Sülfürik asidin fiziksel özellikleri:
Ağır yağlı sıvı (“vitiol yağı”);
yoğunluk 1,84 g/cm3; uçucu değildir, suda oldukça çözünür - güçlü ısıtma ile; t°pl. = 10,3°C, t°kaynama. = 296°C, çok higroskopik, su giderme özelliğine sahiptir (kağıt, tahta, şekerin yanması).
Hidrasyon ısısı o kadar yüksektir ki karışım kaynayabilir, sıçrayabilir ve yanıklara neden olabilir. Bu nedenle, suya asit eklemek gerekir, bunun tersi de geçerli değildir, çünkü aside su eklendiğinde, asit yüzeyinde daha hafif su ortaya çıkacak ve üretilen tüm ısı burada yoğunlaşacaktır.
Sülfürik asidin endüstriyel üretimi (temas yöntemi):
1) 4FeS2 + 11O2 → 2Fe203 + 8SO2
2) 2SO 2 + Ö 2 V 2 Ö 5 → 2SO 3
3) nS03 + H2S04 → H2S04 nS03 (oleum)
Ezilmiş, saflaştırılmış, ıslak pirit (kükürt pirit) fırının üzerine pişirilmek üzere dökülür " akışkan yatak". Oksijenle zenginleştirilmiş hava alttan geçirilir (karşı akış prensibi).
Fırın gazı, bileşimi şu şekilde olan fırından çıkar: S02, O2, su buharı (pirit ıslaktı) ve küçük cüruf parçacıkları (demir oksit). Gaz, katı parçacıkların (bir siklon ve elektrikli çöktürücüde) ve su buharının (kurutma kulesinde) safsızlıklarından arındırılır.
Bir kontak aparatında kükürt dioksit, reaksiyon hızını arttırmak için bir V205 (vanadyum pentoksit) katalizörü kullanılarak oksitlenir. Bir oksidin diğerine oksidasyon süreci tersine çevrilebilir. Bu nedenle, doğrudan reaksiyon için en uygun koşullar seçilir - artan basınç (toplam hacimde bir azalmayla doğrudan reaksiyon meydana geldiğinden) ve 500 C'den yüksek olmayan bir sıcaklık (reaksiyon ekzotermik olduğundan).
Absorbsiyon kulesinde kükürt oksit (VI), konsantre sülfürik asit tarafından emilir.
Su ile absorpsiyon kullanılmaz çünkü kükürt oksit büyük miktarda ısı açığa çıkarak suda çözünür, böylece ortaya çıkan sülfürik asit kaynayıp buhara dönüşür. Sülfürik asit sisi oluşumunu önlemek için %98 konsantre sülfürik asit kullanın. Sülfür oksit böyle bir asitte çok iyi çözünür ve oleum oluşturur: H2SO4 nSO3
Sülfürik asidin kimyasal özellikleri:
H 2 SO 4, en güçlü mineral asitlerden biri olan güçlü bir dibazik asittir; yüksek polaritesi nedeniyle H – O bağı kolayca kırılır.
1)
Sülfürik asit sulu çözeltide ayrışır
, bir hidrojen iyonu ve asidik bir kalıntı oluşturur:
H2S04 = H++ + HSO4-;
HSO4 - = H++ + SO42- .
Özet denklem:
H2S04 = 2H++ + S042- .
2) Sülfürik asidin metallerle etkileşimi:
Seyreltik sülfürik asit, yalnızca hidrojenin solundaki voltaj serisindeki metalleri çözer:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (seyreltilmiş) → Zn +2 SO 4 + H 2
3)
Sülfürik asidin reaksiyonubazik oksitlerle:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O
4)
Sülfürik asidin reaksiyonuhidroksitler:
H2S04 + 2NaOH → Na2S04 + 2H20
H2S04 + Cu(OH)2 → CuS04 + 2H20
5)
Tuzlarla değişim reaksiyonları:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Beyaz bir BaS04 çökeltisinin (asitlerde çözünmez) oluşumu, sülfürik asit ve çözünür sülfatların (sülfat iyonuna kalitatif reaksiyon) tespit edilmesi için kullanılır.
Konsantre H2SO4'ün özel özellikleri:
1) Konsantre sülfürik asit güçlü oksitleyici ajan ; metallerle etkileşime girdiğinde (Au, Pt hariç), metalin aktivitesine bağlı olarak S +4 O2, S 0 veya H2 S -2'ye indirgenir. Isıtma olmadan Fe, Al, Cr - pasivasyon ile reaksiyona girmez. Değişken valanslı metallerle etkileşime girdiğinde, ikincisi oksitlenir daha yüksek oksidasyon durumlarına seyreltik asit çözeltisine göre: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,sn 0→ sn 4+
Aktif metal
8 Al + 15 H 2 SO 4 (kons.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 e— → 2Al 3+ — oksidasyon
3│ S 6+ + 8e → S 2– geri kazanım
4Mg+ 5H2S04 → 4MgS04 + H2S + 4H2O
Orta aktivite metali
2Cr + 4 H 2 SO 4 (kons.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oksidasyon
1│ S 6+ + 6e → S 0 – kurtarma
Düşük aktif metal
2Bi + 6H 2 SO 4 (kons.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oksidasyon
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - kurtarma
2Ag + 2H 2 SO 4 →Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O
2) Konsantre sülfürik asit, bazı metal olmayanları genellikle maksimum oksidasyon durumuna oksitler ve kendisi de indirgenir.S+4O2:
C + 2H 2 SO 4 (kons.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
S+ 2H 2 SO 4 (kons) → 3SO 2 + 2H 2 O
2P+ 5H 2 SO 4 (kons.) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O
3) Karmaşık maddelerin oksidasyonu:
Sülfürik asit, HI ve HBr'yi serbest halojenlere oksitler:
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
Konsantre sülfürik asit, klorür iyonlarını serbest klora oksitleyemez, bu da değişim reaksiyonuyla HCl elde edilmesini mümkün kılar:
NaCl + H2S04 (konsantre) = NaHSO4 + HCl
Sülfürik asit, hidroksil grupları içeren organik bileşiklerden kimyasal olarak bağlı suyu uzaklaştırır. Etil alkolün konsantre sülfürik asit varlığında dehidrasyonu etilen üretir:
C2H5OH = C2H4 + H20.
Şeker, selüloz, nişasta ve diğer karbonhidratların sülfürik asitle temas ettiğinde kömürleşmesi dehidrasyonlarıyla açıklanmaktadır:
C6H1206 + 12H2S04 = 18H20 + 12S02 + 6C02.
Seyreltilmemiş sülfürik asit kovalent bir bileşiktir.
Molekülde sülfürik asit, ikisi hidroksil gruplarının parçası olan dört oksijen atomu ile tetrahedral olarak çevrelenmiştir. S-O bağları çift, S-OH bağları ise tektir.
Renksiz, buza benzer kristaller katmanlı bir yapıya sahiptir: her H2S04 molekülü, tek bir uzamsal çerçeve oluşturacak şekilde dört komşu güçlü hidrojen bağına bağlanır.
Sıvı sülfürik asidin yapısı katı olanın yapısına benzer, sadece mekansal çerçevenin bütünlüğü bozulur.
Sülfürik asidin fiziksel özellikleri
Normal koşullar altında sülfürik asit, rengi veya kokusu olmayan, ağır, yağlı bir sıvıdır. Teknolojide sülfürik asit, hem su hem de sülfürik anhidritin bir karışımıdır. SO3: H2O'nun molar oranı 1'den küçükse, sulu bir sülfürik asit çözeltisidir; 1'den büyükse, sülfürik asitte bir SO3 çözeltisidir.
%100 H2S04, 10,45 ° C'de kristalleşir; T kip = 296,2 °C; yoğunluk 1,98 g/cm3. H 2 SO 4, H 2 O ve SO 3 ile herhangi bir oranda karışarak hidratlar oluşturur; hidrasyon ısısı o kadar yüksektir ki karışım kaynayabilir, sıçrayabilir ve yanıklara neden olabilir. Bu nedenle, suya asit eklemek gerekir, bunun tersi de geçerli değildir, çünkü aside su eklendiğinde, asit yüzeyinde daha hafif su ortaya çıkacak ve üretilen tüm ısı burada yoğunlaşacaktır.
%70'e kadar H2S04 içeren sulu sülfürik asit çözeltileri ısıtılıp kaynatıldığında, buhar fazına yalnızca su buharı salınır. Sülfürik asit buharı daha konsantre çözeltilerin üzerinde de görülür.
Yapısal özellikler ve anomaliler açısından sıvı sülfürik asit suya benzer. Aynı hidrojen bağları sistemi, neredeyse aynı uzaysal çerçeve var.
Sülfürik asidin kimyasal özellikleri
Sülfürik asit en güçlü mineral asitlerden biridir; yüksek polaritesi nedeniyle H-O bağı kolayca kırılır.
Sülfürik asit sulu çözeltide ayrışır , bir hidrojen iyonu ve asidik bir kalıntı oluşturur:
H2S04 = H++ + HSO4-;
HSO4 - = H++ + SO42- .
Özet denklem:
H2S04 = 2H++ + S042- .
Asitlerin özelliklerini gösterir metaller, metal oksitler, bazlar ve tuzlarla reaksiyona girer.
Seyreltik sülfürik asit oksitleyici özellikler göstermez; metallerle etkileşime girdiğinde hidrojen ve en düşük oksidasyon durumundaki metali içeren bir tuz açığa çıkar. Soğukta asit demir, alüminyum ve hatta baryum gibi metallere karşı etkisizdir.
Konsantre asit oksitleyici özelliklere sahiptir. Basit maddelerin konsantre sülfürik asit ile etkileşiminin olası ürünleri tabloda verilmiştir. İndirgeme ürününün asit konsantrasyonuna ve metalin aktivite derecesine bağımlılığı gösterilmektedir: metal ne kadar aktif olursa, sülfürik asidin sülfat iyonunu o kadar derinden azaltır.
Oksitlerle etkileşim:
CaO + H2S04 = CaS04 = H20.
Bazlarla etkileşim:
2NaOH + H2S04 = Na2S04 + 2H20.
Tuzlarla etkileşim:
Na2C03 + H2S04 = Na2S04 + C02 + H20.
Oksidatif özellikler
Sülfürik asit, HI ve HBr'yi serbest halojenlere oksitler:
H 2 SO 4 + 2HI = I 2 + 2H 2 Ö + SO 2.
Sülfürik asit, hidroksil grupları içeren organik bileşiklerden kimyasal olarak bağlı suyu uzaklaştırır. Etil alkolün konsantre sülfürik asit varlığında dehidrasyonu etilen üretir:
C2H5OH = C2H4 + H20.
Şeker, selüloz, nişasta ve diğer karbonhidratların sülfürik asitle temas ettiğinde kömürleşmesi dehidrasyonlarıyla açıklanmaktadır:
C6H1206 + 12H2S04 = 18H20 + 12S02 + 6C02.
Herhangi bir asit, molekülünde bir veya daha fazla hidrojen atomu ve bir asit kalıntısı içeren karmaşık bir maddedir.
Sülfürik asidin formülü H2SO4'tür. Sonuç olarak, sülfürik asit molekülü iki hidrojen atomu ve asidik kalıntı SO4 içerir.
Sülfürik asit, kükürt oksit suyla reaksiyona girdiğinde oluşur
SO3+H2O -> H2SO4
Saf %100 sülfürik asit (monohidrat), ekşi bir "bakır" tadı olan, yağ gibi viskoz, renksiz ve kokusuz, ağır bir sıvıdır. Zaten +10 ° C sıcaklıkta sertleşir ve kristalimsi bir kütleye dönüşür.
Konsantre sülfürik asit yaklaşık %95 H2SO4 içerir. Ve –20°C'nin altındaki sıcaklıklarda sertleşir.
Su ile etkileşim
Sülfürik asit suda iyi çözünür ve onunla herhangi bir oranda karışır. Bu, büyük miktarda ısı açığa çıkarır.
Sülfürik asit havadaki su buharını emebilir. Bu özellik endüstride gazları kurutmak için kullanılır. Gazlar sülfürik asitli özel kaplardan geçirilerek kurutulur. Elbette bu yöntem yalnızca kendisiyle reaksiyona girmeyen gazlar için kullanılabilir.
Sülfürik asidin başta karbonhidratlar olmak üzere pek çok organik maddeyle temas ettiğinde bu maddelerin kömürleştiği bilinmektedir. Gerçek şu ki, su gibi karbonhidratlar hem hidrojen hem de oksijen içerir. Sülfürik asit bu elementleri onlardan uzaklaştırır. Geriye kömür kaldı.
Sulu bir H2SO4 çözeltisinde turnusol ve metil turuncu göstergeleri kırmızıya döner, bu da bu çözeltinin ekşi bir tada sahip olduğunu gösterir.
Metallerle etkileşim
Diğer herhangi bir asit gibi, sülfürik asit de molekülündeki hidrojen atomlarını metal atomlarıyla değiştirme yeteneğine sahiptir. Hemen hemen tüm metallerle etkileşime girer.
Seyreltilmiş sülfürik asit sıradan bir asit gibi metallerle reaksiyona girer. Reaksiyon sonucunda asidik kalıntı SO4 ve hidrojen içeren bir tuz oluşur.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
A konsantre sülfürik asitçok güçlü bir oksitleyici ajandır. Gerilim serisindeki konumlarına bakılmaksızın tüm metalleri oksitler. Ve metallerle reaksiyona girdiğinde kendisi SO2'ye indirgenir. Hidrojen açığa çıkmaz.
Сu + 2 H2SO4 (kons.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Zn + 2 H2SO4 (kons) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Ancak altın, demir, alüminyum ve platin grubu metaller sülfürik asitte oksitlenmez. Bu nedenle sülfürik asit çelik tanklarda taşınır.
Bu tür reaksiyonlar sonucunda elde edilen sülfürik asit tuzlarına sülfat adı verilir. Renksizdirler ve kolayca kristalleşirler. Bazıları suda oldukça çözünür. Yalnızca CaSO4 ve PbSO4 az çözünür. BaSO4 suda neredeyse çözünmez.
Bazlarla etkileşim
Asitler ve bazlar arasındaki reaksiyona nötrleşme reaksiyonu denir. Sülfürik asidin nötralizasyon reaksiyonu sonucunda, asit artığı SO4 ve su H2O'yu içeren bir tuz oluşur.
Sülfürik asit nötralizasyon reaksiyonlarına örnekler:
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O
Sülfürik asit, hem çözünür hem de çözünmeyen bazlarla nötrleştirme ile reaksiyona girer.
Sülfürik asit molekülünün iki hidrojen atomu olduğundan ve onu nötralize etmek için iki baz gerektiğinden dibazik asit olarak sınıflandırılır.
Bazik oksitlerle etkileşim
Okul kimya dersinden oksitlerin, biri oksidasyon durumunda -2 olan oksijen olan iki kimyasal element içeren karmaşık maddeler olduğunu biliyoruz. Bazik oksitlere 1, 2 ve bazı 3 değerlik metallerin oksitleri denir. Bazik oksit örnekleri: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.
Sülfürik asit, nötrleştirme reaksiyonunda bazik oksitlerle reaksiyona girer. Bu reaksiyon sonucunda bazlarla reaksiyonda olduğu gibi tuz ve su oluşur. Tuz asidik kalıntı SO4'ü içerir.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Tuzlarla etkileşim
Sülfürik asit, zayıf veya uçucu asitlerin tuzlarıyla reaksiyona girerek bu asitleri onlardan uzaklaştırır. Bu reaksiyonun sonucunda, SO4 asidik kalıntısına sahip bir tuz ve bir asit oluşur.
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
Sülfürik asit ve bileşiklerinin uygulanması
Baryum lapası BaSO4, X ışınlarını engelleme yeteneğine sahiptir. İnsan vücudunun içi boş organlarını bununla dolduran radyologlar bunları inceliyor.
Tıpta ve inşaatta doğal alçı CaSO4 * 2H2O ve kalsiyum sülfat kristalin hidrat yaygın olarak kullanılmaktadır. Glauber tuzu Na2SO4 * 10H2O tıpta ve veterinerlikte, kimya endüstrisinde soda ve cam üretiminde kullanılır. Bakır sülfat CuSO4 * 5H2O, onu zararlılarla ve bitki hastalıklarıyla mücadele etmek için kullanan bahçıvanlar ve tarım uzmanları tarafından bilinmektedir.
Sülfürik asit çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır: kimya, metal işleme, petrol, tekstil, deri ve diğerleri.
