გოგირდის მჟავა_9879. H2so4 მოლეკულის აღწერილობა სტრუქტურა

გოგირდმჟავას ფიზიკური თვისებები:
მძიმე ზეთოვანი სითხე ("ვიტრიოლის ზეთი");
სიმკვრივე 1,84 გ/სმ3; არამდგრადი, წყალში ძალიან ხსნადი - ძლიერი გაცხელებით; t°pl. = 10,3°C, t° boil. = 296°C, ძალიან ჰიგიროსკოპიული, აქვს წყლის ამოღების თვისება (ქაღალდის, ხის, შაქრის დაწვა).

დატენიანების სიცხე იმდენად დიდია, რომ ნარევმა შეიძლება ადუღდეს, დაასხუროს და დამწვრობა გამოიწვიოს. ამიტომ აუცილებელია წყალში მჟავას დამატება და არა პირიქით, ვინაიდან მჟავას წყლის დამატებისას უფრო მსუბუქი წყალი მჟავას ზედაპირზე აღმოჩნდება, სადაც მთელი გამომუშავებული სითბო კონცენტრირდება.

გოგირდმჟავას სამრეწველო წარმოება (კონტაქტური მეთოდი):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

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

დაქუცმაცებულ, გასუფთავებულ, სველ პირიტს (გოგირდის პირიტს) ასხამენ ზემოდან ღუმელში შესაწვავად. გათხევადებული საწოლი". ჟანგბადით გამდიდრებული ჰაერი გადადის ქვემოდან (საპირისპირო ნაკადის პრინციპი).
ღუმელიდან გამოდის ღუმელის გაზი, რომლის შემადგენლობაა: SO 2, O 2, წყლის ორთქლი (პირიტი სველი იყო) და ციდრის პაწაწინა ნაწილაკები (რკინის ოქსიდი). გაზი იწმინდება მყარი ნაწილაკების მინარევებისაგან (ციკლონში და ელექტრო ნალექში) და წყლის ორთქლისგან (საშრობი კოშკში).
კონტაქტურ აპარატში გოგირდის დიოქსიდი იჟანგება კატალიზატორის V 2 O 5 (ვანადიუმის პენტოქსიდი) გამოყენებით რეაქციის სიჩქარის გასაზრდელად. ერთი ოქსიდის მეორეზე დაჟანგვის პროცესი შექცევადია. ამიტომ შეირჩევა პირდაპირი რეაქციის ოპტიმალური პირობები - გაზრდილი წნევა (რადგან პირდაპირი რეაქცია ხდება მთლიანი მოცულობის შემცირებით) და ტემპერატურა არაუმეტეს 500 C (რადგან რეაქცია ეგზოთერმულია).

შთანთქმის კოშკში გოგირდის ოქსიდი (VI) შეიწოვება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით.
წყლის მიერ შეწოვა არ გამოიყენება, რადგან გოგირდის ოქსიდი წყალში იხსნება დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით, ამიტომ მიღებული გოგირდის მჟავა დუღს და ორთქლად იქცევა. გოგირდმჟავას ნისლის წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად გამოიყენეთ 98% კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა. გოგირდის ოქსიდი ძალიან კარგად იხსნება ასეთ მჟავაში და წარმოქმნის ოლეუმს: H 2 SO 4 nSO 3

გოგირდის მჟავას ქიმიური თვისებები:

H 2 SO 4 არის ძლიერი ორფუძიანი მჟავა, ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი მინერალური მჟავა; მისი მაღალი პოლარობის გამო, H-O ბმა ადვილად იშლება.

1) გოგირდის მჟავა იშლება წყალხსნარში აყალიბებს წყალბადის იონს და მჟავე ნარჩენს:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ;
HSO 4 - = H + + SO 4 2- .
შემაჯამებელი განტოლება:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2- .

2) გოგირდმჟავას ურთიერთქმედება მეტალებთან:
განზავებული გოგირდის მჟავა ხსნის მხოლოდ ლითონებს წყალბადის მარცხნივ ძაბვის სერიაში:
Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (განზავებული) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) გოგირდმჟავას რეაქციაძირითადი ოქსიდებით:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) გოგირდის მჟავის რეაქციაჰიდროქსიდები:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) მარილებით გაცვლითი რეაქციები:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
BaSO 4-ის (მჟავებში უხსნადი) თეთრი ნალექის წარმოქმნა გამოიყენება გოგირდმჟავას და ხსნადი სულფატების გამოსავლენად (ხარისხობრივი რეაქცია სულფატ იონზე).

კონცენტრირებული H 2 SO 4-ის განსაკუთრებული თვისებები:

1) კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი ; ლითონებთან ურთიერთობისას (გარდა Au, Pt), იგი მცირდება S +4 O 2, S 0 ან H 2 S -2-მდე, ლითონის აქტივობიდან გამომდინარე. გათბობის გარეშე ის არ რეაგირებს Fe, Al, Cr - პასივაციაზე. ცვლადი ვალენტობის მქონე ლითონებთან ურთიერთობისას ეს უკანასკნელი იჟანგება უფრო მაღალი ჟანგვის მდგომარეობებამდე ვიდრე განზავებული მჟავას ხსნარის შემთხვევაში: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

აქტიური მეტალი

8 Al + 15 H 2 SO 4 (კონს.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 ე— → 2Al 3+ — დაჟანგვა
3│ S 6+ + 8e → S 2– აღდგენა

4მგ+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

საშუალო აქტივობის ლითონი

2Cr + 4 H 2 SO 4 (კონს.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + ს
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - დაჟანგვა
1│ S 6+ + 6e → S 0 – აღდგენა

დაბალაქტიური ლითონი

2Bi + 6H 2 SO 4 (კონს.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – დაჟანგვა
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - აღდგენა

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

2) კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა ჟანგავს ზოგიერთ არალითონს, ჩვეულებრივ, მაქსიმალურ დაჟანგვის მდგომარეობამდე და თავისთავად მცირდებაS+4O2:

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

S+ 2H 2 SO 4 (კონს.) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2 SO 4 (კონს.) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) რთული ნივთიერებების დაჟანგვა:
გოგირდის მჟავა აჟანგებს HI და HBr თავისუფალ ჰალოგენებად:
2 KBr + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
კონცენტრირებულ გოგირდმჟავას არ შეუძლია ქლორიდის იონების დაჟანგვა თავისუფალ ქლორამდე, რაც შესაძლებელს ხდის HCl-ის მიღებას გაცვლის რეაქციით:
NaCl + H 2 SO 4 (კონს.) = NaHSO 4 + HCl

გოგირდის მჟავა შლის ქიმიურად შეკრულ წყალს ჰიდროქსილის ჯგუფების შემცველი ორგანული ნაერთებიდან. ეთილის სპირტის გაუწყლოება კონცენტრირებული გოგირდმჟავას თანდასწრებით წარმოქმნის ეთილენს:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

შაქრის, ცელულოზის, სახამებლის და სხვა ნახშირწყლების ნახშირწყალი გოგირდმჟავასთან შეხებისას ასევე აიხსნება მათი გაუწყლოებით:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

განუზავებელი გოგირდის მჟავა არის კოვალენტური ნაერთი.

მოლეკულაში გოგირდის მჟავა ტეტრაჰედრულად არის გარშემორტყმული ჟანგბადის ოთხი ატომით, რომელთაგან ორი ჰიდროქსილის ჯგუფების ნაწილია. S–O ბმები ორმაგია, ხოლო S–OH ობლიგაციები ერთჯერადი.

უფერო, ყინულის მსგავს კრისტალებს აქვთ ფენიანი სტრუქტურა: თითოეული H 2 SO 4 მოლეკულა დაკავშირებულია ოთხ მეზობელ ძლიერ წყალბადურ კავშირთან, რომლებიც ქმნიან ერთ სივრცულ ჩარჩოს.

თხევადი გოგირდმჟავას სტრუქტურა მსგავსია მყარის სტრუქტურისა, დარღვეულია მხოლოდ სივრცითი ჩარჩოს მთლიანობა.

გოგირდმჟავას ფიზიკური თვისებები

ნორმალურ პირობებში გოგირდის მჟავა არის მძიმე, ცხიმიანი სითხე, ფერისა და სუნის გარეშე. ტექნოლოგიაში გოგირდის მჟავა არის როგორც წყლის, ასევე გოგირდის ანჰიდრიდის ნაზავი. თუ SO 3: H 2 O-ის მოლური თანაფარდობა 1-ზე ნაკლებია, მაშინ ეს არის გოგირდმჟავას წყალხსნარი, თუ 1-ზე მეტია, ეს არის SO 3 ხსნარი გოგირდმჟავაში.

100% H 2 SO 4 კრისტალიზდება 10,45 ° C ტემპერატურაზე; თკიპ = 296,2 °C; სიმკვრივე 1,98 გ/სმ3. H 2 SO 4 ერევა H 2 O და SO 3 ნებისმიერი თანაფარდობით ჰიდრატების წარმოქმნით; ჰიდრატაციის სითბო იმდენად მაღალია, რომ ნარევი შეიძლება ადუღდეს, გაფრქვევდეს და გამოიწვიოს დამწვრობა. ამიტომ აუცილებელია წყალში მჟავას დამატება და არა პირიქით, ვინაიდან მჟავას წყლის დამატებისას უფრო მსუბუქი წყალი მჟავას ზედაპირზე აღმოჩნდება, სადაც მთელი გამომუშავებული სითბო კონცენტრირდება.

როდესაც გოგირდმჟავას წყალხსნარი, რომელიც შეიცავს 70%-მდე H 2 SO 4-ს, ცხელდება და ადუღდება, მხოლოდ წყლის ორთქლი გამოიყოფა ორთქლის ფაზაში. გოგირდმჟავას ორთქლი ასევე ჩნდება უფრო კონცენტრირებულ ხსნარებზე.

სტრუქტურული თავისებურებებისა და ანომალიების თვალსაზრისით თხევადი გოგირდის მჟავა წყლის მსგავსია. არსებობს წყალბადის ბმების იგივე სისტემა, თითქმის იგივე სივრცითი ჩარჩო.

გოგირდმჟავას ქიმიური თვისებები

გოგირდის მჟავა ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი მინერალური მჟავაა; მისი მაღალი პოლარობის გამო, H–O ბმა ადვილად იშლება.

გოგირდის მჟავა იშლება წყალხსნარში აყალიბებს წყალბადის იონს და მჟავე ნარჩენს:

H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ;

HSO 4 - = H + + SO 4 2- .

შემაჯამებელი განტოლება:

H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2- .

აჩვენებს მჟავების თვისებებს , რეაგირებს ლითონებთან, ლითონის ოქსიდებთან, ფუძეებთან და მარილებთან.

განზავებული გოგირდის მჟავა არ ავლენს ჟანგვის თვისებებს; ლითონებთან ურთიერთქმედებისას გამოიყოფა წყალბადი და მარილი, რომელიც შეიცავს მეტალის ყველაზე დაბალ ჟანგვის მდგომარეობაში. სიცივეში მჟავა ინერტულია ლითონების მიმართ, როგორიცაა რკინა, ალუმინი და ბარიუმიც კი.

კონცენტრირებულ მჟავას აქვს ჟანგვის თვისებები. მარტივი ნივთიერებების კონცენტრირებულ გოგირდმჟავასთან ურთიერთქმედების შესაძლო პროდუქტები მოცემულია ცხრილში. ნაჩვენებია შემცირების პროდუქტის დამოკიდებულება მჟავას კონცენტრაციაზე და ლითონის აქტივობის ხარისხზე: რაც უფრო აქტიურია ლითონი, მით უფრო ღრმად ამცირებს გოგირდმჟავას სულფატ იონს.

ურთიერთქმედება ოქსიდებთან:

CaO + H 2 SO 4 = CaSO 4 = H 2 O.

ურთიერთქმედება ბაზებთან:

2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O.

ურთიერთქმედება მარილებთან:

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

ჟანგვითი თვისებები

გოგირდის მჟავა აჟანგებს HI და HBr თავისუფალ ჰალოგენებად:

H 2 SO 4 + 2HI = I 2 + 2H 2 O + SO 2.

გოგირდის მჟავა შლის ქიმიურად შეკრულ წყალს ჰიდროქსილის ჯგუფების შემცველი ორგანული ნაერთებიდან. ეთილის სპირტის გაუწყლოება კონცენტრირებული გოგირდმჟავას თანდასწრებით წარმოქმნის ეთილენს:

C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

შაქრის, ცელულოზის, სახამებლის და სხვა ნახშირწყლების ნახშირწყალი გოგირდმჟავასთან შეხებისას ასევე აიხსნება მათი გაუწყლოებით:

C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

ნებისმიერი მჟავა არის რთული ნივთიერება, რომლის მოლეკულა შეიცავს წყალბადის ერთ ან მეტ ატომს და მჟავას ნარჩენს.

გოგირდმჟავას ფორმულა არის H2SO4. შესაბამისად, გოგირდმჟავას მოლეკულა შეიცავს წყალბადის ორ ატომს და მჟავე ნარჩენს SO4.

გოგირდის მჟავა წარმოიქმნება გოგირდის ოქსიდის წყალთან ურთიერთქმედებისას

SO3+H2O -> H2SO4

სუფთა 100% გოგირდის მჟავა (მონოჰიდრატი) არის მძიმე სითხე, ზეთის მსგავსი ბლანტი, უფერო და უსუნო, მჟავე „სპილენძის“ გემოთი. უკვე +10 ° C ტემპერატურაზე ის მკვრივდება და კრისტალურ მასად იქცევა.

კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა შეიცავს დაახლოებით 95% H2 SO4. და გამკვრივდება -20°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე.

წყალთან ურთიერთქმედება

გოგირდის მჟავა კარგად იხსნება წყალში, ერევა მას ნებისმიერი პროპორციით. ეს გამოყოფს დიდი რაოდენობით სითბოს.

გოგირდის მჟავას შეუძლია ჰაერიდან წყლის ორთქლის შთანთქმა. ეს ქონება გამოიყენება მრეწველობაში გაზების გასაშრობად. გაზებს აშრობენ სპეციალური კონტეინერების გავლით გოგირდმჟავასთან ერთად. რა თქმა უნდა, ამ მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ იმ გაზებისთვის, რომლებიც არ რეაგირებენ მასთან.

ცნობილია, რომ როდესაც გოგირდის მჟავა შედის კონტაქტში ბევრ ორგანულ ნივთიერებასთან, განსაკუთრებით ნახშირწყლებთან, ეს ნივთიერებები იწვება. ფაქტია, რომ ნახშირწყლები, ისევე როგორც წყალი, შეიცავს წყალბადსაც და ჟანგბადსაც. გოგირდის მჟავა ართმევს მათ ამ ელემენტებს. რჩება ქვანახშირი.

H2SO4 წყალხსნარში ინდიკატორები ლაკმუსის და მეთილის ნარინჯისფერი წითლდება, რაც მიუთითებს, რომ ამ ხსნარს აქვს მომჟავო გემო.

ურთიერთქმედება ლითონებთან

ნებისმიერი სხვა მჟავის მსგავსად, გოგირდის მჟავას შეუძლია შეცვალოს წყალბადის ატომები ლითონის ატომებით მის მოლეკულაში. ის ურთიერთქმედებს თითქმის ყველა მეტალთან.

განზავებული გოგირდის მჟავარეაგირებს ლითონებთან, როგორც ჩვეულებრივი მჟავა. რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება მარილი მჟავე ნარჩენით SO4 და წყალბადით.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

ა კონცენტრირებული გოგირდის მჟავაარის ძალიან ძლიერი ჟანგვის აგენტი. ის აჟანგებს ყველა ლითონს, მიუხედავად მათი პოზიციისა ძაბვის სერიაში. ხოლო მეტალებთან ურთიერთობისას ის თავად მცირდება SO2-მდე. წყალბადი არ გამოიყოფა.

Сu + 2 H2SO4 (კონს.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 2 H2SO4 (კონს.) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

მაგრამ ოქრო, რკინა, ალუმინი და პლატინის ჯგუფის ლითონები არ იჟანგება გოგირდმჟავაში. ამიტომ, გოგირდის მჟავა ტრანსპორტირდება ფოლადის ავზებში.

გოგირდმჟავას მარილებს, რომლებიც მიიღება ასეთი რეაქციების შედეგად, სულფატები ეწოდება. ისინი უფეროა და ადვილად კრისტალდება. ზოგიერთი მათგანი წყალში ძალიან ხსნადია. მხოლოდ CaSO4 და PbSO4 არის ოდნავ ხსნადი. BaSO4 წყალში თითქმის უხსნადია.

ურთიერთქმედება ბაზებთან

მჟავებსა და ფუძეებს შორის რეაქციას ეწოდება ნეიტრალიზაციის რეაქცია. გოგირდმჟავას ნეიტრალიზაციის რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება მარილი, რომელიც შეიცავს მჟავას ნარჩენს SO4 და წყალს H2O.

გოგირდმჟავას ნეიტრალიზაციის რეაქციების მაგალითები:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

გოგირდის მჟავა რეაგირებს ნეიტრალიზაციასთან როგორც ხსნად, ისე უხსნად ფუძეებთან.

ვინაიდან გოგირდმჟავას მოლეკულას აქვს ორი წყალბადის ატომი და მის გასანეიტრალებლად საჭიროა ორი ფუძე, იგი კლასიფიცირდება როგორც ორფუძიანი მჟავა.

ურთიერთქმედება ძირითად ოქსიდებთან

სასკოლო ქიმიის კურსიდან ვიცით, რომ ოქსიდები არის რთული ნივთიერებები, რომლებიც შეიცავს ორ ქიმიურ ელემენტს, რომელთაგან ერთი არის ჟანგბადი ჟანგვის მდგომარეობაში -2. ძირითად ოქსიდებს უწოდებენ 1, 2 და ზოგიერთი 3 ვალენტიანი ლითონების ოქსიდებს. ძირითადი ოქსიდების მაგალითები: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.

გოგირდის მჟავა რეაგირებს ძირითად ოქსიდებთან ნეიტრალიზაციის რეაქციაში. ამ რეაქციის შედეგად, როგორც ფუძეებთან რეაქციაში, წარმოიქმნება მარილი და წყალი. მარილი შეიცავს მჟავე ნარჩენს SO4.

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

ურთიერთქმედება მარილებთან

გოგირდის მჟავა რეაგირებს უფრო სუსტი ან აქროლადი მჟავების მარილებთან, ანაცვლებს ამ მჟავებს მათგან. ამ რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება მარილი მჟავე ნარჩენით SO4 და მჟავა

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

გოგირდმჟავას და მისი ნაერთების გამოყენება

ბარიუმის ფაფა BaSO4-ს შეუძლია დაბლოკოს რენტგენის სხივები. ამით ადამიანის სხეულის ღრუ ორგანოების შევსებით, რენტგენოლოგები იკვლევენ მათ.

მედიცინასა და მშენებლობაში ფართოდ გამოიყენება ბუნებრივი თაბაშირი CaSO4*2H2O და კალციუმის სულფატის კრისტალური ჰიდრატი. გლაუბერის მარილი Na2SO4 * 10H2O გამოიყენება მედიცინაში და ვეტერინარიაში, ქიმიურ მრეწველობაში - სოდასა და მინის დასამზადებლად. სპილენძის სულფატი CuSO4 * 5H2O ცნობილია მებოსტნეებისა და აგრონომებისთვის, რომლებიც მას იყენებენ მავნებლებისა და მცენარეების დაავადებებთან საბრძოლველად.

გოგირდის მჟავა ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა მრეწველობაში: ქიმიურ, ლითონის დამუშავებაში, ნავთობის, ტექსტილის, ტყავის და სხვა.