Yapısal formül
Doğru, ampirik veya brüt formül: H2SO4
Sülfürik asidin kimyasal bileşimi
Molekül ağırlığı: 98.076
Sülfürik asit H 2 SO 4, kükürtün en yüksek oksidasyon durumuna (+6) karşılık gelen güçlü bir dibazik asittir. Normal koşullar altında konsantre sülfürik asit, ekşi bir "bakır" tadı olan, ağır, yağlı bir sıvıdır, renksiz ve kokusuzdur. Teknolojide sülfürik asit, hem su hem de sülfürik anhidrit SO3 ile karışımı olarak adlandırılır. SO3: H2O'nun molar oranı 1'den azsa, sulu bir sülfürik asit çözeltisidir, 1'den fazlaysa, sülfürik asitte (oleum) bir SO3 çözeltisidir.
İsim
18.-19. yüzyıllarda vitriol fabrikalarında kükürt piritinden (pirit) barut için kükürt üretildi. O zamanlar sülfürik asit "vitiol yağı" olarak adlandırılıyordu (kural olarak, yağı andıran kıvamda kristalimsi bir hidrattı), açıkçası tuzlarının (veya daha doğrusu kristalin hidratlarının) adının kökeni - vitriol .
Sülfürik asitin hazırlanması
Endüstriyel (temas) yöntemi
Endüstride sülfürik asit, kükürt dioksitin (kükürt veya kükürt piritlerin yanması sırasında oluşan kükürt dioksit gazı) trioksite (sülfürik anhidrit) oksidasyonu ve ardından SO3'ün suyla reaksiyonuyla üretilir. Bu yöntemle elde edilen sülfürik asit aynı zamanda kontak asit olarak da adlandırılır (%92-94 konsantrasyon).
Nitroz (kule) yöntemi
Daha önce, sülfürik asit özel kulelerde yalnızca nitro yöntemiyle üretiliyordu ve asit kule asidi olarak adlandırılıyordu (% 75 konsantrasyon). Bu yöntemin özü, kükürt dioksitin su varlığında nitrojen dioksit ile oksidasyonudur.
Diğer yol
Hidrojen sülfürün (H2S) sülfatı (SO4-) tuzdan (Cu, Ag, Pb, Hg metalleriyle) değiştirdiği nadir durumlarda, yan ürün sülfürik asittir. Bu metallerin sülfürleri en yüksek mukavemete ve ayrıca belirgin bir siyah renge sahiptir.
Fiziksel ve fiziko-kimyasal özellikler
Çok güçlü bir asit, 18 o C'de pKa (1) = −2,8, pKa (2) = 1,92 (K z 1,2 10 -2); moleküldeki bağ uzunlukları S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, HOSOH açısı 104°, OSO 119°; kaynar ve azeotropik bir karışım oluşturur (%98,3 H2S04 ve %1,7 H20, kaynama noktası 338,8 o C). %100 H2SO4 içeriğine karşılık gelen sülfürik asit şu bileşime sahiptir (%): H2SO4 99,5, HSO4 - - 0,18, H3SO4 + - 0,14, H3O + - 0,09, H2S2O 7, - 0,04, HS207 - - 0,05. Su ve SO3 ile her oranda karışabilir. Sulu çözeltilerde sülfürik asit neredeyse tamamen H3O +, HSO 3 + ve 2HSO 4 -'ye ayrışır. H2S04 ·nH2O hidratlarını oluşturur; burada n = 1, 2, 3, 4 ve 6,5'tir.
Oleum
Sülfürik anhidrit SO3'ün sülfürik asit içindeki çözeltilerine oleum adı verilir; iki bileşik H 2 SO 4 ·SO 3 ve H 2 SO 4 · 2SO 3 oluştururlar. Oleum ayrıca pirosülfürik asitleri de içerir. Sulu sülfürik asit çözeltilerinin kaynama noktası, konsantrasyonu arttıkça artar ve% 98,3 H2S04 içeriğinde maksimuma ulaşır. Oleumun kaynama noktası SO3 içeriğinin artmasıyla düşer. Sülfürik asidin sulu çözeltilerinin konsantrasyonu arttıkça, çözeltilerin üzerindeki toplam buhar basıncı azalır ve %98,3 H2S04 içeriğinde minimuma ulaşır. Oleumdaki SO3 konsantrasyonu arttıkça, bunun üzerindeki toplam buhar basıncı da artar. Sülfürik asit ve oleumun sulu çözeltileri üzerindeki buhar basıncı aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanabilir:
günlük p=A-B/T+2,126
A ve B katsayılarının değerleri sülfürik asit konsantrasyonuna bağlıdır. Sulu sülfürik asit çözeltileri üzerindeki buhar, su buharı, H2S04 ve S03 karışımından oluşur ve buharın bileşimi, karşılık gelen azeotropik karışım hariç, tüm sülfürik asit konsantrasyonlarında sıvının bileşiminden farklıdır. Sıcaklık arttıkça ayrışma artar. Oleum H2SO4·SO3 maksimum viskoziteye sahiptir; sıcaklık arttıkça η azalır. Sülfürik asidin elektriksel direnci, S03 ve %92 H2S04 konsantrasyonunda minimumdur ve %84 ve %99,8 H2S04 konsantrasyonunda maksimumdur. Oleum için minimum ρ %10 SO3 konsantrasyonundadır. Sıcaklık arttıkça sülfürik asitin ρ değeri artar. %100 sülfürik asidin dielektrik sabiti 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); kriyoskopik sabit 6,12, ebullioskopik sabit 5,33; sülfürik asit buharının havadaki difüzyon katsayısı sıcaklığa bağlı olarak değişir; D = 1,67·10⁻⁵T3/2 cm²/sn.
Kimyasal özellikler
Konsantre formdaki sülfürik asit ısıtıldığında oldukça güçlü bir oksitleyici maddedir. HI ve kısmen HBr'yi serbest halojenlere oksitler. Birçok metali oksitler (istisnalar: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). Bu durumda konsantre sülfürik asit SO2'ye indirgenir. Soğukta konsantre sülfürik asitte Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba pasifleştirilir ve reaksiyonlar meydana gelmez. En güçlü indirgeyici maddeler konsantre sülfürik asidi S ve H2S'ye indirger. Konsantre sülfürik asit su buharını emer, bu nedenle örneğin kurutucularda gazları, sıvıları ve katıları kurutmak için kullanılır. Bununla birlikte, konsantre H2S04 kısmen hidrojen tarafından indirgenir, bu nedenle kurutulması için kullanılamaz. Konsantre sülfürik asit, suyu organik bileşiklerden ayırıp geride siyah karbon (kömür) bırakarak odun, şeker ve diğer maddelerin kömürleşmesine yol açar. Seyreltik H 2 SO 4, serbest bırakılmasıyla birlikte hidrojenin solundaki elektrokimyasal voltaj serisinde bulunan tüm metallerle etkileşime girer. Seyreltik H2S04'ün oksitleyici özellikleri karakteristik değildir. Sülfürik asit iki dizi tuz oluşturur: orta - sülfatlar ve asidik - hidrosülfatların yanı sıra esterler. Peroksomonosülfürik (veya Karo asit) H2S05 ve peroksodisülfürik H2S208 asitleri bilinmektedir. Sülfürik asit ayrıca bazik oksitlerle reaksiyona girerek sülfat ve su oluşturur. Metal işleme tesislerinde, üretim işlemi sırasında yüksek ısıya maruz kalan metal ürünlerin yüzeyinden bir metal oksit tabakasını çıkarmak için bir sülfürik asit çözeltisi kullanılır. Böylece demir oksit, ısıtılmış bir sülfürik asit çözeltisinin etkisiyle sac yüzeyinden uzaklaştırılır. Sülfürik asit ve bunun çözünür tuzlarına yönelik kalitatif bir reaksiyon, bunların çözünür baryum tuzları ile etkileşimidir; bu, örneğin suda ve asitlerde çözünmeyen beyaz bir baryum sülfat çökeltisinin oluşmasıyla sonuçlanır.
Başvuru
Sülfürik asit kullanılır:
- cevher işlemede, özellikle uranyum, iridyum, zirkonyum, osmiyum vb. gibi nadir elementlerin çıkarılmasında;
- mineral gübre üretiminde;
- kurşun akülerde elektrolit olarak;
- çeşitli mineral asitlerin ve tuzların elde edilmesi için;
- kimyasal elyafların, boyaların, duman oluşturucuların ve patlayıcıların üretiminde;
- petrol, metal işleme, tekstil, deri ve diğer endüstrilerde;
- gıda endüstrisinde - gıda katkı maddesi E513 (emülgatör) olarak kayıtlıdır;
- reaksiyonlarda endüstriyel organik sentezde:
- dehidrasyon (dietil eter, esterlerin üretimi);
- hidrasyon (etilenden etanol);
- sülfonasyon (boya üretiminde sentetik deterjanlar ve ara maddeler);
- alkilasyon (izooktan, polietilen glikol, kaprolaktam üretimi), vb.
- Damıtılmış su üretiminde filtrelerdeki reçinelerin restorasyonu için.
Dünyadaki sülfürik asit üretimi yaklaşık. Yılda 160 milyon ton. Sülfürik asidin en büyük tüketicisi mineral gübrelerin üretimidir. P2O5 fosforlu gübreler 2,2-3,4 kat daha fazla sülfürik asit kütlesi tüketir ve (NH4)2SO4 sülfürik asit, tüketilen (NH4)2SO4 kütlesinin% 75'ini tüketir. Bu nedenle mineral gübre üretimi için fabrikalarla birlikte sülfürik asit tesisleri kurmaya yöneliyorlar.
Tarihi bilgi
Sülfürik asitin doğada serbest formda, örneğin volkanların yakınındaki göller şeklinde meydana geldiği eski çağlardan beri bilinmektedir. Belki de "yeşil taş"ın şap veya demir sülfatının kalsinasyonuyla üretilen asit gazlarının ilk sözü Arap simyacı Cabir ibn Hayyan'a atfedilen yazılarda bulunur. 9. yüzyılda İranlı simyacı Ar-Razi, bir demir ve bakır sülfat karışımını (FeS04 7H 2 O ve CuS04 5H 2 O) kalsine ederek ayrıca bir sülfürik asit çözeltisi elde etti. Bu yöntem 13. yüzyılda yaşayan Avrupalı simyacı Albert Magnus tarafından geliştirildi. Demir sülfattan sülfürik asit üretme şeması, demir (II) sülfatın termal ayrışmasını ve ardından karışımın soğutulmasını içerir. Simyacı Valentin'in (13. yüzyıl) çalışmaları, kükürt ve nitrat tozlarının bir karışımının su ile yakılmasıyla açığa çıkan gazı (sülfürik anhidrit) emerek sülfürik asit üretmeye yönelik bir yöntemi anlatır. Daha sonra bu yöntem sözde temeli oluşturdu. Sülfürik asitte çözünmeyen kurşunla kaplı küçük haznelerde gerçekleştirilen “oda” yöntemi. SSCB'de bu yöntem 1955'e kadar mevcuttu. 15. yüzyılın simyacıları, kükürtten daha ucuz ve daha yaygın bir hammadde olan pirit - kükürt piritten sülfürik asit üretme yöntemini de biliyorlardı. Sülfürik asit 300 yıldır bu şekilde cam imbiklerde az miktarda üretiliyor. Daha sonra katalizin gelişmesiyle bağlantılı olarak bu yöntem, sülfürik asit sentezi için oda yönteminin yerini aldı. Şu anda, sülfürik asit, sülfür oksidin (IV) sülfür okside (VI) katalitik oksidasyonu (V205 üzerinde) ve ardından sülfür oksidin (VI) oleum oluşturmak üzere %70 sülfürik asit içinde çözünmesiyle üretilmektedir. Rusya'da sülfürik asit üretimi ilk kez 1805 yılında Moskova yakınlarında Zvenigorod bölgesinde düzenlendi. 1913 yılında Rusya, sülfürik asit üretiminde dünyada 13. sıradaydı.
Ek Bilgiler
Su buharının büyük miktarda kükürt içeren volkanik kül ile reaksiyonu sonucu atmosferin orta ve üst katmanlarında çok küçük sülfürik asit damlacıkları oluşabilmektedir. Sülfürik asit bulutlarının yüksek albedosu nedeniyle ortaya çıkan süspansiyon, güneş ışığının gezegenin yüzeyine ulaşmasını zorlaştırıyor. Bu nedenle (ve aynı zamanda üst atmosferde bulunan ve güneş ışığının gezegene erişimini engelleyen çok sayıda küçük volkanik kül parçacıklarının bir sonucu olarak), özellikle güçlü volkanik patlamalardan sonra önemli iklim değişiklikleri meydana gelebilir. Örneğin, Ksudach yanardağının (Kamçatka Yarımadası, 1907) patlaması sonucunda atmosferde artan toz konsantrasyonu yaklaşık 2 yıl kaldı ve Paris'te bile karakteristik gece parlayan sülfürik asit bulutları gözlendi. 1991 yılında Pinatubo Dağı'nın patlaması sonucu atmosfere 3 × 107 ton kükürt salınmış, 1992 ve 1993 yıllarının 1991 ve 1994 yıllarına göre önemli ölçüde daha soğuk geçmesine neden olmuştur.
Standartlar
- Teknik sülfürik asit GOST 2184-77
- Akü sülfürik asit. Teknik özellikler GOST 667-73
- Özel saflıkta sülfürik asit. Teknik özellikler GOST 1422-78
- Reaktifler. Sülfürik asit. Teknik özellikler GOST 4204-77
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.
Tarihsel bir adı var: vitriol yağı. Asitle ilgili çalışmalar antik çağlarda başladı; Yunan hekim Dioscorides, Romalı doğa bilimci Yaşlı Pliny, İslam simyacıları Geber, Razi ve İbn Sina ve diğerleri bunu eserlerinde tanımladılar. Sümerlerde maddenin rengine göre sınıflandırılan vitriollerin bir listesi vardı. Günümüzde “vitriol” kelimesi, iki değerlikli metal sülfatların kristalin hidratlarını birleştirir.
17. yüzyılda Alman-Hollandalı kimyager Johann Glauber, sülfürü (KNO3) varlığında yakarak sülfürik asit hazırladı. 1736 yılında Joshua Ward (Londralı bir eczacı) üretimde bu yöntemi kullandı. Bu dönem, sülfürik asidin büyük ölçekte üretilmeye başlandığı başlangıç noktası sayılabilir. Formülü (H2SO4), yaygın olarak inanıldığı gibi, biraz sonra İsveçli kimyager Berzelius (1779-1848) tarafından oluşturuldu.
Berzelius, alfabetik semboller (kimyasal elementleri gösterir) ve daha düşük dijital indeksler (bir moleküldeki belirli bir türdeki atomların sayısını gösterir) kullanarak, bir molekülün 1 kükürt atomu (S), 2 hidrojen atomu (H) ve 4 oksijen içerdiğini tespit etti. atomlar (O). O zamandan beri molekülün niteliksel ve niceliksel bileşimi biliniyordu, yani sülfürik asit kimya dilinde tanımlanıyordu.
Moleküldeki atomların göreceli düzenini ve aralarındaki kimyasal bağları grafiksel biçimde göstererek (genellikle çizgilerle gösterilir), molekülün merkezinde iki bağla çift bağlarla bağlanan bir kükürt atomu olduğunu bildirir. oksijen atomları. Her birine bir hidrojen atomu bağlı olan diğer iki oksijen atomuna, aynı kükürt atomu tekli bağlarla bağlanır.
Özellikler
Sülfürik asit, hafif sarımsı veya renksiz, viskoz bir sıvıdır ve suda her türlü konsantrasyonda çözünür. Güçlü bir mineraldir ve metallere (konsantre demir ile ısınmadan etkileşime girmez, ancak onu pasifleştirir), kayalara, hayvan dokularına veya diğer malzemelere karşı oldukça agresiftir. Güçlü bir oksitleyici maddenin yüksek higroskopikliği ve belirgin özellikleri ile karakterize edilir. 10,4 °C sıcaklıkta asit katılaşır. 300 °C'ye ısıtıldığında asidin neredeyse %99'u sülfürik anhidriti (SO3) kaybeder.
Özellikleri sulu çözeltisinin konsantrasyonuna bağlı olarak değişir. Asit çözeltilerinin ortak isimleri vardır. % 10'a kadar asit seyreltik olarak kabul edilir. Pil - %29'dan %32'ye. Konsantrasyon% 75'ten az olduğunda (GOST 2184'te belirlendiği gibi) buna kule denir. Konsantrasyon% 98 ise, o zaman zaten konsantre sülfürik asit olacaktır. Formül (kimyasal veya yapısal) her durumda değişmeden kalır.
Konsantre sülfürik anhidrit, sülfürik asitte çözündüğünde oleum veya dumanlı sülfürik asit oluşur, formülü şu şekilde yazılabilir: H2S2O7. Saf asit (H2S2O7), erime noktası 36 °C olan bir katıdır. Sülfürik asidin hidrasyon reaksiyonları, büyük miktarlarda ısının açığa çıkmasıyla karakterize edilir.
Seyreltik asit metallerle reaksiyona girerek güçlü bir oksitleyici maddenin özelliklerini sergiler. Bu durumda sülfürik asit indirgenir; indirgenmiş (+4, 0 veya -2'ye kadar) kükürt atomu içeren oluşan maddelerin formülü şu şekilde olabilir: SO2, S veya H2S.
Karbon veya kükürt gibi metal olmayan maddelerle reaksiyona girer:
2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O
Sodyum klorürle reaksiyona girer:
H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl
Aromatik bir bileşiğin benzen halkasına bağlı bir hidrojen atomunun -SO3H grubu ile elektrofilik ikamesinin reaksiyonu ile karakterize edilir.
Fiş
1831 yılında, şu anda ana yöntem olan H2SO4 üretimine yönelik temas yöntemi patentlendi. Günümüzde çoğu sülfürik asit bu yöntemle üretilmektedir. Kullanılan hammadde, kavurma gazı üreten özel fırınlarda ateşlenen sülfür cevheridir (genellikle demir pirit FeS2). Gaz sıcaklığı 900 °C olduğundan %70 konsantrasyondaki sülfürik asit ile soğutulur. Daha sonra gaz, siklon ve elektrostatik çökelticideki tozdan,% 40 ve% 10 katalitik zehir (As2O5 ve flor) konsantrasyonuna sahip asitli yıkama kulelerinde ve asit aerosolden ıslak elektrostatik çökelticilerde temizlenir. Daha sonra %9 kükürt dioksit (SO2) içeren kavurma gazı kurutulur ve kontak aparatına beslenir. 3 kat vanadyum katalizöründen geçtikten sonra SO2, SO3'e oksitlenir. Elde edilen sülfürik anhidrürün çözülmesi için konsantre sülfürik asit kullanılır. Susuz sülfürik asit içindeki sülfürik anhidrit (SO3) çözeltisinin formülü H2S2O7'dir. Bu formda oleum, çelik tanklarda tüketiciye taşınır ve burada istenilen konsantrasyona kadar seyreltilir.
Başvuru
H2SO4, farklı kimyasal özelliklerinden dolayı geniş bir uygulama alanına sahiptir. Asidin üretiminde, kurşun-asit akülerde elektrolit olarak, çeşitli temizlik ürünlerinin imalatında, kimya endüstrisinde de önemli bir reaktiftir. Ayrıca alkoller, plastikler, boyalar, kauçuk, eter, yapıştırıcılar, sabunlar ve deterjanlar, farmasötik ürünler, kağıt hamuru ve kağıt, petrol ürünlerinin üretiminde de kullanılır.
Asitler, hidrojen atomları ve asidik kalıntılardan oluşan kimyasal bileşiklerdir, örneğin SO4, SO3, PO4, vb. İnorganik ve organiktirler. Birincisi hidroklorik, fosforik, sülfit, nitrik ve sülfürik asidi içerir. İkincisi asetik asit, palmitik asit, formik asit, stearik asit vb.'yi içerir.
Sülfürik asit nedir
Bu asit iki hidrojen atomundan ve asidik kalıntı SO4'ten oluşur. H2SO4 formülüne sahiptir.
Sülfürik asit veya aynı zamanda sülfat asidi olarak da adlandırıldığı gibi, inorganik oksijen içeren dibazik asitleri ifade eder. Bu madde en agresif ve kimyasal olarak aktif olanlardan biri olarak kabul edilir. Çoğu kimyasal reaksiyonda oksitleyici bir madde olarak görev yapar. Bu asit konsantre veya seyreltik formda kullanılabilir, bu durumda biraz farklı kimyasal özelliklere sahiptir.
Fiziki ozellikleri
Sülfürik asit normal şartlarda sıvıdır, kaynama noktası yaklaşık 279,6 santigrat derece, katı kristallere dönüştüğünde donma noktası yüzde yüz -10 derece, yüzde 95 ise -20 civarındadır.
Saf yüzde yüz sülfat asidi, suyun neredeyse iki katı - 1840 kg/m3 yoğunluğuna sahip, kokusuz, renksiz, yağlı bir sıvı maddedir.
Sülfat asidinin kimyasal özellikleri
Sülfürik asit metallerle, bunların oksitleriyle, hidroksitleriyle ve tuzlarıyla reaksiyona girer. Farklı oranlarda su ile seyreltildiğinde farklı davranabilir, bu nedenle konsantre ve zayıf sülfürik asit çözeltilerinin özelliklerine ayrı ayrı daha yakından bakalım.
Konsantre sülfürik asit çözeltisi
En az yüzde 90 oranında sülfat asidi içeren bir çözeltinin konsantre olduğu kabul edilir. Böyle bir sülfürik asit çözeltisi, düşük aktif metallerin yanı sıra metal olmayanlar, hidroksitler, oksitler ve tuzlarla bile reaksiyona girebilir. Böyle bir sülfat asit çözeltisinin özellikleri, konsantre nitrat asidinkine benzer.
Metallerle etkileşim
Konsantre bir sülfat asit çözeltisinin, metallerin elektrokimyasal voltaj serisinde (yani en aktif olmayanlarla) hidrojenin sağında bulunan metallerle kimyasal reaksiyonu sırasında, aşağıdaki maddeler oluşur: metalin sülfatı etkileşim meydana gelir, su ve kükürt dioksit. Listelenen maddelerin etkileşimi sonucu oluşan metaller arasında bakır (cuprum), cıva, bizmut, gümüş (argentum), platin ve altın (aurum) bulunur.
Aktif olmayan metallerle etkileşim
Gerilim serisinde hidrojenin solunda yer alan metallerde konsantre sülfürik asit biraz farklı davranır. Bu kimyasal reaksiyonun sonucunda aşağıdaki maddeler oluşur: belirli bir metalin sülfatı, hidrojen sülfür veya saf kükürt ve su. Benzer bir reaksiyonun meydana geldiği metaller aynı zamanda demir (ferum), magnezyum, manganez, berilyum, lityum, baryum, kalsiyum ve alüminyum, krom, nikel ve titanyum hariç hidrojenin solundaki voltaj serisinde bulunan diğerlerini de içerir - onlarla konsantre sülfat asidi etkileşime girmez.
Metal olmayanlarla etkileşim
Bu madde güçlü bir oksitleyici maddedir, bu nedenle örneğin karbon (karbon) ve kükürt gibi metal olmayanlarla redoks kimyasal reaksiyonlarına katılabilir. Bu tür reaksiyonlar sonucunda mutlaka su açığa çıkar. Bu madde karbona eklendiğinde karbondioksit ve kükürt dioksit de açığa çıkar. Ve eğer kükürte asit eklerseniz, yalnızca kükürt dioksit ve su elde edersiniz. Böyle bir kimyasal reaksiyonda sülfat asidi, oksitleyici bir maddenin rolünü oynar.
Organik maddelerle etkileşim
Sülfürik asidin organik maddelerle reaksiyonları arasında kömürleşme ayırt edilebilir. Bu işlem, bu maddenin kağıt, şeker, lif, tahta vb. ile çarpışması sonucu meydana gelir. Bu durumda her halükarda karbon açığa çıkar. Reaksiyon sırasında oluşan karbon, fazla olması durumunda sülfürik asitle kısmen reaksiyona girebilir. Fotoğraf, şekerin orta konsantrasyonda bir sülfat asit çözeltisi ile reaksiyonunu göstermektedir.
Tuzlarla reaksiyonlar
Ayrıca konsantre bir H2SO4 çözeltisi kuru tuzlarla reaksiyona girer. Bu durumda, tuz yapısında bulunan metal sülfatın ve tuzdaki kalıntı ile asidin oluştuğu standart bir değişim reaksiyonu meydana gelir. Ancak konsantre sülfürik asit tuz çözeltileriyle reaksiyona girmez.
Diğer maddelerle etkileşim
Ayrıca, bu madde metal oksitler ve bunların hidroksitleri ile reaksiyona girebilir, bu durumlarda değişim reaksiyonları meydana gelir, ilkinde metal sülfat ve su salınır, ikincisinde de aynıdır.
Zayıf bir sülfat asit çözeltisinin kimyasal özellikleri
Seyreltik sülfürik asit birçok maddeyle reaksiyona girer ve tüm asitlerle aynı özelliklere sahiptir. Konsantre metalden farklı olarak yalnızca aktif metallerle, yani voltaj serisinde hidrojenin solunda bulunanlarla etkileşime girer. Bu durumda herhangi bir asit durumunda olduğu gibi aynı ikame reaksiyonu meydana gelir. Bu hidrojen açığa çıkarır. Ayrıca, böyle bir asit çözeltisi, tuz çözeltileri ile etkileşime girer ve yukarıda daha önce tartışıldığı gibi, oksitlerle - konsantre olanla aynı, hidroksitlerle - aynı şekilde bir değişim reaksiyonuyla sonuçlanır. Sıradan sülfatlara ek olarak, hidroksit ve sülfürik asidin etkileşiminin ürünü olan hidrosülfatlar da vardır.
Bir çözeltinin sülfürik asit veya sülfat içerip içermediği nasıl anlaşılır?
Bu maddelerin bir çözelti içinde bulunup bulunmadığını belirlemek için, sülfat iyonlarına karşı özel bir niteliksel reaksiyon kullanılır, bu da bulmayı mümkün kılar. Çözeltiye baryum veya bileşiklerinin eklenmesinden oluşur. Bu, sülfatların veya sülfürik asidin varlığını gösteren beyaz bir çökeltiye (baryum sülfat) neden olabilir.
Sülfürik asit nasıl üretilir?
Bu maddenin endüstriyel üretiminin en yaygın yöntemi demir piritten çıkarılmasıdır. Bu süreç, her biri spesifik bir kimyasal reaksiyonu içeren üç aşamadan oluşur. Şimdi onlara bakalım. İlk olarak pirite oksijen eklenir ve bunun sonucunda daha sonraki reaksiyonlar için kullanılan ferum oksit ve kükürt dioksit oluşur. Bu etkileşim yüksek sıcaklıkta meydana gelir. Daha sonra vanadyum oksit olan bir katalizör varlığında oksijen eklenerek kükürt trioksitin elde edildiği aşama gelir. Artık son aşamada ortaya çıkan maddeye su eklenerek sülfat asidi elde edilir. Bu, sülfat asidinin endüstriyel ekstraksiyonu için en yaygın işlemdir, en sık kullanılır çünkü pirit, bu makalede açıklanan maddenin sentezi için uygun, en erişilebilir hammaddedir. Bu işlemle elde edilen sülfürik asit, endüstrinin çeşitli alanlarında - hem kimyada hem de diğer birçok alanda, örneğin petrol rafine etme, cevher hazırlama vb. alanlarda kullanılmaktadır. Ayrıca birçok sentetik elyafın üretim teknolojisinde de sıklıkla kullanılmaktadır. .
