h2so4 molekulinė formulė. Sieros rūgšties. Formulė, savybės, gavimas ir taikymas. Sieros rūgšties elektroninės ir struktūrinės formulės

Sieros rūgšties fizinės savybės:
Sunkus riebus skystis („vitriolis“);
tankis 1,84 g/cm3; nelakus, gerai tirpus vandenyje – stipriai kaitinantis; t°pl. = 10,3 °C, vir \u003d 296 °C, labai higroskopiškas, turi vandenį šalinančių savybių (popieriaus, medžio, cukraus suanglėjimas).

Drėkinimo karštis yra toks didelis, kad mišinys gali užvirti, išsitaškyti ir nudeginti. Todėl į vandenį reikia dėti rūgšties, o ne atvirkščiai, kadangi į rūgštį įpylus vandens, rūgšties paviršiuje atsidurs lengvesnis vanduo, kuriame koncentruosis visa išsiskirianti šiluma.

Pramoninė sieros rūgšties gamyba (kontaktinis metodas):

1) 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (oleumas)

Susmulkintas išgrynintas šlapias piritas (sieros piritas) pilamas iš viršaus į krosnį, kad būtų galima kūrenti. verdančioji lova“. Iš apačios (priešinio srauto principas) praleidžiamas deguonimi prisodrintas oras.
Iš krosnies išeina krosnies dujos, kurių sudėtis yra: SO 2, O 2, vandens garai (piritas buvo šlapias) ir smulkiausios pelenų dalelės (geležies oksidas). Dujos išvalomos nuo kietųjų dalelių priemaišų (ciklone ir elektrostatiniame nusodintuve) ir vandens garų (džiovinimo bokšte).
Kontaktiniame aparate sieros dioksidas oksiduojamas naudojant V 2 O 5 katalizatorių (vanadžio pentoksidą), kad padidėtų reakcijos greitis. Vieno oksido oksidacijos į kitą procesas yra grįžtamas. Todėl parenkamos optimalios tiesioginės reakcijos eigos sąlygos - padidėjęs slėgis (nes tiesioginė reakcija vyksta mažėjant bendram tūriui) ir ne aukštesnė kaip 500 C temperatūra (kadangi reakcija yra egzoterminė).

Sugerties bokšte sieros oksidą (VI) sugeria koncentruota sieros rūgštis.
Vandens sugėrimas nenaudojamas, nes sieros oksidas ištirpsta vandenyje, išskirdamas didelį šilumos kiekį, todėl susidariusi sieros rūgštis užverda ir virsta garais. Kad nesusidarytų sieros rūgšties rūkas, naudokite 98% koncentruotą sieros rūgštį. Sieros oksidas labai gerai tirpsta tokioje rūgštyje, sudarydamas oleumą: H 2 SO 4 nSO 3

Cheminės sieros rūgšties savybės:

H 2 SO 4 yra stipri dvibazinė rūgštis, viena stipriausių mineralinių rūgščių, dėl didelio poliškumo H - O ryšys lengvai nutrūksta.

1) Sieros rūgštis disocijuoja vandeniniame tirpale , sudarydami vandenilio joną ir rūgšties liekaną:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Suvestinė lygtis:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) Sieros rūgšties sąveika su metalais:
Praskiesta sieros rūgštis tirpina tik metalus, esančius įtampos serijoje į kairę nuo vandenilio:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Sieros rūgšties sąveikasu baziniais oksidais:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Sieros rūgšties sąveika suhidroksidai:
H 2 SO 4 + 2 NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Mainų reakcijos su druskomis:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Sieros rūgšties ir tirpių sulfatų aptikimui (kokybinė sulfato jonų reakcija) naudojamas baltų BaSO 4 (tirpių rūgštyse) nuosėdų susidarymas.

Ypatingos koncentruoto H 2 SO 4 savybės:

1) koncentruotas sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius ; sąveikaujant su metalais (išskyrus Au, Pt) atsikuria iki S +4 O 2, S 0 arba H 2 S -2, priklausomai nuo metalo aktyvumo. Nekaitinant nereaguoja su Fe, Al, Cr – pasyvuoja. Sąveikaujant su kintamo valentingumo metalais, pastarieji oksiduojasi į aukštesnes oksidacijos būsenas nei atskiesto rūgšties tirpalo atveju: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

aktyvus metalas

8 Al + 15 H 2 SO 4 (konc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0–6 e- → 2Al 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 8e → S 2– atsigavimas

4Mg+ 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Vidutinio aktyvumo metalas

2Cr + 4 H 2 SO 4 (konc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - oksidacija
1│ S 6+ + 6e → S 0 - atsigavimas

Metalas neaktyvus

2Bi + 6H 2 SO 4 (konc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - oksidacija
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - atsigavimas

2Ag + 2H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Koncentruota sieros rūgštis oksiduoja kai kuriuos nemetalus, dažniausiai iki maksimalios oksidacijos būsenos, ir pati redukuojasi ikiS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (konc.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (konc.) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H2SO4 (konc.) → 5SO2 + 2H3PO4 + 2H2O

3) Sudėtingų medžiagų oksidacija:
Sieros rūgštis oksiduoja HI ir HBr iki laisvųjų halogenų:
2 KBr + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Koncentruota sieros rūgštis negali oksiduoti chlorido jonų į laisvą chlorą, todėl mainų reakcijos būdu galima gauti HCl:
NaCl + H 2 SO 4 (konc.) = NaHSO 4 + HCl

Sieros rūgštis pašalina chemiškai surištą vandenį iš organinių junginių, kuriuose yra hidroksilo grupių. Dehidratuojant etilo alkoholį, kai yra koncentruota sieros rūgštis, susidaro etilenas:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

Cukraus, celiuliozės, krakmolo ir kitų angliavandenių suanglėjimas susilietus su sieros rūgštimi taip pat paaiškinamas jų dehidratacija:
C6H12O6 + 12H2SO4 \u003d 18H2O + 12SO2 + 6CO2.

Jis turi istorinį pavadinimą: vitriolio aliejus. Rūgštį pradėjo tyrinėti senovėje, ją savo raštuose aprašė graikų gydytojas Dioskoridas, romėnų gamtininkas Plinijus Vyresnysis, islamo alchemikai Geberis, Razi ir Ibn Sina ir kt. Šumeruose buvo vitriolio sąrašas, kuris buvo klasifikuojamas pagal medžiagos spalvą. Šiais laikais žodis „vitriolis“ jungia dvivalenčių metalų sulfatų kristalinius hidratus.

XVII amžiuje vokiečių-olandų chemikas Johanas Glauberis gaudavo sieros rūgštį deginant sierą su (KNO3) dalyvaujant.1736 metais gamyboje šį metodą panaudojo Joshua Ward (vaistininkas iš Londono). Šį laiką galima laikyti atskaitos tašku, kai sieros rūgštis buvo pradėta gaminti dideliu mastu. Jo formulę (H2SO4), kaip įprasta manyti, kiek vėliau nustatė švedų chemikas Berzelius (1779-1848).

Berzelius, naudodamas raidžių simbolius (žyminčius cheminius elementus) ir apatinius indeksus (nurodančius tam tikro tipo atomų skaičių molekulėje), nustatė, kad vienoje molekulėje yra 1 sieros atomas (S), 2 vandenilio atomai (H) ir 4 deguonies atomai ( O). Nuo to laiko tapo žinoma kokybinė ir kiekybinė molekulės sudėtis, tai yra, sieros rūgštis buvo aprašyta chemijos kalba.

Grafiniu pavidalu parodydamas atomų tarpusavio išsidėstymą molekulėje ir cheminius ryšius tarp jų (dažniausiai jie žymimi linijomis), informuoja, kad molekulės centre yra sieros atomas, kuris dvigubais ryšiais sujungtas su dviem deguonimi. atomai. Su kitais dviem deguonies atomais, prie kurių kiekvienas yra prijungtas po vandenilio atomą, tas pats sieros atomas yra sujungtas viengubais ryšiais.

Savybės

Sieros rūgštis yra šiek tiek gelsvas arba bespalvis, klampus skystis, tirpus vandenyje bet kokia koncentracija. Tai stiprus mineralas ir labai agresyvus metalams (koncentruotas nekaitindamas sąveikauja su geležimi, o ją pasyvina), uolienoms, gyvūnų audiniams ar kitoms medžiagoms. Jam būdingas didelis higroskopiškumas ir ryškios stipraus oksidatoriaus savybės. 10,4 °C temperatūroje rūgštis sukietėja. Kaitinant iki 300 °C, beveik 99 % rūgšties netenka sieros anhidrido (SO3).

Jo savybės kinta priklausomai nuo vandeninio tirpalo koncentracijos. Yra bendri rūgščių tirpalų pavadinimai. Praskiesta rūgštis laikoma iki 10%. Baterija - nuo 29 iki 32%. Kai koncentracija mažesnė nei 75% (kaip nustatyta GOST 2184), jis vadinamas bokštu. Jei koncentracija yra 98%, tai jau bus koncentruota sieros rūgštis. Formulė (cheminė arba struktūrinė) visais atvejais išlieka nepakitusi.

Koncentruotą sieros anhidridą ištirpinus sieros rūgštyje, susidaro oleumas arba dūmuojanti sieros rūgštis, jo formulę galima parašyti taip: H2S2O7. Gryna rūgštis (H2S2O7) yra kieta medžiaga, kurios lydymosi temperatūra yra 36 °C. Sieros rūgšties hidratacijos reakcijos pasižymi dideliu šilumos išsiskyrimu.

Praskiesta rūgštis reaguoja su metalais, su jais reaguodama įgauna stipraus oksidatoriaus savybes. Šiuo atveju sieros rūgštis redukuojama, susidariusių medžiagų, turinčių redukuotą (iki +4, 0 arba -2) sieros atomą, formulė gali būti: SO2, S arba H2S.

Reaguoja su nemetalais, tokiais kaip anglis arba siera:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Reaguoja su natrio chloridu:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

Jam būdinga vandenilio atomo, prijungto prie aromatinio junginio benzeno žiedo, elektrofilinio pakeitimo reakcija -SO3H grupe.

Kvitas

1831 metais buvo patentuotas kontaktinis H2SO4 gavimo būdas, kuris šiuo metu yra pagrindinis. Šiuo metu dauguma sieros rūgšties pagaminama šiuo metodu. Žaliava naudojama sulfidinė rūda (dažniau geležies piritas FeS2), kuri kūrenama specialiose krosnyse, susidaro skrudinimo dujos. Kadangi dujų temperatūra yra 900 ° C, jos atšaldomos 70% koncentracijos sieros rūgštimi. Tada dujos išvalomos nuo dulkių ciklone ir elektrostatiniame nusodintuve, plovimo bokštuose – rūgštimi, kurios koncentracija yra 40 ir 10 % katalizinių nuodų (As2O5 ir fluoro), o šlapiuose elektrostatiniuose nusodintuvuose – nuo rūgštinio aerozolio. Tada skrudinimo dujos, kuriose yra 9% sieros dioksido (SO2), išdžiovinamos ir tiekiamos į kontaktinį aparatą. Praleidus 3 vanadžio katalizatoriaus sluoksnius, SO2 oksiduojasi iki SO3. Susidariusiam sieros anhidridui ištirpinti naudojama koncentruota sieros rūgštis. Sieros anhidrido (SO3) tirpalo bevandenėje sieros rūgštyje formulė yra H2S2O7. Šioje formoje oleumas plieninėse talpyklose transportuojamas vartotojui, kur jis praskiedžiamas iki norimos koncentracijos.

Taikymas

Dėl skirtingų cheminių savybių H2SO4 yra plačiai naudojamas. Gaminant pačią rūgštį, kaip elektrolitą švino rūgšties akumuliatoriuose, gaminant įvairias valymo priemones, ji taip pat yra svarbus reagentas chemijos pramonėje. Jis taip pat naudojamas gaminant: alkoholius, plastikus, dažus, kaučiuką, eterį, klijus, muilus ir ploviklius, vaistus, celiuliozę ir popierių, naftos produktus.

Struktūrinė formulė

Tikra, empirinė arba grubi formulė: H2SO4

Cheminė sieros rūgšties sudėtis

Molekulinė masė: 98,076

Sieros rūgšties H 2 SO 4 yra stipri dvibazinė rūgštis, atitinkanti didžiausią sieros oksidacijos laipsnį (+6). Įprastomis sąlygomis koncentruota sieros rūgštis yra sunkus aliejinis skystis, bespalvis ir bekvapis, rūgštaus „vario“ skonio. Technologijoje sieros rūgštis vadinama jos mišiniais su vandeniu ir sieros anhidridu SO 3. Jei SO 3: H 2 O molinis santykis yra mažesnis nei 1, tai yra vandeninis sieros rūgšties tirpalas, jei didesnis nei 1 - SO 3 tirpalas sieros rūgštyje (oleumas).

vardas

XVIII-XIX amžiuje siera parakui buvo gaminama iš sieros piritų (pirito) vitriolio gamyklose. Sieros rūgštis tuo metu buvo vadinama „vitriolio aliejumi“ (paprastai tai buvo kristalinis hidratas, savo konsistencija primenantis aliejų), todėl ir kilo jos druskų (tiksliau – kristalinių hidratų) pavadinimas – vitriolis.

Sieros rūgšties gavimas

Pramoninis (kontaktinis) metodas

Pramonėje sieros rūgštis susidaro oksiduojant sieros dioksidą (sieros dujas, susidarančias degant sierai arba piritams) iki trioksido (sieros anhidrido), o vėliau SO 3 sąveikaujant su vandeniu. Šiuo metodu gauta sieros rūgštis dar vadinama kontaktine (koncentracija 92-94%).

Azoto (bokšto) metodas

Anksčiau sieros rūgštis buvo gaunama išskirtinai azoto metodu specialiuose bokštuose, o rūgštis buvo vadinama bokšto rūgštimi (75% koncentracija). Šio metodo esmė – sieros dioksido oksidavimas azoto dioksidu, esant vandeniui.

Kitas būdas

Tais retais atvejais, kai vandenilio sulfidas (H 2 S) išstumia sulfatą (SO 4 -) iš druskos (su metalais Cu, Ag, Pb, Hg), sieros rūgštis yra šalutinis produktas. Šių metalų sulfidai pasižymi didžiausiu stiprumu, taip pat išskirtine juoda spalva.

Fizinės ir fizikinės-cheminės savybės

Labai stipri rūgštis, 18 o C temperatūroje pK a (1) \u003d -2,8, pK a (2) \u003d 1,92 (K z 1,2 10 -2); ryšių ilgiai molekulėje S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, kampas HOSOH 104°, OSO 119°; užverda, sudarydamas azeotropinį mišinį (98,3 % H 2 SO 4 ir 1,7 % H 2 O, kurio virimo temperatūra 338,8 °C). Sieros rūgštis, atitinkanti 100 % H 2 SO 4 kiekį, turi sudėtį (%): H 2 SO 4 99,5, HSO 4 - 0,18, H 3 SO 4 + - 0,14, H 3 O + - 0,09, H 2 S 2 O 7, - 0,04, HS 2 O 7 - - 0,05. Visomis proporcijomis maišosi su vandeniu ir SO 3. Vandeniniuose tirpaluose sieros rūgštis beveik visiškai disocijuoja į H 3 O +, HSO 3 + ir 2HSO 4 -. Sudaro hidratus H 2 SO 4 nH 2 O, kur n = 1, 2, 3, 4 ir 6,5.

Oleum

Sieros anhidrido SO 3 tirpalai sieros rūgštyje vadinami oleumu, jie sudaro du junginius H 2 SO 4 SO 3 ir H 2 SO 4 2SO 3. Oleum taip pat yra pirosieros rūgščių. Sieros rūgšties vandeninių tirpalų virimo temperatūra didėja didėjant jos koncentracijai ir pasiekia maksimumą, kai H 2 SO 4 yra 98,3%. Didėjant SO 3 kiekiui, oleumo virimo temperatūra mažėja. Didėjant vandeninių sieros rūgšties tirpalų koncentracijai, bendras garų slėgis tirpaluose mažėja ir, esant 98,3% H 2 SO 4, pasiekia minimumą. Padidėjus SO 3 koncentracijai oleume, bendras garų slėgis virš jo didėja. Garų slėgis sieros rūgšties ir oleumo vandeniniuose tirpaluose gali būti apskaičiuojamas pagal lygtį:

log p=A-B/T+2,126

koeficientų A ir B reikšmės priklauso nuo sieros rūgšties koncentracijos. Garai virš vandeninių sieros rūgšties tirpalų susideda iš vandens garų, H 2 SO 4 ir SO 3 mišinio, o garų sudėtis skiriasi nuo skysčio sudėties esant visoms sieros rūgšties koncentracijoms, išskyrus atitinkamą azeotropinį mišinį. Kylant temperatūrai, disociacija didėja. Oleumas H 2 SO 4 · SO 3 turi didžiausią klampumą, didėjant temperatūrai, η mažėja. Sieros rūgšties elektrinė varža yra minimali, kai koncentracija SO 3 ir 92 % H 2 SO 4, ir didžiausia, kai koncentracija 84 ir 99,8 % H 2 SO 4 . Oleumui mažiausias ρ yra esant 10 % SO 3 koncentracijai. Kylant temperatūrai, sieros rūgšties ρ didėja. 100 % sieros rūgšties dielektrinė konstanta 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); krioskopinė konstanta 6,12, ebulioskopinė konstanta 5,33; sieros rūgšties garų difuzijos koeficientas ore kinta priklausomai nuo temperatūros; D = 1,67 10⁻⁵T3/2 cm²/s.

Cheminės savybės

Koncentruota sieros rūgštis kaitinama yra gana stiprus oksidatorius. Oksiduoja HI ir iš dalies HBr iki laisvųjų halogenų. Oksiduoja daugelį metalų (išimtys: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). Šiuo atveju koncentruota sieros rūgštis redukuojama iki SO 2 . Šaltyje koncentruotoje sieros rūgštyje Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba yra pasyvinami ir reakcijos nevyksta. Su stipriausiais reduktoriais koncentruota sieros rūgštis redukuojama iki S ir H 2 S. Koncentruota sieros rūgštis sugeria vandens garus, todėl naudojama dujoms, skysčiams ir kietoms medžiagoms džiovinti, pavyzdžiui, eksikatoriuose. Tačiau koncentruotą H 2 SO 4 vandenilis iš dalies redukuoja, todėl jo negalima naudoti džiovinimui. Skaldant vandenį iš organinių junginių ir tuo pat metu paliekant juodąją anglį (anglį), koncentruota sieros rūgštis sukelia medienos, cukraus ir kitų medžiagų suanglėjimą. Atskiestas H 2 SO 4 sąveikauja su visais metalais, kurie yra elektrocheminėje įtampų serijoje į kairę nuo vandenilio. Atskiesto H 2 SO 4 oksidacinės savybės yra nebūdingos. Sieros rūgštis sudaro dvi druskų serijas: vidutinę - sulfatus ir rūgštinę - hidrosulfatus, taip pat esterius. Žinomos peroksomonosulfuro (arba Caro rūgšties) H 2 SO 5 ir peroksodisulfuro H 2 S 2 O 8 rūgštys. Sieros rūgštis taip pat reaguoja su baziniais oksidais, sudarydama sulfatą ir vandenį. Metalo apdirbimo įmonėse sieros rūgšties tirpalas naudojamas metalo oksido sluoksniui pašalinti nuo metalo gaminių, kurie gamybos proceso metu yra stipriai kaitinami, paviršiaus. Taigi geležies oksidas pašalinamas iš lakštinio geležies paviršiaus, veikiant pašildytu sieros rūgšties tirpalu. Kokybinė reakcija į sieros rūgštį ir jos tirpias druskas yra jų sąveika su tirpiomis bario druskomis, kurių metu susidaro baltos bario sulfato nuosėdos, netirpios, pavyzdžiui, vandenyje ir rūgštyse.

Taikymas

Sieros rūgštis naudojama:

apdorojant rūdas, ypač išgaunant retus elementus, įskaitant uraną, iridį, cirkonį, osmį ir kt.;
mineralinių trąšų gamyboje;
kaip elektrolitas švino akumuliatoriuose;
gauti įvairių mineralinių rūgščių ir druskų;
cheminio pluošto, dažiklių, dūmus formuojančių ir sprogstamųjų medžiagų gamyboje;
naftos, metalo apdirbimo, tekstilės, odos ir kitose pramonės šakose;
maisto pramonėje – registruotas kaip maisto priedas E513 (emulsiklis);
pramoninėje organinėje sintezėje reakcijose:

dehidratacija (dietilo eterio, esterių gavimas);
hidratacija (etanolis iš etileno);
sulfoninimas (sintetiniai plovikliai ir tarpiniai produktai dažų gamyboje);
alkilinimas (gaunamas izooktanas, polietilenglikolis, kaprolaktamas) ir kt.
Dervoms regeneruoti filtruose gaminant distiliuotą vandenį.

Pasaulyje pagaminama maždaug sieros rūgšties. 160 milijonų tonų per metus. Didžiausias sieros rūgšties vartotojas yra mineralinių trąšų gamyba. P 2 O 5 fosfatinėms trąšoms pagal masę sunaudojama 2,2-3,4 karto daugiau sieros rūgšties, o (NH 4) 2 SO 4 sieros rūgščiai – 75 % sunaudotos (NH 4) 2 SO 4 masės. Todėl sieros rūgšties gamyklos dažniausiai statomos kartu su mineralinių trąšų gamybos įrenginiais.

Istorinė informacija

Sieros rūgštis buvo žinoma nuo seniausių laikų, gamtoje randama laisvos formos, pavyzdžiui, ežerų pavidalu prie ugnikalnių. Bene pirmasis rūgščių dujų, gautų deginant alūno arba geležies sulfato „žaliąjį akmenį“, paminėjimas randamas raštuose, priskiriamuose arabų alchemikui Jabirui ibn Hayyanui. IX amžiuje persų alchemikas Ar-Razi, kalcinuodamas geležies ir vario sulfato mišinį (FeSO 4 7H 2 O ir CuSO 4 5H 2 O), taip pat gavo sieros rūgšties tirpalą. Šį metodą ištobulino Europos alchemikas Albertas Magnusas, gyvenęs XIII a. Sieros rūgšties gamybos iš geležies sulfato schema – terminis geležies (II) sulfato skaidymas, po to mišinio aušinimas. Alchemiko Valentino (XIII a.) raštuose aprašomas sieros rūgšties gavimo būdas sugeriant dujas (sieros anhidridą), išsiskiriančias deginant sieros ir salietros miltelių mišinį vandeniu. Vėliau šis metodas sudarė vadinamojo pagrindą. „kameros“ metodas, atliekamas mažose kamerose, išklotose švinu, kuris netirpsta sieros rūgštyje. SSRS toks būdas egzistavo iki 1955. XV amžiaus alchemikai žinojo ir sieros rūgšties gavimo būdą iš pirito – sieros piritą, pigesnę ir įprastesnę už sierą žaliavą. Sieros rūgštis tokiu būdu buvo gaminama 300 metų, nedideliais kiekiais stiklinėse retortose. Vėliau dėl katalizės vystymosi šis metodas pakeitė kamerinį sieros rūgšties sintezės metodą. Šiuo metu sieros rūgštis gaminama kataliziškai oksiduojant (V 2 O 5) sieros oksidą (IV) į sieros oksidą (VI), o vėliau sieros oksidą (VI) ištirpinant 70 % sieros rūgštyje, kad susidarytų oleumas. Rusijoje sieros rūgšties gamyba pirmą kartą buvo organizuota 1805 metais netoli Maskvos Zvenigorodo rajone. 1913 metais Rusija užėmė 13 vietą pasaulyje pagal sieros rūgšties gamybą.

Papildoma informacija

Smulkiausi sieros rūgšties lašeliai gali susidaryti vidurinėje ir viršutinėje atmosferoje dėl vandens garų ir vulkaninių pelenų, kuriuose yra daug sieros, reakcijos. Susidariusi suspensija dėl didelio sieros rūgšties debesų albedo apsunkina saulės šviesos patekimą į planetos paviršių. Todėl (taip pat ir dėl daugybės mažyčių vulkaninių pelenų dalelių viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, dėl kurių saulės šviesa taip pat sunkiai pasiekia planetą) po ypač stiprių ugnikalnių išsiveržimų gali įvykti reikšmingi klimato pokyčiai. Pavyzdžiui, dėl Ksudacho ugnikalnio (Kamčiatkos pusiasalis, 1907) išsiveržimo padidėjusi dulkių koncentracija atmosferoje išsilaikė apie 2 metus, o būdingi sidabriniai sieros rūgšties debesys buvo pastebėti net Paryžiuje. 1991 m. įvykęs Pinatubo ugnikalnio sprogimas, į atmosferą išmetęs 3 10 7 tonas sieros, lėmė, kad 1992 ir 1993 m. buvo daug šaltesni nei 1991 ir 1994 m.

Standartai

Sieros rūgšties techninis GOST 2184-77
Sieros rūgšties akumuliatorius. Specifikacijos GOST 667-73
Ypatingo grynumo sieros rūgštis. Specifikacijos GOST 1422-78
Reagentai. Sieros rūgšties. Specifikacijos GOST 4204-77

Nauja tema: Sieros rūgštis –H 2 TAIP 4

1. Sieros rūgšties elektroninės ir struktūrinės formulės

*S - siera yra sužadintos būsenos 1S 2 2S 2 2P 6 3S 1 3P 3 3d 2

Elektroninė sieros rūgšties molekulės formulė:

Sieros rūgšties molekulės struktūrinė formulė:

1 H - -2 O -2 O

2. Kvitas:

Cheminius sieros rūgšties gamybos procesus galima pavaizduoti taip:

S + O 2 + O 2 + H 2 O

FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4

Sieros rūgštis gaminama trimis etapais:

1 etapas. Kaip žaliava naudojama siera, geležies piritas arba vandenilio sulfidas.

4 FeS 2 + 11 O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2 etapas. SO 2 oksidavimas į SO 3 deguonimi naudojant katalizatorių V 2 O 5

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3 + Q

3 etapas. SO 3 paversti sieros rūgštimi nenaudojamas vanduo. yra stiprus kaitinimas ir koncentruotas sieros rūgšties tirpalas.

SO 3 + H 2 O H 2 SO 4

Rezultatas yra oleumas – tirpalasTAIP 3 sieros rūgštyje.

Aparato grandinės schema(žr. vadovėlį 105 p.)

3.Fizikinės savybės.

a) skystas b) bespalvis c) sunkus (vitriolis) d) nelakus

d) ištirpus vandenyje, stipriai įkaista ( taigi sieros rūgšties reikia pilti įvandens,ane atvirkščiai!)

4. Sieros rūgšties cheminės savybės.

PraskiestasH 2 TAIP 4

koncentruotasH 2 TAIP 4

Turi visas rūgščių savybes

Turi specifinių savybių

1.Pakeičia indikatoriaus spalvą:

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

2.Reaguoja su metalais, stojančiais prieš vandenilį:

Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2

3. Reaguoja su baziniais ir amfoteriniais oksidais:

MgO + H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 O

4. Sąveika su bazėmis (neutralizacijos reakcija)

2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O

rūgšties perteklius sudaro rūgštines druskas

NaOH + H 2 SO 4 NaHSO 4 + H 2 O

5. Reaguoja su sausomis druskomis, išstumdamas iš jų kitas rūgštis (tai stipriausia ir nelaki rūgštis):

2NaCl+H2SO4 Na2SO4 +2HCl

6. Reaguoja su druskų tirpalais, jei susidaro netirpi druska:

BaCl 2 +H 2 TAIP 4 BaSO 4 +2HCl-

baltasnuosėdos

kokybinė reakcija į jonąTAIP 4 2-

7. Kaitinamas, suyra:

H 2 SO 4 H 2 O + SO 3

1. Koncentruotas H 2 SO 4 yra stipriausias oksidatorius, kaitinant reaguoja su visais metalais (išskyrus Au ir Pt). Šiose reakcijose, priklausomai nuo metalo aktyvumo ir sąlygų, išsiskiria S, SO 2 arba H 2 S

Pavyzdžiui:

Cu+ konc 2H 2 SO 4 CuSO 4 +SO 2 +H 2 O

2.konc. H 2 SO 4 pasyvina geležį ir aliuminį,

todėl jį galima gabenti plieniniais ir

aliuminio bakai.

3. konc. H 2 SO 4 gerai sugeria vandenį

H 2 SO 4 + H 2 O H 2 SO 4 * 2H 2 O

Todėl jis sudegina organines medžiagas

5.Aplikacija: Sieros rūgštis yra vienas iš svarbiausių produktų, naudojamų įvairiose pramonės šakose. Pagrindiniai jos vartotojai yra mineralinių trąšų gamyba, metalurgija, naftos produktų perdirbimas. Sieros rūgštis naudojama kitų rūgščių, ploviklių, sprogstamųjų medžiagų, vaistų, dažų gamyboje ir kaip švino akumuliatorių elektrolitai. (Vadovėlis p.103).

6.Sieros rūgšties druskos

Sieros rūgštis disocijuoja etapais

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

todėl susidaro dviejų tipų druskos – sulfatai ir hidrosulfatai

Pavyzdžiui: Na 2 SO 4 - natrio sulfatas (vidutinė druska)

Na HSO 4 – natrio vandenilio sulfatas (rūgštinė druska)

Plačiausiai naudojami yra:

Na 2 SO 4 * 10H 2 O – Glauberio druska (naudojama sodos, stiklo gamyboje, medicinoje ir

veterinarinė medicina.

CaSO 4 * 2H 2 O - gipsas

CuSO 4 * 5H 2 O – vario sulfatas (naudojamas žemės ūkyje).

Laboratorinė patirtis

Cheminės sieros rūgšties savybės.

Įranga: Mėgintuvėliai.

Reagentai: sieros rūgštis, metilo apelsinas, cinkas, magnio oksidas, natrio hidroksidas ir fenolftaleinas, natrio karbonatas, bario chloridas.

b) Užpildykite pastabų lentelę

Neskiesta sieros rūgštis yra kovalentinis junginys.

Molekulėje sieros rūgštis yra tetraedriškai apsupta keturių deguonies atomų, iš kurių du yra hidroksilo grupių dalis. S-O ryšiai yra dvigubi, o S-OH ryšiai yra viengubi.

Bespalviai, į ledą panašūs kristalai turi sluoksniuotą struktūrą: kiekviena H 2 SO 4 molekulė yra prijungta prie keturių gretimų stiprių vandenilio jungčių, sudarydamos vieną erdvinį karkasą.

Skystos sieros rūgšties struktūra panaši į kietos, tik pažeidžiamas erdvinio rėmo vientisumas.

Sieros rūgšties fizinės savybės

Normaliomis sąlygomis sieros rūgštis yra sunkus aliejinis skystis, bespalvis ir bekvapis. Inžinerijoje sieros rūgštis vadinama jos mišiniais su vandeniu ir sieros anhidridu. Jei SO 3:H 2 O molinis santykis yra mažesnis nei 1, tai yra vandeninis sieros rūgšties tirpalas, jei didesnis nei 1, tai yra SO 3 tirpalas sieros rūgštyje.

100 % H2SO4 kristalizuojasi 10,45 °C temperatūroje; T bp = 296,2 °C; tankis 1,98 g/cm 3 . H 2 SO 4 maišosi su H 2 O ir SO 3 bet kokiu santykiu, kad susidarytų hidratai, hidratacijos karštis yra toks didelis, kad mišinys gali užvirti, išsitaškyti ir nudeginti. Todėl į vandenį reikia dėti rūgšties, o ne atvirkščiai, kadangi į rūgštį įpylus vandens, rūgšties paviršiuje atsidurs lengvesnis vanduo, kuriame koncentruosis visa išsiskirianti šiluma.

Kaitinant ir verdant vandeninius sieros rūgšties tirpalus, kuriuose yra iki 70 % H 2 SO 4, į garų fazę išsiskiria tik vandens garai. Sieros rūgšties garai taip pat atsiranda virš labiau koncentruotų tirpalų.

Pagal struktūrines savybes ir anomalijas skysta sieros rūgštis yra panaši į vandenį. Čia ta pati vandenilinių ryšių sistema, beveik ta pati erdvinė struktūra.

Cheminės sieros rūgšties savybės

Sieros rūgštis yra viena stipriausių mineralinių rūgščių, dėl didelio poliškumo H-O ryšys lengvai nutrūksta.

Sieros rūgštis disocijuoja vandeniniame tirpale , sudarydami vandenilio joną ir rūgšties liekaną:

H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;

HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.

Suvestinė lygtis:

H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

Rodo rūgščių savybes , reaguoja su metalais, metalų oksidais, bazėmis ir druskomis.

Atskiesta sieros rūgštis nepasižymi oksidacinėmis savybėmis, sąveikaudama su metalais išsiskiria vandenilis ir druska, kurioje metalas yra žemiausio oksidacijos laipsnio. Šaltyje rūgštis yra inertiška metalams, tokiems kaip geležis, aliuminis ir net baris.

Koncentruota rūgštis turi oksidacinių savybių. Galimi paprastų medžiagų sąveikos su koncentruota sieros rūgštimi produktai pateikti lentelėje. Parodyta redukcinio produkto priklausomybė nuo rūgšties koncentracijos ir metalo aktyvumo laipsnio: kuo metalas aktyvesnis, tuo giliau redukuoja sieros rūgšties sulfato joną.

Sąveika su oksidais:

CaO + H 2 SO 4 \u003d CaSO 4 \u003d H 2 O.

Sąveika su bazėmis:

2NaOH + H2SO4 \u003d Na2SO4 + 2H2O.

Sąveika su druskomis:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.

Oksidacinės savybės

Sieros rūgštis oksiduoja HI ir HBr iki laisvųjų halogenų:

H 2 SO 4 + 2HI \u003d I 2 + 2H 2 O + SO 2.

C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

Cukraus, celiuliozės, krakmolo ir kitų angliavandenių suanglėjimas susilietus su sieros rūgštimi taip pat paaiškinamas jų dehidratacija:

C6H12O6 + 12H2SO4 \u003d 18H2O + 12SO2 + 6CO2.