http://poradumo.pp.ua

Online Журнал-Світ порад.
Головна сторінка
» » Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

Одна з найперших мінеральних кислот, яка стала відома людині, - це сірчана, чи сульфатна. Не тільки вона сама, але і багато її солі використовувалися в будівництві, медицині, харчовій промисловості, в технічних цілях. Досі в цьому відношенні нічого не змінилося. Ряд характеристик, якими володіє сульфатна кислота, роблять її просто незамінною в хімічних синтезах. Крім цього, практично в усіх галузях побуту та промисловості знаходять застосування її солі. Тому докладно розглянемо, що вона собою представляє і в чому полягають особливості проявляються властивостей.

Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

Різноманітність назв

Почнемо з того, що назв у цієї речовини чимало. Серед них є і ті, що утворюються по раціональній номенклатурі, і ті, які історично склалися. Отже, це з'єднання позначають як:






  • сульфатна кислота;
  • купоросное масло;
  • сірчана кислота;
  • олеум.

Хоча термін "олеум" не зовсім підходить для даної речовини, оскільки є сумішшю сірчаної кислоти та вищого оксиду сірки - SO 3 .

Сульфатна кислота: формула, будова молекули

З точки зору хімічної абревіатури записати формулу цієї кислоти можна так: H 2 SO 4 . Очевидно, що молекула складається з двох катіонів водню і аніона кислотного залишку - сульфат-іона, що має заряд 2+.

При цьому усередині молекули діють наступні зв'язки:

  • ковалентний полярний між сіркою і кислородами;
  • ковалентний сильно полярна між воднем і кислотним залишком SO 4 .

Сірка, маючи 6 неспарених електронів, утворює дві подвійні зв'язки з двома атомами кисню. Ще з парою - одинарні, а ті, у свою чергу, - одинарні з водородами. В результаті будова молекули дозволяє бути їй достатньо міцною. У той же час катіон водню дуже рухливий і легко йде, адже сірка і кисень набагато більше за електронегативність. Стягуючи електронну щільність на себе, вони надають водню частково позитивний заряд, який при від'єднанні стає повним. Так формуються кислі розчини, в яких знаходиться Н + .






Якщо говорити про ступені окислення елементів у з'єднанні, то сульфатна кислота, формула якої H 2 SO 4 , легко дозволяє розрахувати їх: у водню +1 у кисню -2 в сірки +6.

Як і в будь-якій молекулі, сумарний заряд дорівнює нулю.

Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

Історія відкриття

Сульфатна кислота відома людям з самої давнини. Ще алхіміки вміли отримувати її методами прожарювання різних купоросу. З самого IX століття люди отримували і використовували цю речовину. Пізніше в Європі Альберт Магнус навчився отримувати кислоту в процесі розкладання залізного купоросу.

Однак ні один із способів вигідним не був. Потім став відомий так званий камерний варіант синтезу. Для цього палили сірку і селітру, а виділяються пари поглинали водою. В результаті формувалася сульфатна кислота.

Ще пізніше англійці зуміли знайти найдешевший метод отримання даної речовини. Для цього використовувався пірит - FeS 2 , залізний колчедан. Його випал і подальша взаємодія з киснем і досі становлять один із самих головних промислових способів синтезу сірчаної кислоти. Таку сировину більш доступне, дешеве і якісне для великих обсягів виробництва.




Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

Фізичні властивості

Є кілька параметрів, в тому числі і зовнішні, за якими відрізняється від інших сульфатна кислота. Фізичні властивості її можна описати в декількох пунктах:

  • При стандартних умовах - рідина.
  • У концентрованому стані є важкою, маслянистою, за що і отримала назву "купоросное масло".
  • Щільність речовини - 184 г/см 3 .
  • Не має кольору і запаху.
  • Володіє вираженим "мідним" смаком.
  • Розчиняється у воді дуже добре, практично необмежено.
  • Гігроскопічна, здатна вловлювати як вільну, так і зв'язану воду з тканин.
  • Нелетучая.
  • Температура кипіння - 296 про С.
  • Плавлення при 103 про С.
  • Одна з найважливіших особливостей даного з'єднання полягає в здатності гидратироваться з виділенням великої кількості теплоти. Саме тому ще зі шкільної лави дітям втовкмачують, що додавати воду до кислоти ні в якому разі не можна, а тільки навпаки. Адже по щільності вода легше, тому буде накопичуватися на поверхні. Якщо різко додати її до кислоти, то в результаті реакції розчинення виділиться настільки велика кількість енергії, що вода скипить і почне розбризкуватися разом з частинками небезпечної речовини. Це може викликати сильні хімічні опіки шкіри рук.

    Тому слід тоненькою цівкою вливати кислоту у воду, тоді суміш сильно нагріється, але скипання не відбудеться, а значить, розбризкування рідини теж.

    Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

    Хімічні властивості

    З точки зору хімії дана кислота є дуже сильною, особливо якщо це концентрований розчин. Вона двухосновная, тому дисоціює ступінчато, з освітою гідросульфат - і сульфат-аніону.

    В цілому її взаємодія з різними сполуками відповідає всім основним реакцій, характерних для цього класу речовин. Можна навести приклади кількох рівнянь, в яких бере участь сульфатна кислота. Хімічні властивості проявляються в її взаємодії з:

    • солями;
    • оксидами і гідроксидами металів;
    • амфотерними оксидами і гідроксидами;
    • металами, що стоять у ряді напруг до гідрогену.

    В результаті подібних взаємодій практично у всіх випадках утворюються середні солі цієї кислоти (сульфати) або кислі (гидросульфаты).




    Особливою рисою також є те, що з металами за звичайною схемою Me + H 2 SO 4 = MeSO 4 + H 2 ^ реагує лише розчин цієї речовини, тобто розбавлена кислота. Якщо ж взяти концентрований або сильно насичений (олеум), то продукти взаємодії будуть зовсім іншими.

    Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

    Особливі властивості сірчаної кислоти

    До таких відноситься як раз взаємодія концентрованих розчинів з металами. Так, існує певна схема, що відображає весь принцип таких реакцій:

  • Якщо метал активний, то в результаті відбувається утворення сірководня, солі та води. Тобто сірка відновлюється до -2.
  • Якщо метал середньої активності, то в результаті - сірка, сіль і вода. Тобто відновлення сульфат-іона до вільної сірки.
  • Метали низькою хімічною активністю (після водню) - сірчистий газ, сіль і вода. Сірка в ступені окислення +4.
  • Також особливими властивостями сульфатної кислоти є здатність окислювати деякі неметали до їх вищої ступеня окислення і вступати в реакції з складними сполуками і окислювати їх до простих речовин.

    Спобличчя отримання в промисловості

    Сульфатний процес отримання сірчаної кислоти складається з двох основних типів:

    • контактний;
    • баштовий.

    Обидва є найпоширенішими способами в промисловості у всіх країнах світу. Перший варіант заснований на використанні як сировини залізного колчедану або сірчаного піриту - FeS 2 . Всього виділяють три етапи:

  • Випал сировини з освітою в якості продукту горіння сірчистого газу.
  • Пропущення цього газу через кисень над ванадиевым каталізатором з утворенням сірчаного ангідриду - SO 3 .
  • В поглинальної вежі здійснюється розчинення ангідриду в розчині сульфатної кислоти з формуванням високої концентрації розчину - олеуму. Дуже важка масляниста густа рідина.
  • Другий варіант - це практично те ж саме, але в якості каталізатора використовуються оксиди азоту. З точки зору таких параметрів, як якість продукції, вартість і енерговитрати, чистота сировини, продуктивність, перший спосіб більш ефективний і прийнятний, тому частіше використовується саме він.

    Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

    Синтез в лабораторії

    Якщо необхідно отримати сірчану кислоту в невеликих кількостях для лабораторних досліджень, то краще всього підходить спосіб взаємодії сірководню з сульфатами малоактивних металів.

    У цих випадках відбувається утворення сульфідів металів чорних, і як побічний продукт утворюється сірчана кислота. Для невеликих досліджень такий варіант підходить, проте чистотою така кислота відрізнятися не буде.

    Також у лабораторії можна провести якісну реакцію на сульфатні розчини. Найпоширенішим є реактивом хлорид барію, так як іон Ва 2+ разом з сульфат-аніоном випадає білий осад - баритовое молоко: H 2 SO 4 + BaCL 2 = 2HCL + BaSO 4 V

    Найпоширеніші солі

    Сульфатна кислота та сульфати, які вона утворює, є важливими сполуками в багатьох галузях промисловості та побуту, в тому числі і харчовій. Найбільш поширеними солями сірчаної кислоти є наступні:

  • Гіпс (алебастр, селеніт). Хімічна назва - водний кристалогідрат сульфату кальцію. Формула: CaSO 4 . Використовується в будівництві, медицині, целюлозно-паперової промисловості, виготовленні ювелірних виробів.
  • Барит (важкий шпат). Сульфат барію. У розчині являє собою молочний осад. У твердому вигляді - прозорі кристали. Використовується в оптичних приладах, рентгенівського випромінювання, для виготовлення ізолюючого покриття.
  • Мірабіліт (глауберова сіль). Хімічна назва - кристалогідрат сульфату натрію десятиводный. Формула: Na 2 SO 4 *10H 2 O. Застосовується в медицині як проносний засіб.
  • Можна навести в якості прикладів багато солей, які мають практичну значущість. Однак згадані вище - найпоширеніші.

    Сульфатна кислота: формула і хімічні властивості

    Сульфатний луг

    Дана речовина являє собою розчин, який утворюється внаслідок термічної обробки деревини, тобто целюлози. Головне призначення цього з'єднання - отримання на його основі сульфатного мила методом відстоювання. Хімічний склад сульфатного лугу наступний:

    • лігнін;
    • гідроксикислоти;
    • моносахариди;
    • феноли;
    • смоли;
    • леткі жирні кислоти;
    • сульфіди, хлориди, карбонати і сульфати натрію.

    Існують два основних види цієї речовини: білий і чорний сульфатний луг. Білий йде на целюлозно-паперове виробництво, а чорний використовується для отримання сульфатного мила в промисловості.

    Основні області застосування

    Щорічне виробництво сірчаної кислоти становить 160 млн. тонн в рік. Це дуже значна цифра, яка говорить про важливість і поширеності даного з'єднання. Можна виділити кілька галузей і місць, де необхідне використання сульфатної кислоти:

  • В акумуляторах в якості електроліту, особливо в свинцевих.
  • На заводах, де виробляються сульфатні добрива. Основна маса даної кислоти йде саме на виготовлення мінеральних підгодівель для рослин. Тому заводи з виробництва сірчаної кислоти та виготовлення добрив найчастіше будують поруч.
  • В харчовій промисловості як емульгатора, позначуваного кодом Е513.
  • У численних органічних синтезах як водоотнимающего кошти, каталізатора. Так отримують вибухові речовини, смоли, чистячі і миючі засоби, капроны, поліпропілен і етилен, барвники, хімічні волокна, складні ефіри та інші сполуки.
  • Використовують у фільтрах для очищення води і виготовлення дистильованої води.
  • Застосовують при видобутку і обробці рідкісних елементів з руди.
  • Також багато сірчаної кислоти витрачається на лабораторні дослідження, де її отримують місцевими способами.

    of your page -->

    Популярні поради

    загрузка...