Karakteristikat fizike të acidit sulfurik:
Lëng i rëndë me vaj ("vaji i vitriolit");
dendësia 1,84 g/cm3; jo i paqëndrueshëm, shumë i tretshëm në ujë - me ngrohje të fortë; t°pl. = 10,3°C, t°vlim. = 296°C, shumë higroskopik, ka veti larguese të ujit (karburimi i letrës, drurit, sheqerit).
Nxehtësia e hidratimit është aq e madhe sa që përzierja mund të vlojë, të spërkasë dhe të shkaktojë djegie. Prandaj, është e nevojshme të shtoni acid në ujë, dhe jo anasjelltas, pasi kur uji i shtohet acidit, uji më i lehtë do të përfundojë në sipërfaqen e acidit, ku do të përqendrohet e gjithë nxehtësia e krijuar.
Prodhimi industrial i acidit sulfurik (metoda e kontaktit):
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 (oleum)
Piriti i grimcuar, i pastruar, i lagësht (pirit squfuri) derdhet në furrë sipër për pjekje në " shtrat i lëngshëm". Ajri i pasuruar me oksigjen kalohet nga poshtë (parimi i kundërrrjedhjes).
Nga furra del gazi i furrës, përbërja e së cilës është: SO 2, O 2, avujt e ujit (piriti ishte i lagësht) dhe grimca të imta drithi (oksid hekuri). Gazi pastrohet nga papastërtitë e grimcave të ngurta (në një ciklon dhe precipitues elektrik) dhe avujt e ujit (në një kullë tharjeje).
Në një aparat kontakti, dioksidi i squfurit oksidohet duke përdorur një katalizator V 2 O 5 (pentoksid vanadiumi) për të rritur shpejtësinë e reagimit. Procesi i oksidimit të një oksidi në tjetrin është i kthyeshëm. Prandaj, zgjidhen kushtet optimale për reagimin e drejtpërdrejtë - presioni i rritur (pasi reaksioni i drejtpërdrejtë ndodh me një ulje të vëllimit të përgjithshëm) dhe një temperaturë jo më e lartë se 500 C (pasi reagimi është ekzotermik).
Në kullën e absorbimit, oksidi i squfurit (VI) absorbohet nga acidi sulfurik i përqendruar.
Thithja nga uji nuk përdoret, sepse oksidi i squfurit tretet në ujë me lëshimin e një sasie të madhe nxehtësie, kështu që acidi sulfurik që rezulton vlon dhe kthehet në avull. Për të parandaluar formimin e mjegullës së acidit sulfurik, përdorni acid sulfurik 98% të koncentruar. Oksidi i squfurit shpërndahet shumë mirë në një acid të tillë, duke formuar oleum: H 2 SO 4 nSO 3
Karakteristikat kimike të acidit sulfurik:
H 2 SO 4 është një acid dibazik i fortë, një nga acidet minerale më të fortë; për shkak të polaritetit të tij të lartë, lidhja H – O thyhet lehtësisht.
1)
Acidi sulfurik shpërndahet në tretësirë ujore
, duke formuar një jon hidrogjeni dhe një mbetje acide:
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO 4 - = H + + SO 4 2- .
Ekuacioni përmbledhës:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2- .
2) Ndërveprimi i acidit sulfurik me metalet:
Acidi sulfurik i holluar shpërndan vetëm metalet në serinë e tensionit në të majtë të hidrogjenit:
Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (i holluar) → Zn +2 SO 4 + H 2
3)
Reagimi i acidit sulfurikme oksidet bazë:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O
4)
Reagimi i acidit sulfurik mehidroksidet:
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)
Reaksionet e shkëmbimit me kripëra:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Formimi i një precipitati të bardhë të BaSO 4 (i patretshëm në acide) përdoret për të zbuluar acidin sulfurik dhe sulfatet e tretshme (reagimi cilësor ndaj jonit sulfat).
Karakteristikat e veçanta të H 2 SO 4 të përqendruar:
1) I koncentruar acidi sulfurik është agjent i fortë oksidues ; kur ndërvepron me metale (përveç Au, Pt), ai reduktohet në S +4 O 2, S 0 ose H 2 S -2 në varësi të aktivitetit të metalit. Pa ngrohje, nuk reagon me Fe, Al, Cr - pasivizimi. Kur ndërveprojnë me metale me valencë të ndryshueshme, këto të fundit oksidohen në gjendje më të lartë oksidimi sesa në rastin e një tretësire të holluar të acidit: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+
Metal aktiv
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+ — oksidimi
3│ S 6+ + 8e → S 2– rikuperim
4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
Metal me aktivitet mesatar
2Cr + 4 H 2 SO 4 (konc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oksidim
1│ S 6+ + 6e → S 0 – rikuperim
Metal me aktivitet të ulët
2Bi + 6H 2 SO 4 (konc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oksidimi
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - rikuperim
2Ag + 2H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O
2) Acidi sulfurik i koncentruar oksidon disa jometale, zakonisht në gjendjen maksimale të oksidimit, dhe vetë reduktohet nëS+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+ 5H 2 SO 4 (konc) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O
3) Oksidimi i substancave komplekse:
Acidi sulfurik oksidon HI dhe HBr në halogjene të lirë:
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
Acidi sulfurik i përqendruar nuk mund të oksidojë jonet e klorurit në klor të lirë, gjë që bën të mundur marrjen e HCl nga reaksioni i shkëmbimit:
NaCl + H 2 SO 4 (konc.) = NaHSO 4 + HCl
Acidi sulfurik largon ujin e lidhur kimikisht nga komponimet organike që përmbajnë grupe hidroksil. Dehidratimi i alkoolit etilik në prani të acidit sulfurik të koncentruar prodhon etilen:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.
Thyerja e sheqerit, celulozës, niseshtës dhe karbohidrateve të tjera në kontakt me acidin sulfurik shpjegohet gjithashtu me dehidratimin e tyre:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.
Acidi sulfurik i paholluar është një përbërje kovalente.
Në molekulë, acidi sulfurik është i rrethuar në mënyrë katërkëndore nga katër atome oksigjeni, dy prej të cilave janë pjesë e grupeve hidroksil. Lidhjet S–O janë të dyfishta, dhe lidhjet S–OH janë të vetme.
Kristalet e pangjyrë, të ngjashme me akullin, kanë një strukturë të shtresuar: çdo molekulë H 2 SO 4 është e lidhur me katër lidhje të forta hidrogjeni fqinje, duke formuar një kornizë të vetme hapësinore.
Struktura e acidit sulfurik të lëngshëm është e ngjashme me strukturën e atij të ngurtë, vetëm integriteti i kornizës hapësinore është prishur.
Vetitë fizike të acidit sulfurik
Në kushte normale, acidi sulfurik është një lëng i rëndë, me vaj, pa ngjyrë ose erë. Në teknologji, acidi sulfurik është një përzierje e ujit dhe anhidrit sulfurik. Nëse raporti molar i SO 3: H 2 O është më i vogël se 1, atëherë ai është një tretësirë ujore e acidit sulfurik; nëse është më i madh se 1, është një tretësirë e SO 3 në acid sulfurik.
100% H 2 SO 4 kristalizohet në 10,45 ° C; T kip = 296,2 °C; dendësia 1,98 g/cm3. H 2 SO 4 përzihet me H 2 O dhe SO 3 në çdo raport për të formuar hidrate; nxehtësia e hidratimit është aq e lartë sa që përzierja mund të vlojë, spërkasë dhe të shkaktojë djegie. Prandaj, është e nevojshme të shtoni acid në ujë, dhe jo anasjelltas, pasi kur uji i shtohet acidit, uji më i lehtë do të përfundojë në sipërfaqen e acidit, ku do të përqendrohet e gjithë nxehtësia e krijuar.
Kur tretësirat ujore të acidit sulfurik që përmbajnë deri në 70% H 2 SO 4 nxehen dhe zihen, vetëm avujt e ujit lëshohen në fazën e avullit. Avulli i acidit sulfurik shfaqet gjithashtu mbi tretësirat më të koncentruara.
Për sa i përket veçorive strukturore dhe anomalive, acidi sulfurik i lëngshëm është i ngjashëm me ujin. Ekziston i njëjti sistem lidhjesh hidrogjeni, pothuajse i njëjti kornizë hapësinore.
Vetitë kimike të acidit sulfurik
Acidi sulfurik është një nga acidet minerale më të forta; për shkak të polaritetit të tij të lartë, lidhja H–O thyhet lehtësisht.
Acidi sulfurik shpërndahet në tretësirë ujore , duke formuar një jon hidrogjeni dhe një mbetje acide:
H2SO4 = H + + HSO4-;
HSO 4 - = H + + SO 4 2- .
Ekuacioni përmbledhës:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2- .
Tregon vetitë e acideve , reagon me metale, okside metali, baza dhe kripëra.
Acidi sulfurik i holluar nuk shfaq veti oksiduese; kur ndërvepron me metalet, lirohet hidrogjeni dhe një kripë që përmban metalin në gjendjen më të ulët të oksidimit. Në të ftohtë, acidi është inert ndaj metaleve si hekuri, alumini dhe madje edhe bariumi.
Acidi i koncentruar ka veti oksiduese. Produktet e mundshme të bashkëveprimit të substancave të thjeshta me acidin sulfurik të koncentruar janë dhënë në tabelë. Tregohet varësia e produktit të reduktimit nga përqendrimi i acidit dhe shkalla e aktivitetit të metalit: sa më aktiv të jetë metali, aq më thellë zvogëlon jonin sulfat të acidit sulfurik.
Ndërveprimi me oksidet:
CaO + H 2 SO 4 = CaSO 4 = H 2 O.
Ndërveprimi me bazat:
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O.
Ndërveprimi me kripërat:
Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.
Vetitë oksiduese
Acidi sulfurik oksidon HI dhe HBr në halogjene të lirë:
H 2 SO 4 + 2HI = I 2 + 2H 2 O + SO 2.
Acidi sulfurik largon ujin e lidhur kimikisht nga komponimet organike që përmbajnë grupe hidroksil. Dehidratimi i alkoolit etilik në prani të acidit sulfurik të koncentruar prodhon etilen:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.
Thyerja e sheqerit, celulozës, niseshtës dhe karbohidrateve të tjera në kontakt me acidin sulfurik shpjegohet gjithashtu me dehidratimin e tyre:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.
Çdo acid është një substancë komplekse, molekula e së cilës përmban një ose më shumë atome hidrogjeni dhe një mbetje acidi.
Formula e acidit sulfurik është H2SO4. Rrjedhimisht, molekula e acidit sulfurik përmban dy atome hidrogjeni dhe mbetjen acidike SO4.
Acidi sulfurik formohet kur oksidi i squfurit reagon me ujin
SO3+H2O -> H2SO4
Acidi sulfurik 100% i pastër (monohidrat) është një lëng i rëndë, viskoz si vaji, pa ngjyrë dhe erë, me shije të thartë “bakri”. Tashmë në një temperaturë prej +10 ° C ngurtësohet dhe shndërrohet në një masë kristalore.
Acidi sulfurik i koncentruar përmban afërsisht 95% H2SO4. Dhe ngurtësohet në temperatura nën -20°C.
Ndërveprimi me ujin
Acidi sulfurik tretet mirë në ujë, duke u përzier me të në çdo proporcion. Kjo çliron një sasi të madhe nxehtësie.
Acidi sulfurik mund të thithë avujt e ujit nga ajri. Kjo pronë përdoret në industri për tharjen e gazrave. Gazrat thahen duke i kaluar nëpër enë të posaçme me acid sulfurik. Natyrisht, kjo metodë mund të përdoret vetëm për ato gazra që nuk reagojnë me të.
Dihet se kur acidi sulfurik bie në kontakt me shumë substanca organike, veçanërisht me karbohidratet, këto substanca karbonizohen. Fakti është se karbohidratet, si uji, përmbajnë hidrogjen dhe oksigjen. Acidi sulfurik i largon këta elementë prej tyre. Ajo që mbetet është qymyri.
Në një tretësirë ujore të H2SO4, treguesit lakmus dhe metil portokalli kthehen në të kuqe, gjë që tregon se kjo tretësirë ka një shije të thartë.
Ndërveprimi me metalet
Ashtu si çdo acid tjetër, acidi sulfurik është i aftë të zëvendësojë atomet e hidrogjenit me atomet metalike në molekulën e tij. Ai ndërvepron me pothuajse të gjitha metalet.
Acidi sulfurik i holluar reagon me metalet si një acid i zakonshëm. Si rezultat i reaksionit, formohet një kripë me një mbetje acidike SO4 dhe hidrogjen.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
A acid sulfurik i koncentruarështë një agjent shumë i fortë oksidues. Ai oksidon të gjitha metalet, pavarësisht nga pozicioni i tyre në serinë e tensionit. Dhe kur reagon me metale, ai vetë reduktohet në SO2. Hidrogjeni nuk lirohet.
Сu + 2 H2SO4 (konc) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Zn + 2 H2SO4 (konc) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Por metalet e grupit të arit, hekurit, aluminit dhe platinit nuk oksidohen në acidin sulfurik. Prandaj, acidi sulfurik transportohet në rezervuarë çeliku.
Kripërat e acidit sulfurik që përftohen si rezultat i reaksioneve të tilla quhen sulfate. Janë të pangjyrë dhe lehtësisht kristalizohen. Disa prej tyre janë shumë të tretshëm në ujë. Vetëm CaSO4 dhe PbSO4 janë pak të tretshëm. BaSO4 është pothuajse i pazgjidhshëm në ujë.
Ndërveprimi me bazat
Reaksioni midis acideve dhe bazave quhet reaksion neutralizimi. Si rezultat i reaksionit të neutralizimit të acidit sulfurik, formohet një kripë që përmban mbetjen e acidit SO4 dhe ujin H2O.
Shembuj të reaksioneve të neutralizimit të acidit sulfurik:
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O
Acidi sulfurik reagon me neutralizimin me baza të tretshme dhe të patretshme.
Meqenëse molekula e acidit sulfurik ka dy atome hidrogjeni dhe kërkohen dy baza për ta neutralizuar atë, ajo klasifikohet si acid dybazik.
Ndërveprimi me oksidet bazë
Nga kursi i kimisë shkollore dimë se oksidet janë substanca komplekse që përmbajnë dy elemente kimike, njëri prej të cilëve është oksigjeni në gjendje oksidimi -2. Oksidet bazë quhen okside të metaleve 1, 2 dhe disa 3 valente. Shembuj të oksideve bazë: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.
Acidi sulfurik reagon me oksidet bazike në një reaksion neutralizimi. Si rezultat i këtij reaksioni, si në reaksionin me bazat, formohet kripa dhe uji. Kripa përmban mbetje acidike SO4.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Ndërveprimi me kripërat
Acidi sulfurik reagon me kripërat e acideve më të dobëta ose të avullueshme, duke i zhvendosur këto acide prej tyre. Si rezultat i këtij reaksioni, formohet një kripë me një mbetje acidike SO4 dhe një acid
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
Aplikimi i acidit sulfurik dhe përbërjeve të tij
Qull bariumi BaSO4 është i aftë të bllokojë rrezet X. Duke mbushur organet e zbrazëta të trupit të njeriut me të, radiologët i ekzaminojnë ato.
Në mjekësi dhe ndërtim, gipsi natyral CaSO4 * 2H2O dhe hidrat kristalor i sulfatit të kalciumit përdoren gjerësisht. Kripa e Glauber-it Na2SO4 * 10H2O përdoret në mjekësi dhe mjekësi veterinare, në industrinë kimike - për prodhimin e sodës dhe qelqit. Sulfati i bakrit CuSO4 * 5H2O është i njohur për kopshtarët dhe agronomët, të cilët e përdorin atë për të luftuar dëmtuesit dhe sëmundjet e bimëve.
Acidi sulfurik përdoret gjerësisht në industri të ndryshme: kimike, përpunimi i metaleve, naftës, tekstilit, lëkurës dhe të tjera.
