrtlarima i agronomima, koji ga koriste za borbu protiv štetočina i biljnih bolesti.
Sumporna kiselina ima široku primenu u raznim industrijama: hemijskoj, metaloprerađivačkoj, naftnoj, tekstilnoj, kožnoj i drugim.
Kiselina sa metalom je specifična za ove klase jedinjenja. Tokom svog toka, proton vodonika se redukuje i, u sprezi sa kiselim anjonom, zamjenjuje se metalnim kationom. Ovo je primjer reakcije koja proizvodi sol, iako postoji nekoliko vrsta interakcija koje ne slijede ovaj princip. One se odvijaju kao redoks reakcije i nisu praćene oslobađanjem vodika.
Principi reakcija kiselina sa metalima
Sve reakcije s metalom dovode do stvaranja soli. Jedini izuzetak je, možda, reakcija plemenitog metala s aqua regia, mješavinom klorovodične kiseline i svaka druga interakcija kiselina s metalima dovodi do stvaranja soli. Ako kiselina nije ni koncentrirana sumporna ni dušična, tada se kao produkt oslobađa molekularni vodik.
Ali kada koncentrirana sumporna kiselina reagira, interakcija s metalima se odvija prema principu oksidacijsko-redukcionog procesa. Stoga su eksperimentalno identificirane dvije vrste interakcija između tipičnih metala i jakih anorganskih kiselina:
- interakcija metala s razrijeđenim kiselinama;
- interakcija sa koncentrovanom kiselinom.
Reakcije prvog tipa javljaju se sa bilo kojom kiselinom. Jedini izuzetak su koncentrirana i dušična kiselina bilo koje koncentracije. Reaguju prema drugoj vrsti i dovode do stvaranja soli i produkata redukcije sumpora i dušika.
Tipične interakcije kiselina sa metalima
Metali koji se nalaze lijevo od vodonika u standardnom elektrohemijskom nizu reaguju sa drugim kiselinama različitih koncentracija, sa izuzetkom azotne kiseline, da formiraju so i oslobađaju molekularni vodonik. Metali koji se nalaze desno od vodonika u nizu elektronegativnosti ne mogu reagirati s gore navedenim kiselinama i stupaju u interakciju samo s dušičnom kiselinom, bez obzira na njenu koncentraciju, s koncentriranom sumpornom kiselinom i sa carskom vodom. Ovo je tipična reakcija između kiselina i metala.
Reakcije metala sa koncentriranom sumpornom kiselinom
Reakcije s razrijeđenom dušičnom kiselinom
Razrijeđena dušična kiselina reagira s metalima koji se nalaze lijevo i desno od vodonika. U reakciji s aktivnim metalima nastaje amonijak, koji se odmah otapa i reagira s nitratnim anjonom, stvarajući drugu sol. Kiselina reagira sa srednje aktivnim metalima i oslobađa molekularni dušik. Kod niskoaktivnih, reakcija se nastavlja oslobađanjem dvovalentnog dušikovog oksida. Najčešće se u jednoj reakciji formira nekoliko produkata redukcije sumpora. Primjeri reakcija dati su u grafičkom dodatku ispod.
Reakcije s koncentriranom dušičnom kiselinom
IN u ovom slučaju Azot takođe deluje kao oksidaciono sredstvo. Sve reakcije završavaju stvaranjem soli i oslobađanjem redoks reakcija. Sheme toka redoks reakcija su predložene u grafičkom dodatku. U ovom slučaju, reakcija s nisko aktivnim elementima zaslužuje posebnu pažnju. Ova interakcija kiselina sa metalima je nespecifična.
Reaktivnost metala
Metali vrlo lako reagiraju s kiselinama, iako postoji nekoliko inertnih tvari. To su također elementi koji imaju visok standard elektrohemijskog potencijala. Postoji niz metala koji su izgrađeni na bazi ovaj indikator. Zove se niz elektronegativnosti. Ako se metal nalazi lijevo od vodika u njemu, tada može reagirati s razrijeđenom kiselinom.
Postoji samo jedan izuzetak: željezo i aluminij, zbog stvaranja 3-valentnih oksida na njihovoj površini, ne mogu reagirati s kiselinom bez zagrijavanja. Ako se smjesa zagrije, film metalnog oksida u početku reagira, a zatim se sam otapa u kiselini. Metali koji se nalaze desno od vodonika u nizu elektrohemijskih aktivnosti ne mogu reagovati sa neorganskom kiselinom, uključujući razblaženu sumpornu kiselinu. Postoje dva izuzetka od pravila: ovi metali se otapaju u koncentrovanoj i razrijeđenoj dušičnoj kiselini i carskoj vodici. U potonjem se ne mogu rastvoriti samo rodijum, rutenijum, iridijum i osmijum.
