Kemiska grundämnen. Kemiska grundämnen Syra formel h2so4

Strukturformel

Sann, empirisk eller grov formel: H2SO4

Kemisk sammansättning av svavelsyra

Molekylvikt: 98,076

Svavelsyra H 2 SO 4 är en stark tvåbasisk syra som motsvarar svavelets högsta oxidationstillstånd (+6). Under normala förhållanden är koncentrerad svavelsyra en tung, oljig vätska, färglös och luktfri, med en sur "koppar"-smak. Inom tekniken kallas svavelsyra dess blandning med både vatten och svavelsyraanhydrid SO 3. Om molförhållandet SO 3: H 2 O är mindre än 1 är det en vattenlösning av svavelsyra, om det är mer än 1 är det en lösning av SO 3 i svavelsyra (oleum).

namn

Under 1700-1800-talen framställdes svavel för krut av svavelkis (kis) i vitriolfabriker. Svavelsyra på den tiden kallades "olja av vitriol" (som regel var det ett kristallint hydrat, med en konsistens som påminner om olja), uppenbarligen därav ursprunget till namnet på dess salter (eller snarare, kristallina hydrater) - vitriol .

Beredning av svavelsyra

Industriell (kontakt) metod

Inom industrin produceras svavelsyra genom oxidation av svaveldioxid (svaveldioxidgas som bildas vid förbränning av svavel eller svavelkis) till trioxid (svavelsyraanhydrid), följt av reaktion mellan SO 3 och vatten. Den svavelsyra som erhålls med denna metod kallas även kontaktsyra (koncentration 92-94%).

Nitros (torn) metod

Tidigare framställdes svavelsyra uteslutande med salpetermetoden i speciella torn, och syran kallades tornsyra (koncentration 75%). Kärnan i denna metod är oxidationen av svaveldioxid med kvävedioxid i närvaro av vatten.

En annan väg

I de sällsynta fall då svavelväte (H 2 S) tränger undan sulfat (SO 4 -) från saltet (med metallerna Cu, Ag, Pb, Hg), är biprodukten svavelsyra. Sulfider av dessa metaller har den högsta styrkan, såväl som en distinkt svart färg.

Fysikaliska och fysikalisk-kemiska egenskaper

En mycket stark syra, vid 18 o C pK a (1) = -2,8, pKa (2) = 1,92 (K z 1,2 10 -2); bindningslängder i molekylen S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, HOSOH-vinkel 104°, OSO 119°; kokar och bildar en azeotrop blandning (98,3% H2SO4 och 1,7% H2O med en kokpunkt på 338,8°C). Svavelsyra motsvarande 100 % H 2 SO 4-innehåll har sammansättningen (%): 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, HS2O7 - - 0,05. Blandbar med vatten och SO 3 i alla proportioner. I vattenlösningar dissocierar svavelsyra nästan fullständigt till H 3 O +, HSO 3 + och 2 HSO 4 -. Bildar hydrater H2SO4·nH2O, där n = 1, 2, 3, 4 och 6,5.

Oleum

Lösningar av svavelsyraanhydrid SO 3 i svavelsyra kallas oleum, de bildar två föreningar H 2 SO 4 · SO 3 och H 2 SO 4 · 2SO 3. Oleum innehåller också pyrosvavelsyror. Kokpunkten för vattenhaltiga lösningar av svavelsyra ökar med ökande koncentration och når ett maximum vid en halt av 98,3% H 2 SO 4. Kokpunkten för oleum minskar med ökande SO3-halt. När koncentrationen av vattenhaltiga lösningar av svavelsyra ökar, minskar det totala ångtrycket över lösningarna och når ett minimum vid en halt av 98,3 % H 2 SO 4. När koncentrationen av SO 3 i oleum ökar, ökar det totala ångtrycket ovanför det. Ångtrycket över vattenhaltiga lösningar av svavelsyra och oleum kan beräknas med hjälp av ekvationen:

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

Värdena för koefficienterna A och B beror på koncentrationen av svavelsyra. Ånga över vattenlösningar av svavelsyra består av en blandning av vattenånga, H 2 SO 4 och SO 3, och ångans sammansättning skiljer sig från vätskans sammansättning vid alla koncentrationer av svavelsyra, förutom motsvarande azeotropiska blandning. När temperaturen ökar ökar dissociationen. Oleum H2SO4·SO3 har den maximala viskositeten, med ökande temperatur minskar η. Den elektriska resistansen för svavelsyra är minimal vid en koncentration av SO 3 och 92 % H 2 SO 4 och maximal vid en koncentration av 84 och 99,8 % H 2 SO 4. För oleum är det minsta ρ vid en koncentration av 10 % SO 3. Med ökande temperatur ökar ρ av svavelsyra. Dielektrisk konstant för 100 % svavelsyra 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); kryoskopisk konstant 6,12, ebullioskopisk konstant 5,33; diffusionskoefficienten för svavelsyraånga i luft varierar beroende på temperatur; D = 1,67·10⁻⁵T3/2 cm²/s.

Kemiska egenskaper

Svavelsyra i koncentrerad form är vid upphettning ett ganska starkt oxidationsmedel. Oxiderar HI och delvis HBr till fria halogener. Oxiderar många metaller (undantag: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). I detta fall reduceras koncentrerad svavelsyra till SO 2. I kyla i koncentrerad svavelsyra passiveras Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba och reaktioner uppstår inte. De mest kraftfulla reduktionsmedlen reducerar koncentrerad svavelsyra till S och H 2 S. Koncentrerad svavelsyra absorberar vattenånga, så den används för att torka gaser, vätskor och fasta ämnen, till exempel i exsickatorer. Koncentrerad H 2 SO 4 reduceras dock delvis av väte, varför den inte kan användas för att torka den. Genom att klyva vatten från organiska föreningar och lämna svart kol (träkol) leder koncentrerad svavelsyra till förkolning av ved, socker och andra ämnen. Utspädd H 2 SO 4 interagerar med alla metaller som finns i den elektrokemiska spänningsserien till vänster om väte med dess frisättning. De oxiderande egenskaperna hos utspädd H 2 SO 4 är okarakteristiska. Svavelsyra bildar två serier av salter: medium - sulfater och sura - hydrosulfater, såväl som estrar. Peroxomonosvavelsyra (eller karosyra) H2SO5 och peroxodisvavelsyra H2S2O8 är kända. Svavelsyra reagerar också med basiska oxider för att bilda sulfat och vatten. I metallbearbetningsanläggningar används en lösning av svavelsyra för att avlägsna ett lager av metalloxid från ytan på metallprodukter som utsätts för hög värme under tillverkningsprocessen. Sålunda avlägsnas järnoxid från ytan av järnplåt genom inverkan av en uppvärmd lösning av svavelsyra. En kvalitativ reaktion på svavelsyra och dess lösliga salter är deras interaktion med lösliga bariumsalter, vilket resulterar i bildandet av en vit fällning av bariumsulfat, olöslig i exempelvis vatten och syror.

Ansökan

Svavelsyra används:

• vid malmbearbetning, särskilt vid utvinning av sällsynta grundämnen, inklusive uran, iridium, zirkonium, osmium, etc.;
• vid produktion av mineralgödselmedel;
• som en elektrolyt i blybatterier;
• för att erhålla olika mineralsyror och salter;
• vid framställning av kemiska fibrer, färgämnen, rökbildande och explosiva ämnen;
• inom olja, metallbearbetning, textil, läder och andra industrier;
• inom livsmedelsindustrin - registrerad som livsmedelstillsats E513 (emulgeringsmedel);
• i industriell organisk syntes i reaktioner:
• dehydrering (produktion av dietyleter, estrar);
• hydratisering (etanol från eten);
• sulfonering (syntetiska tvättmedel och mellanprodukter vid tillverkning av färgämnen);
• alkylering (produktion av isooktan, polyetylenglykol, kaprolaktam), etc.
• För restaurering av hartser i filter vid produktion av destillerat vatten.

Världsproduktionen av svavelsyra är ca. 160 miljoner ton per år. Den största konsumenten av svavelsyra är produktionen av mineralgödsel. P 2 O 5 fosforgödselmedel förbrukar 2,2-3,4 gånger mer massa svavelsyra, och (NH 4) 2 SO 4 svavelsyra förbrukar 75 % av massan av konsumerad (NH 4) 2 SO 4. Därför tenderar de att bygga svavelsyraanläggningar i samband med fabriker för produktion av mineralgödsel.

Historisk information

Svavelsyra har varit känt sedan urminnes tider och förekommer i naturen i fri form, till exempel i form av sjöar nära vulkaner. Kanske det första omnämnandet av sura gaser som produceras genom kalcinering av alun eller järnsulfat i den "gröna stenen" finns i skrifter som tillskrivs den arabiske alkemisten Jabir ibn Hayyan. På 900-talet fick den persiske alkemisten Ar-Razi, som kalcinerade en blandning av järn och kopparsulfat (FeSO 4 7H 2 O och CuSO 4 5H 2 O), också en lösning av svavelsyra. Denna metod förbättrades av den europeiska alkemisten Albert Magnus, som levde på 1200-talet. Schemat för framställning av svavelsyra från järnsulfat är termisk nedbrytning av järn(II)sulfat följt av kylning av blandningen. Verk av alkemisten Valentin (1200-talet) beskriver en metod för att framställa svavelsyra genom att absorbera gas (svavelsyraanhydrid) som frigörs genom att bränna en blandning av svavel- och nitratpulver med vatten. Därefter utgjorde denna metod grunden för den sk. "kammar"-metoden, utförd i små kammare fodrade med bly, som inte löser sig i svavelsyra. I Sovjetunionen existerade denna metod fram till 1955. Alkemister på 1400-talet kände också till en metod för att framställa svavelsyra från kis - svavelkis, en billigare och vanligare råvara än svavel. Svavelsyra har framställts på detta sätt i 300 år, i små mängder i glasretorter. Därefter, i samband med utvecklingen av katalys, ersatte denna metod kammarmetoden för syntes av svavelsyra. För närvarande produceras svavelsyra genom katalytisk oxidation (på V 2 O 5) av svaveloxid (IV) till svaveloxid (VI), och efterföljande upplösning av svaveloxid (VI) i 70 % svavelsyra för att bilda oleum. I Ryssland organiserades produktionen av svavelsyra först 1805 nära Moskva i Zvenigorod-distriktet. 1913 rankades Ryssland på 13:e plats i världen i produktion av svavelsyra.

ytterligare information

Små droppar svavelsyra kan bildas i atmosfärens mellersta och övre lager som ett resultat av reaktionen mellan vattenånga och vulkanaska som innehåller stora mängder svavel. Den resulterande suspensionen, på grund av den höga albedot av svavelsyramoln, gör det svårt för solljus att nå planetens yta. Därför (och även som ett resultat av det stora antalet små partiklar av vulkanaska i den övre atmosfären, som också hindrar solljus tillträde till planeten), kan betydande klimatförändringar inträffa efter särskilt kraftiga vulkanutbrott. Till exempel, som ett resultat av utbrottet av vulkanen Ksudach (Kamchatka-halvön, 1907), förblev en ökad koncentration av damm i atmosfären i cirka 2 år, och karakteristiska nattlysande moln av svavelsyra observerades även i Paris. Explosionen av berget Pinatubo 1991, som släppte ut 3 × 10 7 ton svavel i atmosfären, resulterade i att 1992 och 1993 var betydligt kallare än 1991 och 1994.

Standarder

• Teknisk svavelsyra GOST 2184-77
• Batteri svavelsyra. Tekniska specifikationer GOST 667-73
• Svavelsyra av speciell renhet. Tekniska specifikationer GOST 1422-78
• Reagenser. Svavelsyra. Tekniska specifikationer GOST 4204-77

Fysikaliska egenskaper hos svavelsyra:
Tung oljig vätska ("olja av vitriol");
densitet 1,84 g/cm3; icke-flyktig, mycket löslig i vatten - med stark uppvärmning; t° pl. = 10,3°C, t°koka. = 296°C, mycket hygroskopisk, har vattenavlägsnande egenskaper (förkolning av papper, trä, socker).

Vätskevärmen är så stor att blandningen kan koka, stänka och orsaka brännskador. Därför är det nödvändigt att tillsätta syra till vatten, och inte vice versa, eftersom när vatten tillsätts syra kommer lättare vatten att hamna på ytan av syran, där all värme som genereras kommer att koncentreras.

Industriell produktion av svavelsyra (kontaktmetod):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO3 + H2SO4 → H2SO4 nSO3 (oleum)

Krossad, renad, våt pyrit (svavelkis) hälls i ugnen ovanpå för bränning i " fluidiserad bädd". Luft berikad med syre leds underifrån (motströmsprincip).
Ugnsgas kommer ut ur ugnen, vars sammansättning är: SO 2, O 2, vattenånga (pyriten var våt) och små partiklar av aske (järnoxid). Gasen renas från föroreningar av fasta partiklar (i en cyklon och elektrisk avskiljare) och vattenånga (i ett torktorn).
I en kontaktapparat oxideras svaveldioxid med användning av en katalysator V2O5 (vanadinpentoxid) för att öka reaktionshastigheten. Oxidationsprocessen av en oxid till en annan är reversibel. Därför väljs optimala förhållanden för den direkta reaktionen - ökat tryck (eftersom den direkta reaktionen sker med en minskning av den totala volymen) och en temperatur som inte är högre än 500 C (eftersom reaktionen är exoterm).

I absorptionstornet absorberas svaveloxid (VI) av koncentrerad svavelsyra.
Absorption av vatten används inte, eftersom svaveloxid löses i vatten med frigöring av en stor mängd värme, så den resulterande svavelsyran kokar och förvandlas till ånga. För att förhindra bildandet av svavelsyradimma, använd 98 % koncentrerad svavelsyra. Svaveloxid löser sig mycket bra i en sådan syra och bildar oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Kemiska egenskaper för svavelsyra:

H 2 SO 4 är en stark tvåbasisk syra, en av de starkaste mineralsyrorna, på grund av sin höga polaritet bryts H – O-bindningen lätt.

1) Svavelsyra dissocierar i vattenlösning bildar en vätejon och en sur rest:
H2SO4 = H+ + HSO4-;
HSO4- = H+ + SO42-.
Sammanfattningsekvation:
H2SO4 = 2H+ + SO42-.

2) Interaktion av svavelsyra med metaller:
Utspädd svavelsyra löser endast metaller i spänningsserien till vänster om väte:
Zn0 + H2 +1 SO4 (utspädd) → Zn +2 SO4 + H2

3) Reaktion av svavelsyramed basiska oxider:
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

4) Reaktion av svavelsyra medhydroxider:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O

5) Byt reaktioner med salter:
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 ↓ + 2HCl
Bildandet av en vit fällning av BaSO 4 (olöslig i syror) används för att detektera svavelsyra och lösliga sulfater (kvalitativ reaktion på sulfatjon).

Speciella egenskaper för koncentrerad H 2 SO 4:

1) Koncentrerad svavelsyra är starkt oxidationsmedel ; när den interagerar med metaller (förutom Au, Pt), reduceras den till S +4 O 2, S 0 eller H 2 S -2 beroende på metallens aktivitet. Utan uppvärmning reagerar den inte med Fe, Al, Cr - passivering. När de interagerar med metaller med variabel valens oxiderar de senare till högre oxidationstillstånd än i fallet med en utspädd syralösning: Fe 0→ Fe 3+ , Cr 0→ Cr3+, Mn0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Aktiv metall

8 Al + 15 H2SO4 (konc.) → 4Al2 (SO4)3 + 12H2O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 e— → 2Al 3+ — oxidation
3│ S 6+ + 8e → S 2– återhämtning

4Mg+ 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Medelaktiv metall

2Cr + 4 H2SO4 (konc.) → Cr2 (SO4)3 + 4 H2O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oxidation
1│ S 6+ + 6e → S 0 – återhämtning

Lågaktiv metall

2Bi + 6H2SO4 (konc.) → Bi2 (SO4)3 + 6H2O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oxidation
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - återhämtning

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

2) Koncentrerad svavelsyra oxiderar vissa icke-metaller, vanligtvis till maximalt oxidationstillstånd, och reduceras i sig tillS+4O2:

C + 2H2SO4 (konc) → CO2 + 2SO2 + 2H2O

S+ 2H2SO4 (konc) → 3S02 + 2H2O

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

3) Oxidation av komplexa ämnen:
Svavelsyra oxiderar HI och HBr till fria halogener:
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
Koncentrerad svavelsyra kan inte oxidera kloridjoner till fritt klor, vilket gör det möjligt att erhålla HCl genom utbytesreaktionen:
NaCl + H2SO4 (konc.) = NaHS04 + HCl

Svavelsyra tar bort kemiskt bundet vatten från organiska föreningar som innehåller hydroxylgrupper. Dehydrering av etylalkohol i närvaro av koncentrerad svavelsyra producerar etylen:
C2H5OH = C2H4 + H2O.

Förkolningen av socker, cellulosa, stärkelse och andra kolhydrater vid kontakt med svavelsyra förklaras också av deras uttorkning:
C6H12O6 + 12H2SO4 = 18H2O + 12SO2 + 6CO2.

Den har ett historiskt namn: olja av vitriol. Studiet av syra började i antiken; den grekiske läkaren Dioscorides, den romerske naturforskaren Plinius den äldre, de islamiska alkemisterna Geber, Razi och Ibn Sina och andra beskrev det i sina verk. I sumererna fanns en lista över vitrioler, som klassificerades efter ämnets färg. Nuförtiden kombinerar ordet "vitriol" kristallina hydrater av tvåvärda metallsulfater.

På 1600-talet framställde den tysk-nederländska kemisten Johann Glauber svavelsyra genom att bränna svavel med (KNO3) i närvaro av År 1736 använde Joshua Ward (en farmaceut från London) denna metod i tillverkningen. Denna tidpunkt kan betraktas som startpunkten när svavelsyra började produceras i stor skala. Dess formel (H2SO4), som man brukar tro, fastställdes av den svenske kemisten Berzelius (1779-1848) lite senare.

Berzelius, med hjälp av alfabetiska symboler (som indikerar kemiska grundämnen) och lägre digitala index (som indikerar antalet atomer av en given typ i en molekyl), fastställde att en molekyl innehåller 1 svavelatom (S), 2 väteatomer (H) och 4 syre atomer (O). Sedan den tiden blev den kvalitativa och kvantitativa sammansättningen av molekylen känd, det vill säga svavelsyra beskrevs på kemispråket.

Visar i grafisk form det relativa arrangemanget av atomer i molekylen och de kemiska bindningarna mellan dem (de är vanligtvis betecknade med linjer), informerar den om att i mitten av molekylen finns en svavelatom, som är förbunden med dubbelbindningar med två syreatomer. Med de andra två syreatomerna, som var och en har en väteatom fäst, är samma svavelatom ansluten med enkelbindningar.

Egenskaper

Svavelsyra är en lätt gulaktig eller färglös, trögflytande vätska, löslig i vatten oavsett koncentration. Det är ett starkt mineral och är mycket aggressivt mot metaller (koncentrerat interagerar inte med järn utan uppvärmning, men passiverar det), stenar, djurvävnader eller andra material. Det kännetecknas av hög hygroskopicitet och uttalade egenskaper hos ett starkt oxidationsmedel. Vid en temperatur på 10,4 °C stelnar syran. När den värms upp till 300 °C förlorar nästan 99 % av syran svavelsyraanhydrid (SO3).

Dess egenskaper varierar beroende på koncentrationen av dess vattenlösning. Det finns vanliga namn på sura lösningar. Upp till 10 % syra anses vara utspädd. Batteri - från 29 till 32%. När koncentrationen är mindre än 75% (som fastställts i GOST 2184), kallas det torn. Om koncentrationen är 98%, kommer det redan att vara koncentrerad svavelsyra. Formeln (kemisk eller strukturell) förblir oförändrad i alla fall.

När koncentrerad svavelsyraanhydrid löses i svavelsyra bildas oleum eller rykande svavelsyra, dess formel kan skrivas enligt följande: H2S2O7. Ren syra (H2S2O7) är ett fast ämne med en smältpunkt på 36 °C. Hydratiseringsreaktionerna av svavelsyra kännetecknas av frigöring av värme i stora mängder.

Utspädd syra reagerar med metaller och reagerar med vilka den uppvisar egenskaperna hos ett starkt oxidationsmedel. I detta fall reduceras svavelsyra, formeln för de bildade substanserna som innehåller en reducerad (till +4, 0 eller -2) svavelatom kan vara: SO2, S eller H2S.

Reagerar med icke-metaller som kol eller svavel:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Reagerar med natriumklorid:

H2SO4 + NaCl → NaHS04 + HCl

Det kännetecknas av reaktionen av elektrofil substitution av en väteatom fäst vid bensenringen av en aromatisk förening med -SO3H-gruppen.

Mottagande

1831 patenterades kontaktmetoden för framställning av H2SO4, som för närvarande är den huvudsakliga. Idag framställs det mesta av svavelsyra med denna metod. Råvaran som används är sulfidmalm (vanligen järnkis FeS2), som eldas i speciella ugnar, som producerar en rostgas. Eftersom gastemperaturen är 900 °C kyls den med svavelsyra med en koncentration på 70 %. Sedan rengörs gasen från damm i cyklonen och elektrofiltret, i tvätttorn med syra med en koncentration av 40 och 10 % av katalytiska gifter (As2O5 och fluor) och i våta elektrostatiska filter från sur aerosol. Därefter torkas rostningsgasen innehållande 9 % svaveldioxid (SO2) och matas in i kontaktapparaten. Efter att ha passerat genom 3 lager vanadinkatalysator oxideras SO2 till SO3. Koncentrerad svavelsyra används för att lösa den resulterande svavelsyraanhydriden. Formeln för en lösning av svavelsyraanhydrid (SO3) i vattenfri svavelsyra är H2S2O7. I denna form transporteras oleum i ståltankar till konsumenten, där det späds till önskad koncentration.

Ansökan

På grund av sina olika kemiska egenskaper har H2SO4 ett brett användningsområde. Vid tillverkningen av själva syran, som elektrolyt i blybatterier, för tillverkning av olika rengöringsprodukter, är den också ett viktigt reagens inom den kemiska industrin. Det används också vid tillverkning av: alkoholer, plaster, färgämnen, gummi, eter, lim, tvål och rengöringsmedel, farmaceutiska produkter, massa och papper, petroleumprodukter.

Syror är kemiska föreningar som består av väteatomer och sura rester, till exempel SO4, SO3, PO4 etc. De är oorganiska och organiska. De första inkluderar saltsyra, fosforsyra, sulfid, salpetersyra och svavelsyra. De andra inkluderar ättiksyra, palmitinsyra, myrsyra, stearinsyra, etc.

Vad är svavelsyra

Denna syra består av två väteatomer och den sura resten SO4. Den har formeln H2SO4.

Svavelsyra eller, som det också kallas, sulfatsyra, avser oorganiska syrehaltiga tvåbasiska syror. Detta ämne anses vara en av de mest aggressiva och kemiskt aktiva. I de flesta kemiska reaktioner fungerar det som ett oxidationsmedel. Denna syra kan användas i koncentrerad eller utspädd form, i vilket fall den har något olika kemiska egenskaper.

Fysikaliska egenskaper

Svavelsyra är under normala förhållanden flytande, dess kokpunkt är cirka 279,6 grader Celsius, fryspunkten när den förvandlas till fasta kristaller är cirka -10 grader för hundra procent och cirka -20 för 95 procent.

Ren hundraprocentig sulfatsyra är en luktfri, färglös, oljig flytande substans som har nästan dubbelt så stor densitet som vatten - 1840 kg/m3.

Kemiska egenskaper hos sulfatsyra

Svavelsyra reagerar med metaller, deras oxider, hydroxider och salter. Utspädd med vatten i olika proportioner kan den bete sig annorlunda, så låt oss titta närmare på egenskaperna hos koncentrerade och svaga lösningar av svavelsyra separat.

Koncentrerad svavelsyralösning

En lösning som innehåller minst 90 procent sulfatsyra anses vara koncentrerad. En sådan lösning av svavelsyra kan reagera även med lågaktiva metaller, såväl som icke-metaller, hydroxider, oxider och salter. Egenskaperna hos en sådan lösning av sulfatsyra liknar egenskaperna hos koncentrerad nitratsyra.

Interaktion med metaller

Under den kemiska reaktionen av en koncentrerad lösning av sulfatsyra med metaller belägna till höger om väte i den elektrokemiska spänningsserien av metaller (det vill säga med inte de mest aktiva), bildas följande ämnen: sulfat av metallen med vilken interaktionen uppstår, vatten och svaveldioxid. Metaller, som ett resultat av interaktion med vilka de listade ämnena bildas, inkluderar koppar (cuprum), kvicksilver, vismut, silver (argentum), platina och guld (aurum).

Interaktion med inaktiva metaller

Med metaller som ligger till vänster om väte i spänningsserien beter sig koncentrerad svavelsyra något annorlunda. Som ett resultat av denna kemiska reaktion bildas följande ämnen: sulfat av en viss metall, vätesulfid eller rent svavel och vatten. De metaller som en liknande reaktion sker med inkluderar även järn (ferum), magnesium, mangan, beryllium, litium, barium, kalcium och alla andra som finns i spänningsserien till vänster om väte, förutom aluminium, krom, nickel och titan - med dem interagerar inte koncentrerad sulfatsyra.

Interaktion med icke-metaller

Detta ämne är ett starkt oxidationsmedel, så det kan delta i redoxkemiska reaktioner med icke-metaller, som till exempel kol (kol) och svavel. Som ett resultat av sådana reaktioner frigörs nödvändigtvis vatten. När detta ämne tillsätts kol frigörs även koldioxid och svaveldioxid. Och tillsätter man syra till svavel får man bara svaveldioxid och vatten. I en sådan kemisk reaktion spelar sulfatsyra rollen som ett oxidationsmedel.

Interaktion med organiska ämnen

Bland svavelsyrans reaktioner med organiska ämnen kan förkolning urskiljas. Denna process uppstår när detta ämne kolliderar med papper, socker, fibrer, trä etc. I det här fallet frigörs i alla fall kol. Kolet som bildas under reaktionen kan delvis reagera med svavelsyra om det är i överskott. Bilden visar reaktionen av socker med en lösning av sulfatsyra med medelkoncentration.

Reaktioner med salter

Dessutom reagerar en koncentrerad lösning av H2SO4 med torra salter. I detta fall uppstår en standardutbytesreaktion, där metallsulfatet som fanns i saltstrukturen och syran med resten som fanns i saltet bildas. Koncentrerad svavelsyra reagerar dock inte med saltlösningar.

Interaktion med andra ämnen

Detta ämne kan också reagera med metalloxider och deras hydroxider, i dessa fall sker utbytesreaktioner, i det första frigörs metallsulfat och vatten, i det andra - detsamma.

Kemiska egenskaper hos en svag lösning av sulfatsyra

Utspädd svavelsyra reagerar med många ämnen och har samma egenskaper som alla syror. Den, till skillnad från koncentrerad metall, interagerar endast med aktiva metaller, det vill säga de som är till vänster om väte i spänningsserien. I detta fall sker samma substitutionsreaktion som i fallet med vilken syra som helst. Detta frigör väte. En sådan syralösning interagerar också med saltlösningar, vilket resulterar i en utbytesreaktion, som redan diskuterats ovan, med oxider - samma som en koncentrerad, med hydroxider - också densamma. Förutom vanliga sulfater finns det också hydrosulfater, som är produkten av interaktionen mellan hydroxid och svavelsyra.

Hur man avgör om en lösning innehåller svavelsyra eller sulfater

För att avgöra om dessa ämnen finns i en lösning används en speciell kvalitativ reaktion på sulfatjoner, vilket gör det möjligt att ta reda på det. Det består av att tillsätta barium eller dess föreningar till lösningen. Detta kan resultera i en vit fällning (bariumsulfat), vilket indikerar närvaron av sulfater eller svavelsyra.

Hur produceras svavelsyra?

Den vanligaste metoden för industriell produktion av detta ämne är dess utvinning från järnkis. Denna process sker i tre steg, som var och en involverar en specifik kemisk reaktion. Låt oss titta på dem. Först tillsätts syre till pyrit, vilket resulterar i bildning av ferumoxid och svaveldioxid, som används för ytterligare reaktioner. Denna interaktion sker vid hög temperatur. Därefter kommer steget där svaveltrioxid erhålls genom att tillsätta syre i närvaro av en katalysator, som är vanadinoxid. Nu, i det sista steget, tillsätts vatten till den resulterande substansen och sulfatsyra erhålls. Detta är den vanligaste processen för industriell extraktion av sulfatsyra, den används oftast eftersom pyrit är det mest tillgängliga råmaterialet som är lämpligt för syntesen av ämnet som beskrivs i denna artikel. Svavelsyra som erhålls genom denna process används inom olika industriområden - både inom det kemiska området och inom många andra, till exempel vid oljeraffinering, malmberedning etc. Dess användning föreskrivs också ofta i tillverkningstekniken för många syntetiska fibrer .