Kimyoviy elementlar. Kimyoviy elementlar Formula kislotasi h2so4

Strukturaviy formula

To'g'ri, empirik yoki yalpi formula: H2SO4

Sulfat kislotaning kimyoviy tarkibi

Molekulyar og'irligi: 98.076

Sulfat kislota H 2 SO 4 kuchli ikki asosli kislota bo'lib, oltingugurtning eng yuqori oksidlanish darajasiga (+6) mos keladi. Oddiy sharoitlarda konsentrlangan sulfat kislota og'ir yog'li suyuqlik, rangsiz va hidsiz, nordon "mis" ta'mga ega. Texnologiyada sulfat kislota uning suv va sulfat angidrid SO 3 bilan aralashmalari deb ataladi. Agar SO 3: H 2 O ning molyar nisbati 1 dan kam bo'lsa, bu sulfat kislotaning suvli eritmasi, agar 1 dan ortiq bo'lsa - SO 3 ning sulfat kislotadagi (oleum) eritmasi.

Ism

XVIII-XIX asrlarda porox uchun oltingugurt vitriol zavodlarida oltingugurt piritlaridan (pirit) ishlab chiqarilgan. O'sha paytda sulfat kislota "vitriol moyi" deb nomlangan (qoida tariqasida, u konsistentsiyasi yog'ga o'xshash kristalli gidrat edi), uning tuzlari (aniqrog'i, kristalli gidratlar) nomining kelib chiqishi - vitriol, shubhasiz, shu erdan.

Sulfat kislota olish

Sanoat (kontakt) usuli

Sanoatda sulfat kislota oltingugurt dioksidini (oltingugurt yoki oltingugurt piritini yoqish paytida hosil bo'lgan oltingugurtli gaz) trioksid (oltingugurt angidrid) ga oksidlanishi, so'ngra SO 3 ning suv bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'ladi. Bu usul bilan olingan sulfat kislota kontakt deb ham ataladi (konsentratsiyasi 92-94%).

Azotli (minora) usuli

Ilgari sulfat kislota maxsus minoralarda faqat azotli usulda olingan va kislota minora kislotasi (75% konsentratsiya) deb nomlangan. Bu usulning mohiyati oltingugurt dioksidini suv ishtirokida azot dioksidi bilan oksidlanishidir.

Boshqa yo'l

Vodorod sulfidi (H 2 S) sulfatni (SO 4 -) tuzdan (Cu, Ag, Pb, Hg metallari bilan) siqib chiqarganda, sulfat kislota qo'shimcha mahsulot hisoblanadi. Ushbu metallarning sulfidlari eng yuqori quvvatga ega, shuningdek, o'ziga xos qora rangga ega.

Fizikaviy va fizik-kimyoviy xossalari

Juda kuchli kislota, 18 o C da pK a (1) \u003d -2,8, pK a (2) \u003d 1,92 (K z 1,2 10 -2); molekuladagi bog'lanish uzunligi S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, HOSOH burchagi 104°, OSO 119°; qaynab, azeotrop aralashmani hosil qiladi (98,3% H 2 SO 4 va 1,7% H 2 O qaynash nuqtasi 338,8 ° C). 100% H 2 SO 4 tarkibiga mos keladigan sulfat kislota tarkibiga ega (%): 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. Suv va SO 3 bilan barcha nisbatda aralashadi. Suvli eritmalarda sulfat kislota deyarli butunlay H 3 O +, HSO 3 + va 2HSO 4 - ga ajraladi. H 2 SO 4 nH 2 O gidratlarini hosil qiladi, bu erda n = 1, 2, 3, 4 va 6,5.

Oleum

Sulfat angidrid SO 3 ning sulfat kislotadagi eritmalari oleum deb ataladi, ular ikkita H 2 SO 4 SO 3 va H 2 SO 4 2SO 3 birikmalarini hosil qiladi. Oleum tarkibida pirosulfat kislotalar ham mavjud. Sulfat kislotaning suvli eritmalarining qaynash nuqtasi uning konsentratsiyasi ortishi bilan ortadi va 98,3% H 2 SO 4 tarkibida maksimal darajaga etadi. Oleumning qaynash nuqtasi SO 3 miqdori ortishi bilan kamayadi. Sulfat kislotaning suvli eritmalari konsentratsiyasining oshishi bilan eritmalar ustidagi umumiy bug 'bosimi pasayadi va 98,3% H 2 SO 4 miqdorida minimal darajaga etadi. Oleumdagi SO 3 kontsentratsiyasining oshishi bilan uning ustidagi umumiy bug 'bosimi ortadi. Sulfat kislota va oleumning suvli eritmalari ustidagi bug' bosimini quyidagi tenglama bilan hisoblash mumkin:

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

A va B koeffitsientlarining qiymatlari sulfat kislota kontsentratsiyasiga bog'liq. Sulfat kislotaning suvli eritmalari ustidagi bug ', H 2 SO 4 va SO 3 suv bug'lari aralashmasidan iborat bo'lib, bug'ning tarkibi sulfat kislotaning barcha konsentrasiyalarida suyuqlik tarkibidan farq qiladi, mos keladigan azeotrop aralashmadan tashqari. Harorat ko'tarilgach, dissotsiatsiya kuchayadi. Oleum H 2 SO 4 · SO 3 maksimal yopishqoqlikka ega, harorat oshishi bilan ē kamayadi. Sulfat kislotaning elektr qarshiligi SO 3 va 92% H 2 SO 4 konsentratsiyasida minimal va 84 va 99,8% H 2 SO 4 konsentratsiyasida maksimal bo'ladi. Oleum uchun minimal r 10% SO 3 konsentratsiyasida bo'ladi. Harorat ko'tarilganda sulfat kislotaning r si ortadi. 100% li sulfat kislotaning dielektrik o'tkazuvchanligi 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); kriyoskopik doimiy 6,12, ebulioskopik doimiy 5,33; sulfat kislota bug'ining havodagi diffuziya koeffitsienti haroratga qarab o'zgaradi; D = 1,67 10⁻⁵T3/2 sm²/s.

Kimyoviy xossalari

Konsentrlangan shakldagi sulfat kislota qizdirilganda juda kuchli oksidlovchi moddadir. HI va qisman HBr ni erkin galogenlarga oksidlaydi. Ko'pgina metallarni oksidlaydi (istisnolar: Au, Pt, Ir, Rh, Ta.). Bunda konsentrlangan sulfat kislota SO 2 ga tushiriladi. Sovuqda konsentrlangan sulfat kislotada Fe, Al, Cr, Co, Ni, Ba passivlanadi va reaksiyalar davom etmaydi. Eng kuchli qaytaruvchi moddalar bilan konsentrlangan sulfat kislota S va H 2 S gacha kamayadi. Konsentrlangan sulfat kislota suv bug'ini o'zlashtiradi, shuning uchun u gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalarni quritish uchun, masalan, desikatorlarda ishlatiladi. Biroq, konsentrlangan H 2 SO 4 vodorod tomonidan qisman kamayadi, shuning uchun uni quritish uchun ishlatib bo'lmaydi. Organik birikmalardan suvni ajratish va bir vaqtning o'zida qora uglerod (ko'mir) qoldirib, konsentrlangan sulfat kislota yog'och, shakar va boshqa moddalarning karbonlanishiga olib keladi. Suyultirilgan H 2 SO 4 vodorodning chap tomonidagi elektrokimyoviy kuchlanish qatoridagi barcha metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Suyultirilgan H 2 SO 4 uchun oksidlanish xossalari xarakterli emas. Sulfat kislota ikki qator tuzlarni hosil qiladi: o'rta - sulfatlar va kislotali - gidrosulfatlar, shuningdek efirlar. Peroksomonosulfat (yoki Karo kislotasi) H 2 SO 5 va peroksodisulfat H 2 S 2 O 8 kislotalari ma'lum. Sulfat kislota asosiy oksidlar bilan ham reaksiyaga kirishib, sulfat va suv hosil qiladi. Metallga ishlov berish korxonalarida sulfat kislota eritmasi ishlab chiqarish jarayonida kuchli isitishga duchor bo'lgan metall buyumlar yuzasidan metall oksidi qatlamini olib tashlash uchun ishlatiladi. Shunday qilib, temir oksidi sulfat kislotaning qizdirilgan eritmasi ta'sirida choyshab yuzasidan chiqariladi. Sulfat kislota va uning eruvchan tuzlariga sifatli reaktsiya ularning eruvchan bariy tuzlari bilan o'zaro ta'siri bo'lib, ular, masalan, suvda va kislotalarda erimaydigan bariy sulfatning oq cho'kmasini hosil qiladi.

Ilova

Sulfat kislota ishlatiladi:

• rudalarni qayta ishlashda, ayniqsa noyob elementlarni, jumladan uran, iridiy, sirkoniy, osmiy va boshqalarni olishda;
• mineral o'g'itlar ishlab chiqarishda;
• qo'rg'oshin batareyalarida elektrolit sifatida;
• turli mineral kislotalar va tuzlarni olish;
• kimyoviy tolalar, bo'yoqlar, tutun hosil qiluvchi va portlovchi moddalar ishlab chiqarishda;
• neft, metallga ishlov berish, to'qimachilik, charm va boshqa sanoat tarmoqlarida;
• oziq-ovqat sanoatida - oziq-ovqat qo'shimchasi sifatida ro'yxatga olingan E513 (emulsifikator);
• sanoat organik sintezida reaksiyalarda:
• suvsizlanish (dietil efir, efirlarni olish);
• hidratsiya (etilendan etanol);
• sulfonatsiya (sintetik yuvish vositalari va bo'yoqlar ishlab chiqarishda oraliq mahsulotlar);
• alkillanish (izooktan, polietilen glikol, kaprolaktam olish) va boshqalar.
• Distillangan suv ishlab chiqarishda filtrlarda qatronlarni qayta tiklash uchun.

Oltingugurt kislotasining jahon ishlab chiqarishi taxminan. Yiliga 160 million tonna. Sulfat kislotaning eng yirik iste'molchisi mineral o'g'itlar ishlab chiqarishdir. P 2 O 5 fosforli o'g'itlar uchun sulfat kislota massasi 2,2-3,4 marta, (NH 4) 2 SO 4 sulfat kislota uchun esa iste'mol qilingan (NH 4) 2 SO 4 massasining 75% i sarflanadi. Shuning uchun sulfat kislota zavodlari odatda mineral o'g'itlar ishlab chiqarish zavodlari bilan birgalikda quriladi.

Tarixiy ma'lumotlar

Sulfat kislota qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lib, tabiatda erkin shaklda, masalan, vulqonlar yaqinidagi ko'llar shaklida uchraydi. Ehtimol, alum yoki temir sulfat "yashil tosh" ni kaltsiylash natijasida olingan kislota gazlari haqida birinchi eslatma arab kimyogari Jobir ibn Hayyonga tegishli yozuvlarda uchraydi. 9-asrda fors alkimyogari Ar-Roziy temir va mis sulfat aralashmasini (FeSO 4 7H 2 O va CuSO 4 5 H 2 O) kaltsiylab, sulfat kislota eritmasini ham oldi. Bu usul 13-asrda yashagan evropalik kimyogar Albert Magnus tomonidan takomillashtirgan. Temir sulfatdan sulfat kislota ishlab chiqarish sxemasi - temir (II) sulfatning termal parchalanishi, keyin aralashmani sovutish. Alkimyogar Valentin (XIII asr) asarlarida oltingugurt va selitra kukunlari aralashmasini suv bilan yoqish natijasida ajralib chiqadigan gazni (oltingugurt angidridini) singdirish orqali sulfat kislota olish usuli tasvirlangan. Keyinchalik, bu usul deb ataladigan narsaning asosini tashkil etdi. "kamera" usuli, sulfat kislotada erimaydigan qo'rg'oshin bilan qoplangan kichik kameralarda amalga oshiriladi. SSSRda bunday usul 1955 yilgacha mavjud edi.XV asrning alkimyogarlari oltingugurtdan arzonroq va keng tarqalgan xom ashyo bo'lgan oltingugurt piritidan sulfat kislota olish usulini ham bilishgan. Oltingugurt kislotasi shu tarzda 300 yil davomida, oz miqdorda shisha retortlarda ishlab chiqarilgan. Keyinchalik, katalizning rivojlanishi tufayli bu usul sulfat kislota sintezi uchun kamera usulini almashtirdi. Hozirgi vaqtda oltingugurt kislotasi oltingugurt oksidi (IV) oltingugurt oksidi (VI) ga katalitik oksidlanish (V 2 O 5 da) va oltingugurt oksidi (VI) ning 70% sulfat kislotada erishi natijasida oleum hosil bo'ladi. Rossiyada sulfat kislota ishlab chiqarish birinchi marta 1805 yilda Moskva yaqinida Zvenigorod tumanida tashkil etilgan. 1913 yilda Rossiya sulfat kislota ishlab chiqarish bo'yicha dunyoda 13-o'rinni egalladi.

Qo'shimcha ma'lumot

Sulfat kislotaning eng kichik tomchilari atmosferaning o'rta va yuqori qismida ko'p miqdorda oltingugurt bo'lgan suv bug'lari va vulqon kulining reaktsiyasi natijasida hosil bo'lishi mumkin. Olingan suspenziya, sulfat kislota bulutlarining yuqori albedosi tufayli quyosh nurining sayyora yuzasiga etib borishini qiyinlashtiradi. Shuning uchun (shuningdek, atmosferaning yuqori qatlamlarida quyosh nurining sayyoraga etib borishini qiyinlashtiradigan ko'p miqdordagi mayda vulqon kul zarralari natijasida), ayniqsa kuchli vulqon otilishidan keyin sezilarli iqlim o'zgarishlari sodir bo'lishi mumkin. Masalan, Ksudach vulqonining otilishi (Kamchatka yarim oroli, 1907) natijasida atmosferada changning ko'payishi taxminan 2 yil davom etdi va hatto Parijda ham oltingugurt kislotasining kumushsimon bulutlari kuzatildi. 1991 yilda atmosferaga 3 10 7 tonna oltingugurt yuborgan Pinatubo vulqonining portlashi 1992 va 1993 yillar 1991 va 1994 yillarga qaraganda ancha sovuqroq bo'lishiga olib keldi.

Standartlar

• Sulfat kislota texnik GOST 2184-77
• Sulfat kislota batareyasi. Texnik shartlar GOST 667-73
• Maxsus tozalikdagi sulfat kislota. Texnik xususiyatlar GOST 1422-78
• Reaktivlar. Sulfat kislota. Texnik shartlar GOST 4204-77

Sulfat kislotaning fizik xususiyatlari:
Og'ir yog'li suyuqlik ("vitriol");
zichligi 1,84 g/sm3; uchuvchan bo'lmagan, suvda juda eriydi - kuchli isitish bilan; t°pl. = 10,3 ° S, bp \u003d 296 ° C, juda gigroskopik, suvni olib tashlash xususiyatiga ega (qog'oz, yog'och, shakarni yoqish).

Hidratsiyaning issiqligi shunchalik kattaki, aralashma qaynab, sachratib, kuyishga olib kelishi mumkin. Shuning uchun suvga kislota qo'shish kerak, aksincha emas, chunki kislotaga suv qo'shilganda, engilroq suv kislota yuzasida bo'ladi, bu erda chiqarilgan barcha issiqlik to'planadi.

Sulfat kislotani sanoat ishlab chiqarish (kontakt usuli):

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)

Maydalangan tozalangan ho'l pirit (oltingugurt piriti) yuqoridan pishirish uchun pechga quyiladi. suyuqlashtirilgan yotoq". Pastdan (qarshi oqim printsipi) kislorod bilan boyitilgan havo o'tadi.
O'choq gazi o'choqdan chiqadi, uning tarkibi: SO 2, O 2, suv bug'lari (pirit nam edi) va shlakning eng kichik zarralari (temir oksidi). Gaz qattiq zarrachalarning aralashmalaridan (siklon va elektrostatik cho'ktirgichda) va suv bug'idan (quritish minorasida) tozalanadi.
Aloqa apparatida oltingugurt dioksidi reaksiya tezligini oshirish uchun V 2 O 5 katalizatori (vanadiy pentoksid) yordamida oksidlanadi. Bir oksidning boshqa oksidga oksidlanish jarayoni teskari. Shuning uchun to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaning borishi uchun optimal sharoitlar tanlanadi - bosimning oshishi (chunki to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya umumiy hajmning pasayishi bilan davom etadi) va 500 C dan yuqori bo'lmagan harorat (chunki reaksiya ekzotermik).

Absorbsion minorada oltingugurt oksidi (VI) konsentrlangan sulfat kislota tomonidan so'riladi.
Suvni yutish ishlatilmaydi, chunki oltingugurt oksidi ko'p miqdorda issiqlik chiqishi bilan suvda eriydi, shuning uchun hosil bo'lgan sulfat kislota qaynaydi va bug'ga aylanadi. Sulfat kislota bug'ining paydo bo'lishiga yo'l qo'ymaslik uchun 98% konsentrlangan sulfat kislotadan foydalaning. Oltingugurt oksidi bunday kislotada juda yaxshi eriydi va oleum hosil qiladi: H 2 SO 4 nSO 3

Sulfat kislotaning kimyoviy xossalari:

H 2 SO 4 kuchli ikki asosli kislota, eng kuchli mineral kislotalardan biri bo'lib, yuqori qutbliligi tufayli H - O bog'i osongina uziladi.

1) Sulfat kislota suvli eritmada dissotsilanadi vodorod ioni va kislota qoldig'ini hosil qiladi:
H 2 SO 4 \u003d H + + HSO 4 -;
HSO 4 - \u003d H + + SO 4 2-.
Xulosa tenglama:
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-.

2) Sulfat kislotaning metallar bilan o'zaro ta'siri:
Suyultirilgan sulfat kislota faqat vodorodning chap tomonidagi kuchlanish qatoridagi metallarni eritadi:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (razb) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Sulfat kislotaning o'zaro ta'siriasosiy oksidlar bilan:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Sulfat kislotaning o'zaro ta'sirigidroksidlar:
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) Tuzlar bilan almashinish reaksiyalari:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
BaSO 4 ning oq cho'kmasi (kislotalarda erimaydigan) hosil bo'lishi sulfat kislota va eruvchan sulfatlarni aniqlash uchun ishlatiladi (sulfat ionining sifatli reaktsiyasi).

Konsentrlangan H 2 SO 4 ning maxsus xususiyatlari:

1) konsentrlangan sulfat kislota hisoblanadi kuchli oksidlovchi vosita ; metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda (Au, Pt bundan mustasno) metallning faolligiga qarab S +4 O 2, S 0 yoki H 2 S -2 gacha tiklanadi. Isitishsiz Fe, Al, Cr bilan reaksiyaga kirishmaydi - passivatsiya. Valentligi o'zgaruvchan metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda, ikkinchisi oksidlanadi yuqori oksidlanish darajalariga suyultirilgan kislota eritmasiga qaraganda: Fe0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+ , Mn 0→Mn4+,sn 0→ sn 4+

faol metall

8 Al + 15 H 2 SO 4 (konk.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
4│2Al 0 – 6 e- → 2Al 3+ - oksidlanish
3│ S 6+ + 8e → S 2– tiklanish

4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

O'rta faollikdagi metall

2Cr + 4 H 2 SO 4 (konk.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - oksidlanish
1│ S 6+ + 6e → S 0 - tiklash

Metall faol emas

2Bi + 6H 2 SO 4 (konk.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - oksidlanish
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - tiklash

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

2) Konsentrlangan sulfat kislota ba'zi metall bo'lmaganlarni oksidlaydi, qoida tariqasida, maksimal oksidlanish darajasiga qadar o'zi kamayadi.S+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (konc) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (konk) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H 2 SO 4 (konk.) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) Murakkab moddalarning oksidlanishi:
Sulfat kislota HI va HBr ni erkin galogenlarga oksidlaydi:
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
Konsentrlangan sulfat kislota xlorid ionlarini erkin xlorgacha oksidlay olmaydi, bu almashinuv reaktsiyasi orqali HCl ni olish imkonini beradi:
NaCl + H 2 SO 4 (kons.) = NaHSO 4 + HCl

Sulfat kislota gidroksil guruhlari bo'lgan organik birikmalardan kimyoviy bog'langan suvni olib tashlaydi. Konsentrlangan sulfat kislota ishtirokida etil spirtining suvsizlanishi etilen hosil bo'lishiga olib keladi:
C 2 H 5 OH \u003d C 2 H 4 + H 2 O.

Sulfat kislota bilan aloqa qilganda shakar, tsellyuloza, kraxmal va boshqa uglevodlarning kuyishi ham ularning suvsizlanishi bilan izohlanadi:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 \u003d 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

Uning tarixiy nomi bor: vitriol moyi. Kislotalarni o'rganish qadimgi davrlarda boshlangan, bu haqda o'z asarlarida yunon shifokori Dioskorid, Rim tabiatshunosi Pliniy Elder, islom kimyogarlari Geber, Roziy va Ibn Sino va boshqalar tasvirlagan. Shumerlarda moddaning rangi bo'yicha tasniflangan vitriol ro'yxati mavjud edi. Hozirgi vaqtda "vitriol" so'zi ikki valentli metall sulfatlarning kristalli gidratlarini birlashtiradi.

17-asrda nemis-golland kimyogari Iogan Glauber oltingugurtni (KNO3) ishtirokida yondirib sulfat kislota oldi.1736-yilda Joshua Vard (Londonlik farmatsevt) ishlab chiqarishda shu usuldan foydalangan. Bu vaqtni sulfat kislota keng miqyosda ishlab chiqarila boshlagan boshlang'ich nuqtasi deb hisoblash mumkin. Uning formulasi (H2SO4), odatdagidek, shved kimyogari Berzelius (1779-1848) tomonidan biroz keyinroq yaratilgan.

Berzelius alifbo belgilaridan (kimyoviy elementlarni bildiruvchi) va pastki belgilardan (molekuladagi ma'lum turdagi atomlar sonini ko'rsatuvchi) foydalanib, bitta molekulada 1 oltingugurt atomi (S), 2 vodorod atomi (H) va 4 kislorod atomi borligini aniqladi. O ). Shu vaqtdan boshlab molekulaning sifat va miqdoriy tarkibi ma'lum bo'ldi, ya'ni sulfat kislota kimyo tilida tasvirlangan.

Molekuladagi atomlarning o'zaro joylashishini va ular orasidagi kimyoviy bog'lanishlarni grafik ko'rinishda ko'rsatish (ular odatda chiziqlar bilan belgilanadi), molekulaning markazida ikkita kislorod bilan qo'sh bog'lar orqali bog'langan oltingugurt atomi mavjudligidan xabar beradi. atomlar. Har biriga vodorod atomi biriktirilgan boshqa ikkita kislorod atomi bilan bir xil oltingugurt atomi bitta bog'lar bilan bog'langan.

Xususiyatlari

Sulfat kislota - ozgina sarg'ish yoki rangsiz, yopishqoq suyuqlik, har qanday konsentratsiyada suvda eriydi. Bu kuchli mineral bo'lib, metallarga (konsentrlangan temir bilan qizdirmasdan o'zaro ta'sir qilmaydi, lekin uni passivlashtiradi), jinslarga, hayvonlarning to'qimalariga yoki boshqa materiallarga nisbatan juda agressivdir. Bu yuqori gigroskopiklik va kuchli oksidlovchi vositaning aniq xususiyatlari bilan ajralib turadi. 10,4 °C haroratda kislota qotib qoladi. 300 ° C gacha qizdirilganda kislotaning deyarli 99% sulfat angidridni (SO3) yo'qotadi.

Uning xossalari suvli eritmasining konsentratsiyasiga qarab o'zgaradi. Kislota eritmalarining umumiy nomlari mavjud. Suyultirilgan kislota 10% gacha hisoblanadi. Batareya - 29 dan 32% gacha. 75% dan kam konsentratsiyada (GOST 2184da belgilanganidek) minora deyiladi. Agar konsentratsiya 98% bo'lsa, u allaqachon konsentrlangan sulfat kislota bo'ladi. Formula (kimyoviy yoki strukturaviy) barcha holatlarda o'zgarishsiz qoladi.

Konsentrlangan sulfat angidrid sulfat kislotada eritilsa, oleum yoki dumanli sulfat kislota hosil bo'ladi, uning formulasini quyidagicha yozish mumkin: H2S2O7. Sof kislota (H2S2O7) erish nuqtasi 36 ° C bo'lgan qattiq moddadir. Sulfat kislotaning hidratsiya reaksiyalari issiqlikning katta miqdorda chiqishi bilan tavsiflanadi.

Suyultirilgan kislota metallar bilan reaksiyaga kirishib, ular bilan reaksiyaga kirishib, kuchli oksidlovchi xossalarini namoyon qiladi. Bunday holda, sulfat kislota kamayadi, hosil bo'lgan moddalarning formulasi kamaytirilgan (+4, 0 yoki -2 gacha) oltingugurt atomi bo'lishi mumkin: SO2, S yoki H2S.

Uglerod yoki oltingugurt kabi metall bo'lmaganlar bilan reaksiyaga kirishadi:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Natriy xlorid bilan reaksiyaga kirishadi:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

U aromatik birikmaning benzol halqasiga -SO3H guruhi bilan biriktirilgan vodorod atomini elektrofil almashtirish reaksiyasi bilan tavsiflanadi.

Kvitansiya

1831 yilda H2SO4 ni olish uchun kontakt usuli patentlangan bo'lib, u hozirda asosiy hisoblanadi. Bugungi kunda sulfat kislotaning ko'p qismi ushbu usul yordamida ishlab chiqariladi. Ishlatiladigan xom ashyo sulfid rudasi (ko'pincha temir pirit FeS2) bo'lib, u maxsus pechlarda pishiriladi va qovurilgan gaz hosil bo'ladi. Gazning harorati 900 ° C bo'lgani uchun u 70% konsentratsiyali sulfat kislota bilan sovutiladi. Keyin gaz siklon va elektrostatik cho'ktirgichda, 40 va 10% katalitik zaharli moddalar (As2O5 va ftor) konsentratsiyasi bo'lgan kislota bilan yuvish minoralarida va nam elektrostatik cho'ktirgichlarda kislota aerozolidan tozalanadi. Keyinchalik, 9% oltingugurt dioksidi (SO2) bo'lgan qovurilgan gaz quritiladi va aloqa apparatiga beriladi. Vanadiy katalizatorining 3 qavatidan o'tgandan so'ng, SO2 SO3 ga oksidlanadi. Hosil bo'lgan sulfat angidridni eritish uchun konsentrlangan sulfat kislota ishlatiladi. Sulfat angidridning (SO3) suvsiz sulfat kislotadagi eritmasi formulasi H2S2O7. Ushbu shaklda po'lat idishlardagi oleum iste'molchiga etkaziladi, u erda kerakli konsentratsiyaga suyultiriladi.

Ilova

Turli xil kimyoviy xossalari tufayli H2SO4 keng qo'llanilishiga ega. Kislota ishlab chiqarishda, qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlarda elektrolit sifatida, turli xil tozalash vositalarini ishlab chiqarish uchun u kimyo sanoatida ham muhim reagent hisoblanadi. Bundan tashqari: spirtlar, plastmassalar, bo'yoqlar, kauchuk, efir, yopishtiruvchi moddalar, sovun va yuvish vositalari, farmatsevtika, sellyuloza va qog'oz, neft mahsulotlari ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

Kislotalar vodorod atomlari va kislotali qoldiqlardan tashkil topgan kimyoviy birikmalar, masalan, SO4, SO3, PO4 va boshqalar, ular noorganik va organikdir. Birinchisiga xlorid, fosforik, sulfid, nitrat, sulfat kislota kiradi. Ikkinchisiga - sirka, palmitik, formik, stearik va boshqalar.

Sulfat kislota nima

Bu kislota ikkita vodorod atomi va kislota qoldig'i SO4 dan iborat. U H2SO4 formulasiga ega.

Sulfat kislota yoki u ham deyilganidek, sulfat, noorganik kislorod o'z ichiga olgan ikki asosli kislotalarni anglatadi. Ushbu modda eng agressiv va kimyoviy faol moddalardan biri hisoblanadi. Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalarda u oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi. Ushbu kislota konsentrlangan yoki suyultirilgan shaklda ishlatilishi mumkin, bu ikki holatda u bir oz boshqacha kimyoviy xususiyatlarga ega.

Jismoniy xususiyatlar

Oddiy sharoitlarda sulfat kislota suyuq holatga ega, uning qaynash nuqtasi taxminan 279,6 daraja Selsiy, qattiq kristallarga aylanganda muzlash nuqtasi yuz foiz uchun -10 daraja va 95 foiz uchun -20 atrofida.

Sof 100% sulfat kislotasi hidsiz va rangsiz yog'li suyuq modda bo'lib, u suvning deyarli ikki barobar zichligiga ega - 1840 kg / m3.

Sulfat kislotaning kimyoviy xossalari

Sulfat kislota metallar, ularning oksidlari, gidroksidlari va tuzlari bilan reaksiyaga kirishadi. Suv bilan har xil nisbatda suyultirilgan, u boshqacha harakat qilishi mumkin, shuning uchun sulfat kislotaning konsentrlangan va kuchsiz eritmasining xususiyatlarini alohida ko'rib chiqaylik.

konsentrlangan sulfat kislota eritmasi

Konsentrlangan eritma 90% dan sulfat kislota o'z ichiga olgan eritma hisoblanadi. Sulfat kislotaning bunday eritmasi hatto faol bo'lmagan metallar bilan ham, metall bo'lmaganlar, gidroksidlar, oksidlar, tuzlar bilan ham reaksiyaga kirisha oladi. Sulfat kislotaning bunday eritmasining xossalari konsentrlangan nitrat kislotaga o'xshaydi.

Metallar bilan o'zaro ta'siri

Konsentrlangan sulfat kislota eritmasining vodorodning o'ng tomonida joylashgan metallar bilan elektrokimyoviy kuchlanish seriyasida (ya'ni, eng faol bo'lmagan) kimyoviy reaktsiyasi paytida quyidagi moddalar hosil bo'ladi: metall sulfati. o'zaro ta'sir, suv va oltingugurt dioksidi sodir bo'ladi. Ro'yxatda keltirilgan moddalar hosil bo'lgan o'zaro ta'sir natijasida metallarga mis (kuprum), simob, vismut, kumush (argentum), platina va oltin (aurum) kiradi.

Faol bo'lmagan metallar bilan o'zaro ta'siri

Voltaj qatorida vodorodning chap tomonida joylashgan metallar bilan konsentrlangan sulfat kislota biroz boshqacha harakat qiladi. Bunday kimyoviy reaksiya natijasida quyidagi moddalar hosil bo'ladi: ma'lum bir metalning sulfati, vodorod sulfidi yoki toza oltingugurt va suv. Bunday reaksiya sodir bo'ladigan metallarga, shuningdek, temir (ferum), magniy, marganets, berilliy, litiy, bariy, kaltsiy va alyuminiy, xromdan tashqari, vodorodning chap tomonidagi kuchlanishlar qatoridagi boshqa barcha metallar kiradi. nikel va titanium - ular bilan konsentrlangan sulfat kislota reaksiyaga kirishmaydi.

Metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'siri

Ushbu modda kuchli oksidlovchi vositadir, shuning uchun u metall bo'lmaganlar, masalan, uglerod (uglerod) va oltingugurt bilan oksidlanish-qaytarilish kimyoviy reaktsiyalarida qatnasha oladi. Bunday reaktsiyalar natijasida suv majburiy ravishda chiqariladi. Ushbu modda uglerodga qo'shilsa, karbonat angidrid va oltingugurt dioksidi ham ajralib chiqadi. Va agar siz oltingugurtga kislota qo'shsangiz, siz faqat oltingugurt dioksidi va suv olasiz. Bunday kimyoviy reaktsiyada sulfat kislota oksidlovchi vosita rolini o'ynaydi.

Organik moddalar bilan o'zaro ta'siri

Sulfat kislotaning organik moddalar bilan reaksiyalari orasida karbonlanishni ajratish mumkin. Bunday jarayon berilgan modda qog'oz, shakar, tolalar, yog'och va boshqalar bilan to'qnashganda sodir bo'ladi, bu holda uglerod har qanday holatda ham ajralib chiqadi. Reaksiya jarayonida hosil bo'lgan uglerod ortiqcha miqdorda sulfat kislota bilan qisman o'zaro ta'sir qilishi mumkin. Fotosuratda shakarning o'rta konsentratsiyali sulfat kislota eritmasi bilan reaktsiyasi ko'rsatilgan.

Tuzlar bilan reaksiyalar

Shuningdek, H2SO4 ning konsentrlangan eritmasi quruq tuzlar bilan reaksiyaga kirishadi. Bunday holda, standart almashinuv reaktsiyasi sodir bo'ladi, unda tuz tarkibida mavjud bo'lgan metall sulfat va tuz tarkibida bo'lgan qoldiqli kislota hosil bo'ladi. Biroq konsentrlangan sulfat kislota tuz eritmalari bilan reaksiyaga kirishmaydi.

Boshqa moddalar bilan o'zaro ta'siri

Shuningdek, bu modda metall oksidlari va ularning gidroksidlari bilan reaksiyaga kirishishi mumkin, bu hollarda almashinuv reaktsiyalari sodir bo'ladi, birinchi metall sulfat va suv chiqariladi, ikkinchisida - bir xil.

Sulfat kislotaning kuchsiz eritmasining kimyoviy xossalari

Suyultirilgan sulfat kislota ko'plab moddalar bilan reaksiyaga kirishadi va barcha kislotalar bilan bir xil xususiyatlarga ega. U, konsentrlangandan farqli o'laroq, faqat faol metallar, ya'ni bir qator kuchlanishlarda vodorodning chap tomonida joylashgan metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bunday holda, har qanday kislotada bo'lgani kabi, xuddi shunday almashtirish reaktsiyasi sodir bo'ladi. Bu vodorodni chiqaradi. Shuningdek, bunday kislota eritmasi tuz eritmalari bilan o'zaro ta'sir qiladi, buning natijasida yuqorida muhokama qilingan oksidlar bilan - xuddi konsentrlangan, gidroksidlar bilan - xuddi shunday almashinuv reaktsiyasi sodir bo'ladi. Oddiy sulfatlardan tashqari, gidroksid va sulfat kislotaning o'zaro ta'siridan hosil bo'lgan gidrosulfatlar ham mavjud.

Eritmada sulfat kislota yoki sulfat borligini qanday aniqlash mumkin

Ushbu moddalarning eritmada mavjudligini aniqlash uchun sulfat ionlari uchun maxsus sifatli reaktsiya qo'llaniladi, bu sizga aniqlash imkonini beradi. Bu eritmaga bariy yoki uning birikmalarini qo'shishdan iborat. Natijada, sulfatlar yoki sulfat kislota mavjudligini ko'rsatadigan oq cho'kma (bariy sulfat) paydo bo'lishi mumkin.

Sulfat kislota qanday ishlab chiqariladi?

Ushbu moddani sanoat ishlab chiqarishning eng keng tarqalgan usuli - uni temir piritdan olish. Bu jarayon uch bosqichda sodir bo'ladi, ularning har birida ma'lum bir kimyoviy reaktsiya sodir bo'ladi. Keling, ularni ko'rib chiqaylik. Birinchidan, kislorod piritga qo'shiladi, natijada ferum oksidi va oltingugurt dioksidi hosil bo'ladi, bu keyingi reaktsiyalar uchun ishlatiladi. Bu shovqin yuqori haroratda sodir bo'ladi. Shundan so'ng katalizator ishtirokida kislorodni qo'shib, vanadiy oksidi, oltingugurt trioksidi olinadi. Endi, oxirgi bosqichda, hosil bo'lgan moddaga suv qo'shiladi va sulfat kislotasi olinadi. Bu sulfat kislotasini sanoat qazib olishning eng keng tarqalgan jarayoni bo'lib, u ko'pincha ishlatiladi, chunki pirit ushbu maqolada tasvirlangan moddani sintez qilish uchun mos keladigan eng qulay xom ashyo hisoblanadi. Bunday jarayon yordamida olingan sulfat kislota turli sohalarda - kimyo sanoatida ham, boshqa ko'plab sohalarda ham qo'llaniladi, masalan, neftni qayta ishlash, rudani boyitish va hokazo. Bundan tashqari, ko'pincha ko'plab sintetik tolalarni ishlab chiqarish texnologiyasida qo'llaniladi.