ქიმიური ელემენტები. ქიმიური ელემენტები ფორმულა მჟავა h2so4

სტრუქტურული ფორმულა

ჭეშმარიტი, ემპირიული ან უხეში ფორმულა: H2SO4

გოგირდმჟავას ქიმიური შემადგენლობა

მოლეკულური წონა: 98.076

Გოგირდის მჟავა H 2 SO 4 არის ძლიერი ორფუძიანი მჟავა, რომელიც შეესაბამება გოგირდის უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობას (+6). ნორმალურ პირობებში კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა არის მძიმე ცხიმიანი სითხე, უფერო და უსუნო, მომჟავო „სპილენძის“ გემოთი. ტექნოლოგიაში გოგირდის მჟავას უწოდებენ მის ნარევებს როგორც წყალთან, ასევე გოგირდის ანჰიდრიდთან SO 3. თუ SO 3: H 2 O-ის მოლური თანაფარდობა 1-ზე ნაკლებია, მაშინ ეს არის გოგირდმჟავას წყალხსნარი, თუ 1-ზე მეტი - SO 3 ხსნარი გოგირდმჟავაში (ოლეუმი).

სახელი

XVIII-XIX საუკუნეებში დენთის გოგირდი იწარმოებოდა გოგირდის პირიტისგან (პირიტიდან) ვიტრიოლ მცენარეებში. გოგირდმჟავას იმ დროს ეძახდნენ „ვიტრიოლის ზეთს“ (როგორც წესი, ეს იყო კრისტალური ჰიდრატი, თანმიმდევრულობით ზეთს წააგავდა), მისი მარილების (უფრო სწორად, კრისტალური ჰიდრატების) სახელის წარმოშობა - ვიტრიოლი, ცხადია, აქედან არის.

გოგირდმჟავას მიღება

სამრეწველო (კონტაქტური) მეთოდი

მრეწველობაში გოგირდის მჟავა წარმოიქმნება გოგირდის დიოქსიდის (გოგირდის ან გოგირდის პირიტის წვის დროს წარმოქმნილი გოგირდის აირის) ტრიოქსიდამდე (გოგირდის ანჰიდრიდი) დაჟანგვით, რასაც მოჰყვება SO 3 წყალთან ურთიერთქმედება. ამ მეთოდით მიღებულ გოგირდმჟავას კონტაქტსაც უწოდებენ (კონცენტრაცია 92-94%).

აზოტის (კოშკის) მეთოდი

ადრე გოგირდის მჟავას ღებულობდნენ ექსკლუზიურად აზოტის მეთოდით სპეციალურ კოშკებში, ხოლო მჟავას ეწოდებოდა კოშკის მჟავა (75% კონცენტრაცია). ამ მეთოდის არსი არის გოგირდის დიოქსიდის დაჟანგვა აზოტის დიოქსიდით წყლის თანდასწრებით.

სხვა გზა

იმ იშვიათ შემთხვევებში, როდესაც წყალბადის სულფიდი (H 2 S) ანაცვლებს სულფატს (SO 4 -) მარილისგან (ლითონებით Cu, Ag, Pb, Hg), გოგირდის მჟავა არის გვერდითი პროდუქტი. ამ ლითონების სულფიდებს აქვთ უმაღლესი სიმტკიცე, ასევე გამორჩეული შავი ფერი.

ფიზიკური და ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები

ძალიან ძლიერი მჟავა, 18 o C ტემპერატურაზე pK a (1) \u003d -2.8, pK a (2) \u003d 1.92 (K z 1.2 10 -2); ბმის სიგრძე მოლეკულაში S=O 0,143 ნმ, S-OH 0,154 ნმ, კუთხე HOSOH 104°, OSO 119°; ადუღდება, წარმოქმნის აზეოტროპულ ნარევს (98,3% H 2 SO 4 და 1,7 % H 2 O დუღილის წერტილით 338,8 ° C). გოგირდის მჟავას, რომელიც შეესაბამება 100% H 2 SO 4 შემცველობას, აქვს შემადგენლობა (%): 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. ერევა წყალთან და SO 3-თან ყველა პროპორციით. წყალხსნარებში გოგირდის მჟავა თითქმის მთლიანად იშლება H 3 O + , HSO 3 + და 2HSO 4 - . აყალიბებს ჰიდრატებს H 2 SO 4 nH 2 O, სადაც n = 1, 2, 3, 4 და 6.5.

ოლეუმი

გოგირდის ანჰიდრიდის SO 3 ხსნარებს გოგირდმჟავაში ეწოდება ოლეუმი, ისინი ქმნიან ორ ნაერთს H 2 SO 4 SO 3 და H 2 SO 4 2SO 3. ოლეუმი ასევე შეიცავს პიროსულფურის მჟავებს. გოგირდმჟავას წყალხსნარების დუღილის წერტილი მისი კონცენტრაციის მატებასთან ერთად იზრდება და მაქსიმუმს აღწევს 98,3% H 2 SO 4 შემცველობით. ოლეუმის დუღილის წერტილი მცირდება SO 3 შემცველობის გაზრდით. გოგირდმჟავას წყალხსნარების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, ორთქლის მთლიანი წნევა ხსნარებზე მცირდება და 98,3% H 2 SO 4 შემცველობით აღწევს მინიმუმს. ოლეუმში SO 3 კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, მასზე მაღლა მყოფი ორთქლის წნევა იზრდება. ორთქლის წნევა გოგირდმჟავას და ოლეუმის წყალხსნარებზე შეიძლება გამოითვალოს განტოლებით:

ჟურნალი p=A-B/T+2.126

A და B კოეფიციენტების მნიშვნელობები დამოკიდებულია გოგირდმჟავას კონცენტრაციაზე. გოგირდმჟავას წყალხსნარებზე ორთქლი შედგება წყლის ორთქლის, H 2 SO 4 და SO 3 ნარევისგან, ხოლო ორთქლის შემადგენლობა განსხვავდება გოგირდმჟავას ყველა კონცენტრაციის სითხის შემადგენლობიდან, გარდა შესაბამისი აზეოტროპული ნარევისა. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება დისოციაცია. ოლეუმს H 2 SO 4 · SO 3 აქვს მაქსიმალური სიბლანტე; ტემპერატურის მატებასთან ერთად, η მცირდება. გოგირდმჟავას ელექტრული წინააღმდეგობა მინიმალურია SO 3 და 92% H 2 SO 4 კონცენტრაციით და მაქსიმალური 84 და 99.8 % H 2 SO 4 კონცენტრაციით. ოლეუმისთვის მინიმალური ρ არის 10% SO 3 კონცენტრაციაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება გოგირდმჟავას ρ. 100% გოგირდმჟავას დიელექტრიკული მუდმივი 101 (298.15 K), 122 (281.15 K); კრიოსკოპიული მუდმივი 6,12, ებულიოსკოპიული მუდმივი 5,33; ჰაერში გოგირდმჟავას ორთქლის დიფუზიის კოეფიციენტი იცვლება ტემპერატურის მიხედვით; D = 1,67 10-5T3/2 სმ²/წმ.

ქიმიური თვისებები

გოგირდის მჟავა კონცენტრირებული სახით გაცხელებისას საკმაოდ ძლიერი ჟანგვის აგენტია. ჟანგავს HI და ნაწილობრივ HBr თავისუფალ ჰალოგენებად. ჟანგავს ბევრ ლითონს (გამონაკლისი: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). ამ შემთხვევაში კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა მცირდება SO 2-მდე. სიცივეში კონცენტრირებულ გოგირდმჟავაში Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba პასიურდება და რეაქციები არ მიმდინარეობს. უძლიერესი შემცირების საშუალებებით კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა მცირდება S-მდე და H2S-მდე. კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა შთანთქავს წყლის ორთქლს, ამიტომ გამოიყენება გაზების, სითხეებისა და მყარი ნივთიერებების გასაშრობად, მაგალითად, გამშრალებში. თუმცა, კონცენტრირებული H 2 SO 4 ნაწილობრივ მცირდება წყალბადით, რის გამოც არ შეიძლება მისი გამოყენება გასაშრობად. ორგანული ნაერთებიდან წყლის გაყოფა და შავი ნახშირბადის (ქვანახშირის), კონცენტრირებული გოგირდმჟავას დატოვება იწვევს ხის, შაქრის და სხვა ნივთიერებების კარბონიზაციას. განზავებული H 2 SO 4 ურთიერთქმედებს ყველა მეტალთან, რომლებიც წყალბადის მარცხნივ ძაბვის ელექტროქიმიურ სერიაშია მისი გამოშვებით. განზავებული H 2 SO 4 ჟანგვის თვისებები არაა დამახასიათებელი. გოგირდის მჟავა ქმნის მარილების ორ სერიას: საშუალო - სულფატებს და მჟავე - ჰიდროსულფატებს, ასევე ეთერებს. ცნობილია პეროქსომონოსულფურის (ან კაროს მჟავა) H 2 SO 5 და პეროქსიდის გოგირდის H 2 S 2 O 8 მჟავები. გოგირდის მჟავა ასევე რეაგირებს ძირითად ოქსიდებთან, რათა წარმოქმნას სულფატი და წყალი. ლითონის ქარხნებში გოგირდმჟავას ხსნარი გამოიყენება ლითონის ოქსიდის ფენის მოსაშორებლად ლითონის პროდუქტების ზედაპირიდან, რომლებიც წარმოების პროცესში ექვემდებარება ძლიერ გათბობას. ამრიგად, რკინის ოქსიდი ამოღებულია ფურცლის რკინის ზედაპირიდან გოგირდმჟავას გაცხელებული ხსნარის მოქმედებით. გოგირდის მჟავასა და მის ხსნად მარილებზე თვისებრივი რეაქცია არის მათი ურთიერთქმედება ხსნად ბარიუმის მარილებთან, რაც ქმნის ბარიუმის სულფატის თეთრ ნალექს, წყალში და მჟავებში უხსნად, მაგალითად.

განაცხადი

გოგირდის მჟავა გამოიყენება:

• მადნების გადამუშავებაში, განსაკუთრებით იშვიათი ელემენტების მოპოვებაში, მათ შორის ურანის, ირიდიუმის, ცირკონიუმის, ოსმიუმის და ა.შ.
• მინერალური სასუქების წარმოებაში;
• როგორც ელექტროლიტი ტყვიის ბატარეებში;
• სხვადასხვა მინერალური მჟავებისა და მარილების მიღება;
• ქიმიური ბოჭკოების, საღებავების, კვამლის წარმომქმნელი და ფეთქებადი ნივთიერებების წარმოებაში;
• ნავთობის, ლითონის დამუშავების, ტექსტილის, ტყავის და სხვა მრეწველობაში;
• კვების მრეწველობაში - რეგისტრირებულია როგორც საკვები დანამატი E513 (ემულგატორი);
• სამრეწველო ორგანულ სინთეზში რეაქციებში:
• დეჰიდრატაცია (დიეთილის ეთერის, ეთერების მიღება);
• ჰიდრატაცია (ეთილენის ეთანოლი);
• სულფონაცია (სინთეზური სარეცხი საშუალებები და შუალედური ნივთიერებები საღებავების წარმოებაში);
• ალკილაცია (იზოოქტანის, პოლიეთილენგლიკოლის, კაპროლაქტამის მიღება) და სხვ.
• ფილტრებში ფისების აღდგენისთვის გამოხდილი წყლის წარმოებაში.

გოგირდმჟავას მსოფლიო წარმოება დაახლ. წელიწადში 160 მილიონი ტონა. გოგირდმჟავას ყველაზე დიდი მომხმარებელი მინერალური სასუქების წარმოებაა. P 2 O 5 ფოსფატური სასუქებისთვის 2,2-3,4-ჯერ მეტი გოგირდმჟავა მოიხმარება მასის მიხედვით, ხოლო (NH 4) 2 SO 4 გოგირდმჟავას მოხმარებული (NH 4) 2 SO 4 მასის 75%. ამიტომ, გოგირდმჟავას ქარხნები, როგორც წესი, აშენებულია მცენარეებთან ერთად მინერალური სასუქების წარმოებისთვის.

ისტორიული ცნობები

გოგირდის მჟავა ცნობილია ანტიკურ დროიდან, რომელიც ბუნებაში გვხვდება თავისუფალი სახით, მაგალითად, ვულკანებთან ახლოს ტბების სახით. შესაძლოა, პირველი ნახსენები მჟავე გაზების შესახებ, რომლებიც მიიღება ალუმის ან რკინის სულფატის „მწვანე ქვის“ კალცინაციით, გვხვდება ნაწერებში, რომლებიც მიეწერება არაბ ალქიმიკოს ჯაბირ იბნ ჰაიანს. IX საუკუნეში სპარსელმა ალქიმიკოსმა არ-რაზიმ, რკინისა და სპილენძის სულფატის (FeSO 4 7H 2 O და CuSO 4 5H 2 O და CuSO 4 5H 2 O) ნარევის გამოთხევით გოგირდმჟავას ხსნარიც მიიღო. ეს მეთოდი დაასრულა ევროპელმა ალქიმიკოსმა ალბერტ მაგნუსმა, რომელიც მე-13 საუკუნეში ცხოვრობდა. შავი სულფატიდან გოგირდმჟავას წარმოების სქემა - რკინის (II) სულფატის თერმული დაშლა, რასაც მოჰყვება ნარევის გაციება. ალქიმიკოსი ვალენტინის (XIII ს.) ნაშრომებში აღწერილია გოგირდის მჟავას წარმოების მეთოდი გაზის (გოგირდის ანჰიდრიდის) შთანთქმის გზით, გამოთავისუფლებული გოგირდის და მარილის ფხვნილების ნარევის წყალთან დაწვით. შემდგომში ეს მეთოდი დაედო საფუძვლად ე.წ. „კამერული“ მეთოდი, რომელიც ხორციელდება ტყვიით გაფორმებულ პატარა კამერებში, რომელიც არ იხსნება გოგირდმჟავაში. სსრკ-ში ასეთი მეთოდი არსებობდა 1955 წლამდე. მე-15 საუკუნის ალქიმიკოსებმა ასევე იცოდნენ პირიტისგან გოგირდმჟავას მიღების მეთოდი - გოგირდის პირიტი, გოგირდზე იაფი და გავრცელებული ნედლეული. გოგირდის მჟავა ამ გზით იწარმოებოდა 300 წლის განმავლობაში, მცირე რაოდენობით მინის საცავებში. შემდგომში, კატალიზის განვითარებასთან დაკავშირებით, ამ მეთოდმა ჩაანაცვლა გოგირდმჟავას სინთეზის კამერული მეთოდი. ამჟამად გოგირდის მჟავა წარმოიქმნება გოგირდის ოქსიდის (IV) კატალიზური დაჟანგვით (IV) გოგირდის ოქსიდამდე (VI) და გოგირდის ოქსიდის (VI) შემდგომი დაშლით 70% გოგირდმჟავაში ოლეუმის წარმოქმნით. რუსეთში გოგირდმჟავას წარმოება პირველად 1805 წელს მოეწყო მოსკოვის მახლობლად, ზვენიგოროდის რაიონში. 1913 წელს რუსეთი მსოფლიოში მე-13 ადგილზე იყო გოგირდმჟავას წარმოებით.

დამატებითი ინფორმაცია

გოგირდმჟავას უმცირესი წვეთები შეიძლება წარმოიქმნას შუა და ზედა ატმოსფეროში წყლის ორთქლის და ვულკანური ფერფლის რეაქციის შედეგად, რომელიც შეიცავს დიდი რაოდენობით გოგირდს. შედეგად მიღებული სუსპენზია, გოგირდმჟავას ღრუბლების მაღალი ალბედოს გამო, ართულებს მზის შუქს პლანეტის ზედაპირზე მისვლას. ამიტომ (და ასევე ატმოსფეროს ზედა ნაწილში ვულკანური ფერფლის დიდი რაოდენობით ნაწილაკების გამო, რაც ასევე ართულებს მზის შუქს პლანეტამდე მისვლას), კლიმატის მნიშვნელოვანი ცვლილებები შეიძლება მოხდეს განსაკუთრებით ძლიერი ვულკანური ამოფრქვევის შემდეგ. მაგალითად, ქსუდახის ვულკანის ამოფრქვევის შედეგად (კამჩატკის ნახევარკუნძული, 1907), ატმოსფეროში მტვრის გაზრდილი კონცენტრაცია გაგრძელდა დაახლოებით 2 წლის განმავლობაში და გოგირდმჟავას დამახასიათებელი ვერცხლისფერი ღრუბლები დაფიქსირდა პარიზშიც კი. 1991 წელს პინატუბოს ვულკანის აფეთქებამ, რომელმაც ატმოსფეროში 3 10 7 ტონა გოგირდი გაგზავნა, განაპირობა ის, რომ 1992 და 1993 წლები გაცილებით ცივი იყო, ვიდრე 1991 და 1994 წლები.

სტანდარტები

• გოგირდის მჟავა ტექნიკური GOST 2184-77
• გოგირდმჟავას ბატარეა. სპეციფიკაციები GOST 667-73
• განსაკუთრებული სისუფთავის გოგირდის მჟავა. სპეციფიკაციები GOST 1422-78
• რეაგენტები. Გოგირდის მჟავა. სპეციფიკაციები GOST 4204-77

გოგირდმჟავას ფიზიკური თვისებები:
მძიმე ცხიმიანი სითხე ("ვიტრიოლი");
სიმკვრივე 1,84 გ/სმ3; არამდგრადი, წყალში ძალიან ხსნადი - ძლიერი გაცხელებით; t°pl. = 10,3°C, bp \u003d 296 ° C, ძალიან ჰიგიროსკოპიული, აქვს წყლის ამოღების თვისებები (ქაღალდის, ხის, შაქრის დაწვა).

დატენიანების სიცხე იმდენად დიდია, რომ ნარევმა შეიძლება ადუღდეს, დაჭყლიტოს და დამწვრობა გამოიწვიოს. ამიტომ აუცილებელია წყალში მჟავას დამატება და არა პირიქით, ვინაიდან მჟავას წყლის დამატებისას მჟავას ზედაპირზე უფრო მსუბუქი წყალი იქნება, სადაც კონცენტრირებული იქნება მთელი გამოთავისუფლებული სითბო.

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

შთანთქმის კოშკში გოგირდის ოქსიდი (VI) შეიწოვება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით.
წყლის შთანთქმა არ გამოიყენება, რადგან გოგირდის ოქსიდი წყალში იხსნება დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით, ამიტომ მიღებული გოგირდის მჟავა დუღს და იქცევა ორთქლად. 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, მაღალი პოლარობის გამო H - O ბმა ადვილად იშლება.

1) გოგირდის მჟავა იშლება წყალხსნარში აყალიბებს წყალბადის იონს და მჟავას ნარჩენებს:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
შემაჯამებელი განტოლება:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

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

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

4) გოგირდმჟავას ურთიერთქმედებაჰიდროქსიდები:
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 თეთრი ნალექის წარმოქმნა (მჟავებში უხსნადი) გამოიყენება გოგირდმჟავას და ხსნადი სულფატების გამოსავლენად (ხარისხობრივი რეაქცია სულფატის იონისთვის).

კონცენტრირებული H 2 SO 4-ის განსაკუთრებული თვისებები:

1) კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი ; ლითონებთან ურთიერთობისას (გარდა Au, Pt) აღდგება S +4 O 2 , S 0 ან H 2 S -2 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: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

აქტიური ლითონი

8 Al + 15 H 2 SO 4 (კონს.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
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

ლითონი არააქტიურია

2Bi + 6H 2 SO 4 (კონს.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
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 აჟანგებს ზოგიერთ არალითონს, როგორც წესი, მაქსიმალურ დაჟანგვის მდგომარეობამდე, ის თავად 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 \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
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 იწვევს ეთილენის წარმოებას:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

შაქრის, ცელულოზის, სახამებლის და სხვა ნახშირწყლების დაგროვება გოგირდმჟავასთან შეხებისას ასევე აიხსნება მათი გაუწყლოებით:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

მას აქვს ისტორიული სახელი: ვიტრიოლის ზეთი. მჟავის შესწავლა ძველ დროში დაიწყო, ის მათ ნაშრომებში აღწერეს ბერძენი ექიმი დიოსკორიდესი, რომაელი ნატურალისტი პლინიუს უფროსი, ისლამი ალქიმიკოსები გებერი, რაზი და იბნ სინა და სხვები. შუმერებში არსებობდა ვიტრიოლის სია, რომელიც კლასიფიცირებული იყო ნივთიერების ფერის მიხედვით. დღესდღეობით სიტყვა "ვიტრიოლი" აერთიანებს ორვალენტიანი ლითონის სულფატების კრისტალურ ჰიდრატებს.

მე-17 საუკუნეში გერმანელ-ჰოლანდიელმა ქიმიკოსმა იოჰან გლაუბერმა გოგირდის მჟავა მიიღო (KNO3) თანდასწრებით გოგირდის დაწვით, 1736 წელს ჯოშუა უორდი (ფარმაცევტი ლონდონიდან) გამოიყენა ეს მეთოდი წარმოებაში. ეს დრო შეიძლება ჩაითვალოს ამოსავალ წერტილად, როდესაც გოგირდმჟავას წარმოება დაიწყო ფართომასშტაბიანი. მისი ფორმულა (H2SO4), როგორც საყოველთაოდ მიჩნეულია, დაადგინა შვედმა ქიმიკოსმა ბერცელიუსმა (1779-1848) ცოტა მოგვიანებით.

ბერცელიუსმა ასოების სიმბოლოების (ქიმიური ელემენტების აღმნიშვნელი) და ხელმოწერების (მოლეკულაში მოცემული ტიპის ატომების რაოდენობის მითითებით) გამოყენებით აღმოაჩინა, რომ ერთი მოლეკულა შეიცავს 1 გოგირდის ატომს (S), 2 წყალბადის ატომს (H) და 4 ჟანგბადის ატომს ( O). ამ დროიდან ცნობილი გახდა მოლეკულის ხარისხობრივი და რაოდენობრივი შემადგენლობა, ანუ გოგირდის მჟავა აღწერილია ქიმიის ენაზე.

მოლეკულაში ატომების ორმხრივი განლაგების და მათ შორის არსებული ქიმიური ბმების გრაფიკული სახით ჩვენება (ისინი ჩვეულებრივ აღინიშნება ხაზებით), გვაუწყებს, რომ მოლეკულის ცენტრში არის გოგირდის ატომი, რომელიც დაკავშირებულია ორმაგი ბმებით ორ ჟანგბადთან. ატომები. დანარჩენ ორ ჟანგბადის ატომთან, რომელთაგან თითოეულს წყალბადის ატომი აქვს მიმაგრებული, იგივე გოგირდის ატომი ერთჯერადი ბმებით არის დაკავშირებული.

Თვისებები

გოგირდის მჟავა არის ოდნავ მოყვითალო ან უფერო, ბლანტი სითხე, წყალში ხსნადი ნებისმიერი კონცენტრაციით. ეს არის ძლიერი მინერალი და ძალზე აგრესიულია ლითონების მიმართ (კონცენტრირებული არ ურთიერთქმედებს რკინასთან გაცხელების გარეშე, მაგრამ ახდენს მას პასიურირებას), ქანების, ცხოველური ქსოვილების ან სხვა მასალების მიმართ. იგი ხასიათდება მაღალი ჰიგიროსკოპიულობით და ძლიერი ჟანგვის აგენტის გამოხატული თვისებებით. 10,4 °C ტემპერატურაზე მჟავა მყარდება. 300 °C-მდე გაცხელებისას მჟავის თითქმის 99% კარგავს გოგირდის ანჰიდრიდს (SO3).

მისი თვისებები იცვლება მისი წყალხსნარის კონცენტრაციის მიხედვით. მჟავა ხსნარებისთვის არის საერთო სახელები. განზავებული მჟავა ითვლება 10% -მდე. ბატარეა - 29-დან 32%-მდე. 75% -ზე ნაკლები კონცენტრაციით (როგორც დადგენილია GOST 2184), მას უწოდებენ კოშკს. თუ კონცენტრაცია არის 98%, მაშინ ეს უკვე იქნება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა. ფორმულა (ქიმიური ან სტრუქტურული) ყველა შემთხვევაში უცვლელი რჩება.

როდესაც კონცენტრირებული გოგირდის ანჰიდრიდი იხსნება გოგირდმჟავაში, წარმოიქმნება ოლეუმი ან გოგირდის მჟავა, მისი ფორმულა შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად: H2S2O7. სუფთა მჟავა (H2S2O7) არის მყარი დნობის წერტილი 36°C. გოგირდმჟავას ჰიდრატაციის რეაქციები ხასიათდება დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით.

განზავებული მჟავა რეაგირებს ლითონებთან, რომელთანაც რეაქციაში ვლინდება ძლიერი ჟანგვის აგენტის თვისებები. ამ შემთხვევაში გოგირდის მჟავა მცირდება, შემცირებული (+4, 0 ან -2) გოგირდის ატომის შემცველი წარმოქმნილი ნივთიერებების ფორმულა შეიძლება იყოს: SO2, S ან H2S.

რეაგირებს არალითონებთან, როგორიცაა ნახშირბადი ან გოგირდი:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

რეაგირებს ნატრიუმის ქლორიდთან:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

ახასიათებს არომატული ნაერთის ბენზოლის რგოლზე მიმაგრებული წყალბადის ატომის ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქცია -SO3H ჯგუფით.

ქვითარი

1831 წელს დაპატენტდა H2SO4-ის მოპოვების საკონტაქტო მეთოდი, რომელიც ამჟამად მთავარია. დღეს გოგირდმჟავას უმეტესობა ამ მეთოდით იწარმოება. გამოყენებული ნედლეული არის სულფიდური მადანი (უფრო ხშირად რკინის პირიტი FeS2), რომელიც იწვება სპეციალურ ღუმელებში და წარმოიქმნება გამოწვის გაზი. ვინაიდან გაზის ტემპერატურა 900 ° C-ია, ის გაცივებულია გოგირდის მჟავით 70% კონცენტრაციით. შემდეგ გაზი იწმინდება მტვრისგან ციკლონში და ელექტროსტატიკური ნალექში, სარეცხი კოშკებში კატალიზური შხამების 40 და 10% კონცენტრაციით მჟავით (As2O5 და ფტორი), ხოლო სველ ელექტროსტატიკური ნალექებით მჟავა აეროზოლისგან. შემდეგ, გამოწვის გაზი, რომელიც შეიცავს 9% გოგირდის დიოქსიდს (SO2) აშრობს და იკვებება კონტაქტურ აპარატში. ვანადიუმის კატალიზატორის 3 ფენაში გავლის შემდეგ SO2 იჟანგება SO3-მდე. წარმოქმნილი გოგირდის ანჰიდრიდის გასახსნელად გამოიყენება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა. გოგირდის ანჰიდრიდის (SO3) ხსნარის ფორმულა უწყლო გოგირდმჟავაში არის H2S2O7. ამ ფორმით, ფოლადის ავზებში ოლეუმი ტრანსპორტირდება მომხმარებელთან, სადაც იგი განზავებულია სასურველ კონცენტრაციამდე.

განაცხადი

მისი განსხვავებული ქიმიური თვისებების გამო, H2SO4-ს აქვს გამოყენების ფართო სპექტრი. თავად მჟავას წარმოებაში, როგორც ელექტროლიტი ტყვიის მჟავა ბატარეებში, სხვადასხვა საწმენდი საშუალებების წარმოებისთვის, ის ასევე მნიშვნელოვანი რეაგენტია ქიმიურ ინდუსტრიაში. იგი ასევე გამოიყენება: სპირტების, პლასტმასის, საღებავების, რეზინის, ეთერის, ადჰეზივების, საპნების და სარეცხი საშუალებების, ფარმაცევტული პროდუქტების, რბილობი და ქაღალდის, ნავთობპროდუქტების წარმოებაში.

მჟავები არის ქიმიური ნაერთები, რომლებიც შედგება წყალბადის ატომებისა და მჟავე ნარჩენებისგან, მაგალითად, SO4, SO3, PO4 და ა.შ. ისინი არაორგანული და ორგანულია. პირველში შედის მარილმჟავა, ფოსფორი, სულფიდი, აზოტის, გოგირდის მჟავა. მეორეზე - ძმარმჟავა, პალმიტური, ფორმული, სტეარიული და ა.შ.

რა არის გოგირდის მჟავა

ეს მჟავა შედგება ორი წყალბადის ატომისა და მჟავის ნარჩენისაგან SO4. მას აქვს ფორმულა H2SO4.

გოგირდის მჟავა, ან, როგორც მას ასევე უწოდებენ, სულფატი, ეხება არაორგანულ ჟანგბადის შემცველ ორფუძიან მჟავებს. ეს ნივთიერება ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე აგრესიულ და ქიმიურად აქტიურ ნივთიერებად. უმეტეს ქიმიურ რეაქციაში ის მოქმედებს როგორც ჟანგვის აგენტი. ეს მჟავა შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონცენტრირებული ან განზავებული სახით, ამ ორ შემთხვევაში მას ოდნავ განსხვავებული ქიმიური თვისებები აქვს.

ფიზიკური თვისებები

გოგირდის მჟავას ნორმალურ პირობებში აქვს თხევადი მდგომარეობა, მისი დუღილის წერტილი არის დაახლოებით 279,6 გრადუსი ცელსიუსი, გაყინვის წერტილი, როდესაც ის იქცევა მყარ კრისტალებად არის დაახლოებით -10 გრადუსი ასი პროცენტისთვის და დაახლოებით -20 95 პროცენტისთვის.

სუფთა 100% სულფატის მჟავა არის უსუნო და უფერო ზეთოვანი თხევადი ნივთიერება, რომელსაც აქვს წყლის თითქმის ორჯერ სიმკვრივე - 1840 კგ/მ3.

სულფატის მჟავას ქიმიური თვისებები

გოგირდის მჟავა რეაგირებს ლითონებთან, მათ ოქსიდებთან, ჰიდროქსიდებთან და მარილებთან. სხვადასხვა პროპორციით წყლით განზავებული, მას შეუძლია განსხვავებულად მოიქცეს, ასე რომ, მოდით, ცალკე განვიხილოთ გოგირდმჟავას კონცენტრირებული და სუსტი ხსნარის თვისებები.

კონცენტრირებული გოგირდმჟავას ხსნარი

კონცენტრირებულ ხსნარად ითვლება ხსნარი, რომელიც შეიცავს სულფატის მჟავას 90 პროცენტს. გოგირდის მჟავას ასეთ ხსნარს შეუძლია რეაგირება მოახდინოს არააქტიურ ლითონებთანაც კი, ასევე არალითონებთან, ჰიდროქსიდებთან, ოქსიდებთან, მარილებთან. სულფატის მჟავას ასეთი ხსნარის თვისებები მსგავსია კონცენტრირებული ნიტრატის მჟავას.

ურთიერთქმედება ლითონებთან

სულფატის მჟავას კონცენტრირებული ხსნარის ქიმიური რეაქციის დროს მეტალებთან, რომლებიც მდებარეობს წყალბადის მარჯვნივ, ლითონის ძაბვის ელექტროქიმიურ სერიაში (ანუ არა ყველაზე აქტიურით), წარმოიქმნება შემდეგი ნივთიერებები: ლითონის სულფატი, რომლითაც ურთიერთქმედება ხდება, წყალი და გოგირდის დიოქსიდი. ლითონები, რომელთა ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება ჩამოთვლილი ნივთიერებები, მოიცავს სპილენძს (კუპრუმი), ვერცხლისწყალს, ბისმუტს, ვერცხლს (არგენტუმი), პლატინას და ოქროს (აურუმი).

ურთიერთქმედება არააქტიურ ლითონებთან

ლითონებთან, რომლებიც წყალბადის მარცხნივ არიან ძაბვის სერიაში, კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა ცოტა განსხვავებულად იქცევა. ასეთი ქიმიური რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება შემდეგი ნივთიერებები: გარკვეული ლითონის სულფატი, წყალბადის სულფიდი ან სუფთა გოგირდი და წყალი. ლითონები, რომლებთანაც ხდება ასეთი რეაქცია, ასევე მოიცავს რკინას (ფერუმი), მაგნიუმს, მანგანუმს, ბერილიუმს, ლითიუმს, ბარიუმს, კალციუმს და ყველა სხვა, რომლებიც წყალბადის მარცხნივ ძაბვის სერიაშია, გარდა ალუმინის, ქრომისა. ნიკელი და ტიტანი - მათთან კონცენტრირებული სულფატის მჟავა არ რეაგირებს.

ურთიერთქმედება არალითონებთან

ეს ნივთიერება არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი, ამიტომ მას შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს რედოქს ქიმიურ რეაქციებში არალითონებთან, როგორიცაა, მაგალითად, ნახშირბადი (ნახშირბადი) და გოგირდი. ასეთი რეაქციების შედეგად წყალი აუცილებლად გამოიყოფა. როდესაც ამ ნივთიერებას ემატება ნახშირბადი, ასევე გამოიყოფა ნახშირორჟანგი და გოგირდის დიოქსიდი. ხოლო თუ გოგირდს დაუმატებთ მჟავას, მიიღებთ მხოლოდ გოგირდის დიოქსიდს და წყალს. ასეთ ქიმიურ რეაქციაში სულფატის მჟავა ასრულებს ჟანგვის აგენტის როლს.

ურთიერთქმედება ორგანულ ნივთიერებებთან

კარბონიზაცია შეიძლება გამოიყოს გოგირდმჟავას ორგანულ ნივთიერებებთან რეაქციებში. ასეთი პროცესი ხდება, როდესაც მოცემული ნივთიერება ეჯახება ქაღალდს, შაქარს, ბოჭკოებს, ხეს და ა.შ. ამ შემთხვევაში ნახშირბადი გამოიყოფა ნებისმიერ შემთხვევაში. რეაქციის დროს წარმოქმნილ ნახშირბადს ნაწილობრივ შეუძლია ურთიერთქმედება გოგირდის მჟავასთან ჭარბად. ფოტოზე ნაჩვენებია შაქრის რეაქცია საშუალო კონცენტრაციის სულფატის მჟავის ხსნართან.

რეაქციები მარილებთან

ასევე, H2SO4-ის კონცენტრირებული ხსნარი რეაგირებს მშრალ მარილებთან. ამ შემთხვევაში, ხდება სტანდარტული გაცვლის რეაქცია, რომელშიც წარმოიქმნება ლითონის სულფატი, რომელიც იმყოფებოდა მარილის სტრუქტურაში და მჟავა ნარჩენებით, რომელიც მარილის შემადგენლობაში იყო. თუმცა, კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა არ რეაგირებს მარილის ხსნარებთან.

ურთიერთქმედება სხვა ნივთიერებებთან

ასევე, ამ ნივთიერებას შეუძლია ურთიერთქმედება ლითონის ოქსიდებთან და მათ ჰიდროქსიდებთან, ამ შემთხვევაში ხდება გაცვლის რეაქციები, პირველში გამოიყოფა ლითონის სულფატი და წყალი, მეორეში - იგივე.

სულფატის მჟავას სუსტი ხსნარის ქიმიური თვისებები

განზავებული გოგირდის მჟავა რეაგირებს ბევრ ნივთიერებასთან და აქვს იგივე თვისებები, რაც ყველა მჟავას. ის, კონცენტრირებულისგან განსხვავებით, ურთიერთქმედებს მხოლოდ აქტიურ ლითონებთან, ანუ მათთან, რომლებიც წყალბადის მარცხნივ არიან ძაბვების სერიაში. ამ შემთხვევაში, იგივე ჩანაცვლების რეაქცია ხდება, როგორც ნებისმიერი მჟავის შემთხვევაში. ეს გამოყოფს წყალბადს. ასევე, ასეთი მჟავა ხსნარი ურთიერთქმედებს მარილის ხსნარებთან, რის შედეგადაც ხდება გაცვლის რეაქცია, ზემოთ უკვე განხილული, ოქსიდებთან - ისევე როგორც კონცენტრირებულთან, ჰიდროქსიდებთან - ასევე იგივე. ჩვეულებრივი სულფატების გარდა არის ჰიდროსულფატებიც, რომლებიც წარმოადგენენ ჰიდროქსიდის და გოგირდმჟავას ურთიერთქმედების პროდუქტს.

როგორ გავიგოთ, შეიცავს თუ არა ხსნარი გოგირდმჟავას ან სულფატებს

იმის დასადგენად, არის თუ არა ეს ნივთიერებები ხსნარში, გამოიყენება სულფატის იონების სპეციალური თვისებრივი რეაქცია, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გაარკვიოთ. იგი შედგება ხსნარში ბარიუმის ან მისი ნაერთების დამატებაში. შედეგად, შეიძლება წარმოიქმნას თეთრი ნალექი (ბარიუმის სულფატი), რაც მიუთითებს სულფატების ან გოგირდმჟავას არსებობაზე.

როგორ იწარმოება გოგირდის მჟავა?

ამ ნივთიერების სამრეწველო წარმოების ყველაზე გავრცელებული მეთოდია მისი მოპოვება რკინის პირიტიდან. ეს პროცესი ხდება სამ ეტაპად, რომელთაგან თითოეული ხდება გარკვეული ქიმიური რეაქცია. განვიხილოთ ისინი. პირველ რიგში, პირიტს ემატება ჟანგბადი, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ფერუმის ოქსიდი და გოგირდის დიოქსიდი, რომელიც გამოიყენება შემდგომი რეაქციებისთვის. ეს ურთიერთქმედება ხდება მაღალ ტემპერატურაზე. ამას მოჰყვება ნაბიჯი, რომლის დროსაც კატალიზატორის თანდასწრებით ჟანგბადის დამატებით, რომელიც არის ვანადიუმის ოქსიდი, მიიღება გოგირდის ტრიოქსიდი. ახლა, ბოლო ეტაპზე, მიღებულ ნივთიერებას ემატება წყალი და მიიღება სულფატის მჟავა. ეს არის სულფატის მჟავას სამრეწველო მოპოვების ყველაზე გავრცელებული პროცესი, იგი ყველაზე ხშირად გამოიყენება, რადგან პირიტი არის ყველაზე ხელმისაწვდომი ნედლეული, რომელიც შესაფერისია ამ სტატიაში აღწერილი ნივთიერების სინთეზისთვის. ასეთი პროცესით მიღებული გოგირდის მჟავა გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში - როგორც ქიმიურ მრეწველობაში, ასევე ბევრ სხვაში, მაგალითად, ნავთობის გადამუშავებაში, მადნის გადამუშავებაში და ა.შ. ასევე ხშირად გამოიყენება მრავალი სინთეზური ბოჭკოების წარმოების ტექნოლოგიაში.