Температура кипіння сірчаної кислоти концентрації. Властивості сірчаної кислоти

Сірчана кислота (H2SO4) – це одна з найїдкіших кислот і небезпечних реагентів, відомих людині, особливо в концентрованому вигляді. Хімічно чиста сірчана кислота являє собою важку токсичну рідину маслянистої консистенції, що не має запаху та кольору. Отримують її методом окиснення сірчистого газу (SO2) контактним способом.

При температурі + 10,5 °C, сірчана кислота перетворюється на застиглу склоподібну кристалічну масу, жадібно, подібно до губки, що поглинає вологу з навколишнього середовища. У промисловості та хімії сірчана кислота є однією з основних хімічних сполук і займає лідируючі позиції щодо обсягу виробництва у тоннах. Саме тому сірчану кислоту називають «кров'ю хімії». За допомогою сірчаної кислоти отримують добрива, лікарські препарати, інші кислоти, добрив, добрив і багато іншого.

Основні фізичні та хімічні властивості сірчаної кислоти

1. Сірчана кислота в чистому вигляді (формула H2SO4), при концентрації 100% є безбарвною густою рідиною. Найважливіша властивість H2SO4 полягає у високій гігроскопічності – це здатність віднімати з повітря воду. Цей процес супроводжується масштабним виділенням тепла.
2. H2SO4 – це сильна кислота.
3. Сірчана кислота називається моногідрат - в ній на 1 моль SO3 припадає 1 моль Н2О (води). Через її значні гігроскопічні властивості її використовують для вилучення вологи з газів.
4. Температура кипіння – 330 °С. При цьому відбувається розкладання кислоти на SO3 та воду. Щільність – 1,84. Температура плавлення – 10,3 °С/.
5. Концентрована сірчана кислота є потужним окислювачем. Щоб запустити окислювально-відновну реакцію, кислоту потрібно нагріти. Підсумок реакції – SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. Залежно від концентрації сірчана кислота по-різному входить у реакцію з металами. У розведеному стані сірчана кислота здатна окислювати всі метали, які стоять у ряді напруги до водню. Виняток становлять як найстійкіші до окиснення. Розведена сірчана кислота взаємодіє з солями, основами, амфотерними та основними оксидами. Сірчана кислота концентрована здатна окислювати всі метали, що стоять у ряді напруги, причому срібло теж.
7. Сірчана кислота утворює два види солей: кислі (це гідросульфати) та середні (сульфати)
8. H2SO4 вступає в активну реакцію з органічними речовинами та неметалами, причому деякі з них вона здатна перетворити на вугілля.
9. Сірчаний ангідрит відмінно розчиняється в H2SO4, і при цьому утворюється олеум - розчин S3 в сірчаній кислоті. Зовні це виглядає так: сірчана кислота, що димить, що виділяє сірчаний ангідрит.
10. Сірчана кислота у водних розчинах є сильною двоосновною, і при додаванні до води виділяється величезна кількість теплоти. Коли готують розведені розчини H2SO4 з концентрованих, необхідно невеликим струмком додавати більш важку кислоту до води, а не навпаки. Це робиться, щоб уникнути закипання води та розбризкування кислоти.

Концентрована та розведена сірчані кислоти

До концентрованих розчинів сірчаної кислоти відносяться розчини від 40%, здатні розчиняти срібло або паладій.

До розведеної сірчаної кислоти належать розчини, концентрація яких не перевищує 40%. Це не такі активні розчини, але вони здатні вступати в реакцію з латунню та міддю.

Одержання сірчаної кислоти

Виробництво сірчаної кислоти у промислових масштабах було запущено у XV столітті, але на той час її називали “купоросне масло”. Якщо раніше людство споживало лише кілька десятків літрів сірчаної кислоти, то в сучасному світі обчислення йде на мільйони тонн на рік.

Виробництво сірчаної кислоти здійснюється промисловим способом, їх існує три:

1. Контактний метод.
2. Нітрозний спосіб
3. Інші методи

Поговоримо докладно про кожного з них.

Контактний спосіб виробництва

Контактний спосіб виробництва – найпоширеніший, і він виконує такі завдання:

• Виходить продукт, який задовольняє потреби максимальної кількості споживачів.
• Під час виробництва скорочується шкода навколишнього середовища.

При контактному способі як сировина використовуються такі речовини:

• пірит (сірчаний колчедан);
• сірка;
• оксид ванадію (ця речовина викликає роль каталізатора);
• сірководень;
• сульфіди різних металів.

Перед запуском процесу виробництва сировину попередньо готують. Для початку в спеціальних дробильних установках колчедан піддається подрібненню, що дозволяє завдяки збільшенню площі дотику активних речовин прискорити реакцію. Пірит піддається очищенню: його опускають у великі ємності з водою, під час чого порожня порода та всілякі домішки спливають на поверхню. Наприкінці процесу їх прибирають.

Виробничу частину поділяють на кілька стадій:

1. Після дроблення колчедан очищають і відправляють у піч - там при температурі до 800 ° C відбувається його випалення. За принципом протитечії в камеру знизу йде подача повітря, що забезпечує перебування піриту в підвішеному стані. На сьогоднішній день, на цей процес витрачається кілька секунд, а раніше на випалення йшло кілька годин. У процесі випалу з'являються відходи як оксиду заліза, які видаляються, і надалі передаються підприємства металургійної промисловості. При випаленні виділяються водяні пари, гази O2 та SO2. Коли завершиться очищення від водної пари і дрібних домішок, виходить чистий оксид сірки і кисень.
2. На другій стадії під тиском відбувається екзотермічна реакція з використанням каталізатора ванадієвого. Запуск реакції починається при досягненні температури 420 °C, але її можуть підвищити до 550 °C з метою підвищення ефективності. У процесі реакції йде каталітичне окиснення і SO2 стає SO3.
3. Суть третьої стадії виробництва така: поглинання SO3 у поглинальній вежі, під час чого утворюється олеум H2SO4. У такому вигляді H2SO4 розливається в спеціальні ємності (вона не вступає в реакцію зі сталлю) і готова до зустрічі з кінцевим споживачем.

У ході виробництва, як ми вже говорили вище, утворюється багато теплової енергії, яка використовується з опалювальною метою. Багато підприємств з виробництва сірчаної кислоти встановлюють парові турбіни, які використовують пар, що викидається для вироблення додаткової електроенергії.

Нітрозний спосіб отримання сірчаної кислоти

Незважаючи на переваги контактного способу виробництва, при якому виходить концентрована і чиста сірчана кислота і олеум, досить багато H2SO4 отримують нітрозним способом. Зокрема, на суперфосфатних заводах.

Для виробництва H2SO4 вихідною речовиною, як у контактному, так і нітрозному способі виступає сірчистий газ. Його одержують спеціально для цих цілей за допомогою спалювання сірки або випалом сірчистих металів.

Переробка сірчистого газу в сірчисту кислоту полягає в окисленні двоокису сірки та приєднанні води. Формула виглядає так:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Але двоокис сірки з киснем не входить у безпосередню реакцію, тому за нітрозному методі окислення сірчистого газу здійснюють з допомогою оксидів азоту. Вищі оксиди азоту (мова йде про двоокиси азоту NO2, триокиси азоту NO3) при цьому процесі відновлюються до окису азоту NO, який згодом знову окислюється киснем до вищих оксидів.

Одержання сірчаної кислоти нітрозним способом у технічному плані оформлено у вигляді двох способів:

• Камерний.
• Баштового.

Нітрозний спосіб має ряд переваг та недоліків.

Недоліки нітрозного способу:

• Виходить 75% сірчана кислота.
• Якість продукції низька.
• Неповне повернення оксидів азоту (додавання HNO3). Їхні викиди шкідливі.
• У кислоті присутні залізо, оксиди азоту та інші домішки.

Переваги нітрозного методу:

• Собівартість процесу нижча.
• Можливість переробки SO2 на 100%.
• Простота апаратури.

Основні російські заводи з виробництва сірчаної кислоти

Річне виробництво H2SO4 у нашій країні веде численні шестизначними цифрами – це близько 10 мільйонів тонн. Провідними виробниками сірчаної кислоти у Росії є підприємства, які, крім цього, її основними споживачами. Йдеться про компанії, сферою діяльності яких є випуск мінеральних добрив. Наприклад, «Балаківські міндобрива», «Аммофос».

У Криму в Армянську працює найбільший виробник діоксиду титану на території Східної Європи "Кримський титан". Крім того, завод займається виробництвом сірчаної кислоти, мінеральних добрив, залізного купоросу і т.д.

Сірчану кислоту різних видів виробляють багато заводів. Наприклад, акумуляторну сірчану кислоту виробляють: Карабашмедь, ФКП Бійський олеумний завод, Святогор, Славія, Северхімпром і т.д.

Олеум виробляють ОХК Щекіноазот, ФКП Бійський олеумний завод, Уральська гірничо-металургійна компанія, ПО Киришинефтеоргсинтез і т.д.

Сірчану кислоту особливої ​​чистоти виробляють ОХК Щекіноазот, Компонент-Реактив.

Відпрацьовану сірчану кислоту можна купити на заводах ЗСС, Галополімер Кірово-Чепецьк.

Виробниками технічної сірчаної кислоти є Промсинтез, Хіпром, Святогір, Апатит, Карабашмедь, Славія, Лукойл-Пермнафтооргсинтез, Челябінський цинковий завод, електроцинк і т.д.

Через те, що колчедан є основною сировиною при виробництві H2SO4, а це відхід збагачувальних підприємств, його постачальниками виступають Норильська та Талнахська збагачувальні фабрики.

Лідерські світові позиції з виробництва H2SO4 займають США та Китай, на які припадає 30 млн. тонн і 60 млн. тонн відповідно.

Сфера застосування сірчаної кислоти

У світі щорічно споживається близько 200 мільйонів тонн H2SO4, з яких виробляється широкий спектр продукції. Сірчана кислота тримає пальму першості серед інших кислот за масштабами використання в промислових цілях.

Як ви вже знаєте, сірчана кислота є одним із найважливіших продуктів хімічної промисловості, тому сфера застосування сірчаної кислоти досить широка. Основні напрямки використання H2SO4 такі:

• Сірчану кислоту в колосальних обсягах використовують для виробництва мінеральних добрив, і на це йде близько 40% всього тоннажу. З цієї причини заводи, що виробляють H2SO4, будують поряд з підприємствами, що випускають добрива. Це сульфат амонію, суперфосфат тощо. При їх виробництві сірчана кислота береться у чистому вигляді (100% концентрація). Щоб зробити тонну аммофосу або суперфосфату, знадобиться 600 літрів H2SO4. Саме ці добрива здебільшого застосовуються у сільському господарстві.
• H2SO4 використовується для виробництва вибухових речовин.
• Очищення нафтопродуктів. Для отримання гасу, бензину мінеральних масел потрібне очищення вуглеводнів, що відбувається із застосуванням сірчаної кислоти. У процесі переробки нафти очищення вуглеводнів дана промисловість «забирає» цілих 30% світового тоннажу H2SO4. Крім того, сірчаною кислотою підвищують октанове число палива і при видобутку нафти обробляють свердловини.
• У металургійній промисловості. Сірчана кислота в металургії використовується для очищення від окалини та іржі дроту, листового металу, а також відновлення алюмінію при виробництві кольорових металів. Перед тим як покривати металеві поверхні міддю, хромом або нікелем, поверхня протравлюється сірчаною кислотою.
• При виробництві лікарських засобів.
• При виготовленні фарб.
• У хімічній промисловості. H2SO4 використовується при виробництві миючих засобів, етилового засобу, інсектицидів і т.д. і без неї ці процеси неможливі.
• Для отримання інших відомих кислот, органічних та неорганічних сполук, що використовуються у промислових цілях.

Солі сірчаної кислоти та їх застосування

Найважливіші солі сірчаної кислоти:

• Глауберова сіль Na2SO4 · 10H2O (кристалічний сульфат натрію). Сфера її застосування досить ємна: виробництво скла, соди, у ветеринарії та медицині.
• Сульфат барію BaSO4 використовується у виробництві гуми, паперу, білої мінеральної фарби. До того ж, він незамінний у медицині при рентгеноскопії шлунка. З нього роблять «барієву кашу» щодо цієї процедури.
• Сульфат кальцію CaSO4. У природі його можна зустріти у вигляді гіпсу CaSO4 · 2H2O та ангідриту CaSO4. Гіпс CaSO4 · 2H2O та сульфат кальцію застосовують у медицині та будівництві. З гіпсом при нагріванні до температури 150-170 °C відбувається часткова дегідратизація, внаслідок якої виходить палений гіпс, відомий нам як алебастр. Замішуючи алебастр з водою до консистенції рідкого тіста, маса швидко твердне і перетворюється на подобу каменю. Саме ця властивість алебастру активно використовується в будівельних роботах: з нього роблять зліпки та відливні форми. У штукатурних роботах алебастр незамінний як в'яжучий матеріал. Пацієнтам травматологічних відділень накладають спеціальні фіксуючі тверді пов'язки – робляться з урахуванням алебастру.
• Залізний купорос FeSO4 · 7H2O використовують для приготування чорнила, просочення дерева, а також у сільськогосподарській діяльності для знищення шкідників.
• Гальця KCr(SO4)2 · 12H2O , KAl(SO4)2 · 12H2O та ін. використовують у виробництві фарб і шкіряної промисловості (дублені шкіри).
• Мідний купорос CuSO4 · 5H2O багато хто з вас знає не з чуток. Це активний помічник у сільському господарстві при боротьбі з хворобами рослин та шкідниками – водним розчином CuSO4 · 5H2O протруюють зерно та обприскують рослини. Також його використовують для приготування деяких мінеральних фарб. А у побуті його використовують для виведення плісняви ​​зі стін.
• Сульфат алюмінію – його використовують у целюлозно-паперовій промисловості.

Сірчана кислота в розведеному вигляді застосовується як електроліт у свинцевих акумуляторах. До того ж, вона використовується для виробництва миючих засобів та добрив. Але в більшості випадків вона йде у вигляді олеуму – це розчин SO3 у H2SO4 (можна зустріти й інші формули олеуму).

Дивовижний факт! Олеум хімічно активніший, ніж концентрована сірчана кислота, але, незважаючи на це, він не вступає в реакцію зі сталлю! Саме тому його простіше транспортувати, ніж саму сірчану кислоту.

Сфера використання "королеви кислот" воістину масштабна, і складно розповісти про всі способи її застосування в промисловості. Також вона застосовується як емульгатор у харчовій промисловості, для очищення води, при синтезі вибухових речовин та безліч інших цілей.

Історія появи сірчаної кислоти

Хто з нас хоч раз не чув про мідний купорос? Так ось, його вивченням займалися ще в давнину, і в деяких роботах початку нової ери вчені обговорювали походження купоросів та їх властивості. Купороси вивчали грецький лікар Діоскорид, римський дослідник природи Пліній Старший, і у своїх працях вони писали про досліди. З медичною метою різні речовини-купороси застосовував древній лікар Ібн Сіна. Як використовувалися купороси в металургії, йшлося в роботах алхіміків Стародавньої Греції Зосими з Панополіса.

Найпершим способом отримання сірчаної кислоти є процес нагрівання алюмокалієвих галунів, і це є інформація в алхимической літературі XIII століття. У той час склад галунів і суть процесу була не відома алхімікам, але вже в XV столітті хімічним синтезом сірчаної кислоти почали цілеспрямовано займатися. Процес був таким: алхіміки обробляли суміш сірки та сульфіду сурми (III) Sb2S3 при нагріванні з азотною кислотою.

У середньовічні часи в Європі сірчану кислоту називали «купоросною олією», але потім назва змінилася на купоросні кислоти.

У XVII столітті Йоганн Глаубер внаслідок горіння калійної селітри та самородної сірки у присутності водяної пари отримав сірчану кислоту. В результаті окислення сірки селітрою виходив оксид сірки, що вступав у реакцію з парами води, і в результаті виходила рідина маслянистої консистенції. Це була купоросна олія, і ця назва сірчаної кислоти існує й досі.

Фармацевт із Лондона Уорд Джошуа в тридцяті роки XVIII століття застосовував цю реакцію для промислового виробництва сірчаної кислоти, але у середньовіччі її споживання обмежувалося кількома десятками кілограмів. Сфера використання була вузькою: для алхімічних дослідів, очищення дорогоцінних металів та в аптекарській справі. Концентрована сірчана кислота в невеликих обсягах використовувалася у виробництві спеціальних сірників, що містили бертолетову сіль.

На Русі тільки в XVII столітті з'явилася купоросна кислота.

В Англії в Бірмінгемі Джон Робак в 1746 адаптував зазначений вище спосіб отримання сірчаної кислоти і запустив виробництво. При цьому він використовував міцні великі освинцьовані камери, які були дешевшими за скляні ємності.

У промисловості цей спосіб тримав позиції майже 200 років, і в камерах отримували 65% сірчану кислоту.

Через час англійський Гловер та французький хімік Гей-Люссак удосконалили сам процес, і сірчана кислота почала виходити з концентрацією 78%. Але для виробництва, наприклад, барвників така кислота не пасувала.

На початку 19 століття були відкриті нові способи окислення сірчистого газу сірчаний ангідрид.

Спочатку це робили із застосуванням оксидів азоту, а потім використовували як каталізатор платину. Два ці методи окислення сірчистого газу вдосконалилися і далі. Окислення сірчистого газу на платинових та інших каталізаторах стало називатися контактним способом. А окислення цього газу окислами азоту отримало назву нітрозного способу отримання сірчаної кислоти.

Британський торговець оцтовою кислотою Перегрін Філіпс лише в 1831 році запатентував економічний процес для виробництва оксиду сірки (VI) і концентрованої сірчаної кислоти, і саме він на сьогоднішній день знайомий світу як контактний спосіб її отримання.

Виробництво суперфосфату почалося 1864 року.

У вісімдесяті роки дев'ятнадцятого століття Європі виробництво сірчаної кислоти досягло 1 мільйона тонн. Головними виробниками стали Німеччина та Англія, що випускають 72% від усього обсягу сірчаної кислоти у світі.

Перевезення сірчаної кислоти є трудомістким та відповідальним заходом.

Сірчана кислота відноситься до класу небезпечних хімічних речовин і при контакті зі шкірними покривами викликає найпотужніші опіки. До того ж, вона може спричинити хімічне отруєння людини. Якщо при транспортуванні не буде дотримано певних правил, то сірчана кислота через свою вибухонебезпечність може заподіяти чимало шкоди, як людям, так і навколишньому середовищу.

Сірчану кислоту присвоєно 8 клас небезпеки та перевезення повинні здійснювати спеціально навчені та підготовлені професіонали. Важливою умовою доставки сірчаної кислоти є дотримання спеціально розроблених Правил перевезення небезпечних вантажів.

Перевезення автомобільним транспортом здійснюється за такими правилами:

1. Під перевезення виготовляють спеціальні ємності з особливого сталевого сплаву, що не вступає в реакцію із сірчаною кислотою або титаном. Такі ємності не окислюються. Небезпечну сірчану кислоту перевозять у спеціальних сірчанокислотних хімічних цистернах. Вони відрізняються по конструкції і під час перевезення підбираються в залежності від виду сірчаної кислоти.
2. При перевезенні кислоти, що димиться, беруться спеціалізовані ізотермічні цистерни-термоси, в яких для збереження хімічних властивостей кислоти підтримується необхідний температурний режим.
3. Якщо перевозиться звичайна кислота, вибирається сірчанокислотна цистерна.
4. Перевезення сірчаної кислоти автотранспортом, таких як димна, безводна, концентрована, для акумуляторів, гловерна здійснюється у спеціальній тарі: цистернах, бочках, контейнерах.
5. Перевезенням небезпечного вантажу можуть займатися виключно водії, які мають на руках свідоцтво АДР.
6. Час у дорозі не має обмежень, тому що при перевезенні потрібно суворо дотримуватись допустимої швидкості.
7. При перевезенні будується спеціальний маршрут, який повинен пролягати, минаючи місця великого скупчення людей та виробничі об'єкти.
8. Транспорт повинен мати спеціальне маркування та знаки небезпеки.

Небезпечні властивості сірчаної кислоти для людини

Сірчана кислота є підвищеною небезпекою для людського організму. Її токсична дія настає не тільки при безпосередньому контакті зі шкірою, але при вдиханні її пари, коли відбувається виділення сірчистого газу. Небезпечний вплив поширюється на:

• Дихальну систему;
• Шкірні покриви;
• Слизові оболонки.

Інтоксикацію організму може посилити миш'як, який часто входить до складу сірчаної кислоти.

Важливо! Як ви знаєте, при дотику кислоти зі шкірою відбуваються сильні опіки. Не меншу небезпеку становить отруєння парами сірчаної кислоти. Безпечна доза вмісту сірчаної кислоти в повітрі дорівнює 0,3 мг на 1 квадратний метр.

Якщо на слизові покриви або на шкіру потрапляє сірчана кислота, з'являється сильний опік, що погано загоюється. Якщо за масштабом опік значний, у потерпілого розвивається опікова хвороба, яка може призвести навіть до смерті, якщо своєчасно не буде надано кваліфіковану медичну допомогу.

Важливо! Для дорослої людини смертельна доза сірчаної кислоти дорівнює лише 0,18 см на 1 літр.

Безперечно, «випробувати на собі» токсичну дію кислоти у звичайному житті проблематично. Найчастіше отруєння кислотою відбувається через нехтування технікою безпеки на виробництві під час роботи з розчином.

Може статися масове отруєння парами сірчаної кислоти внаслідок технічних неполадок на виробництві чи необережності, і відбувається масивний викид в атмосферу. Для запобігання таким ситуаціям працюють спеціальні служби, завдання яких контролювати функціонування виробництва, де використовується небезпечна кислота.

Які симптоми спостерігаються при інтоксикації сірчаною кислотою

Якщо кислота була прийнята всередину:

• Біль у галузі травних органів.
• Нудота та блювання.
• Порушення випорожнень, як результат сильних кишкових розладів.
• Сильне виділення слини.
• Через токсичний вплив на нирки, сеча стає червоною.
• Набряк гортані та горла. Виникають хрипи, осиплість. Це може призвести до смерті від задухи.
• На яснах з'являються бурі плями.
• Шкірні покриви синіють.

При опіку шкірних покривів можуть бути ускладнення, властиві для опікової хвороби.

При отруєнні парами спостерігається така картина:

• Опік слизової оболонки очей.
• Кровотеча з носа.
• Опік слизових оболонок дихальних шляхів. У цьому потерпілий відчуває сильний больовий симптом.
• Набряк гортані із симптомами задушення (брак кисню, шкіра синіє).
• Якщо отруєння сильне, то може бути нудота та блювання.

Важливо знати! Отруєння кислотою після прийому внутрішньо набагато небезпечніше, ніж інтоксикація від вдихання парів.

Перша допомога та терапевтичні процедури при ураженні сірчаною кислотою

Дійте за наступною схемою при контакті із сірчаною кислотою:

• Насамперед викличте швидку допомогу. Якщо рідина потрапила усередину, зробіть промивання шлунка теплою водою. Після цього дрібними ковтками знадобиться випити 100 г соняшникової або оливкової олії. Крім того, слід проковтнути шматочок льоду, випити молоко або палену магнезію. Це потрібно зробити для зниження концентрації сірчаної кислоти та полегшення стану людини.
• Якщо кислота потрапила у вічі, потрібно промити їх проточною водою, та був закапати розчином дикаїну і новокаїну.
• При попаданні кислоти на шкіру обпалене місце потрібно добре промити під проточною водою і накласти пов'язку з содою. Промивати потрібно близько 10-15 хвилин.
• При отруєнні парами потрібно вийти на свіже повітря, а також промити в міру доступності слизові водою, що постраждали.

В умовах стаціонару лікування залежатиме від площі опіку та ступеня отруєння. Знеболення здійснюють лише новокаїном. Щоб уникнути розвитку у сфері ураження інфекції, пацієнту підбирають курс антибіотикотерапії.

При шлунковій кровотечі вводиться плазма чи переливається кров. Джерело кровотечі можуть усувати оперативним шляхом.

1. Сірчана кислота в чистому 100% вигляді зустрічається в природі. Наприклад, в Італії на Сицилії в Мертвому морі можна побачити унікальне явище - сірчана кислота просочується прямо з дна! А відбувається ось що: пірит із земної кори служить у цьому випадку сировиною для її утворення. Це місце ще називають Озером смерті, і до нього бояться підлітати навіть комахи!
2. Після великих вивержень вулканів у земній атмосфері часто можна виявити краплі сірчаної кислоти, і в таких випадках «винуватка» може принести негативні наслідки для навколишнього середовища та спричинити серйозні зміни клімату.
3. Сірчана кислота є активним поглиначем води, тому її використовують як осушувач газів. У минулі часи, щоб у приміщеннях не запітнівали вікна, цю кислоту наливали в баночки і ставили між шибками віконних отворів.
4. Саме сірчана кислота – основна причина випадання кислотних дощів. Головна причина утворення кислотного дощу – забруднення повітря діоксидом сірки, і він при розчиненні у воді утворює сірчану кислоту. У свою чергу двоокис сірки виділяється при спалюванні викопного палива. У кислотних дощах, досліджуваних останніми роками, збільшився вміст азотної кислоти. Причина такого явища – зниження викидів двоокису сірки. Незважаючи на цей факт, основною причиною появи кислотних дощів і залишається сірчана кислота.

Ми пропонуємо вам відеодобірку цікавих дослідів із сірчаною кислотою.

Розглянемо реакцію сірчаної кислоти за її заливанні в цукор. На перших секундах попадання сірчаної кислоти в колбу із цукром відбувається потемніння суміші. Після кількох секунд субстанція набуває чорного кольору. Далі відбувається найцікавіше. Маса починає швидко рости і вилазити за межі колби. На виході отримуємо горду речовину, схожу на пористе деревне вугілля, що перевищує початковий об'єм у 3-4 рази.

Автор відео пропонує порівняти реакцію кока-коли з соляною кислотою та сірчаною кислотою. При змішуванні Кока-коли із соляною кислотою жодних візуальних змін не спостерігається, а ось при змішуванні із сірчаною кислотою Кока-кола починає закипати.

Цікаву взаємодію можна спостерігати при попаданні сірчаної кислоти на туалетний папір. Папір туалетний складається з целюлози. При попаданні кислоти молекули целюлози миттєво руйнуйся із виділенням вільного вуглецю. Подібне обвуглювання можна спостерігати при попаданні кислоти на деревину.

У колбу з концентрованою кислотою додаю маленький шматочок калію. На першій секунді відбувається виділення диму, після чого метал миттєво спалахує, спалахує і вибухає, обробляючись на шматочки.

У наступному досвіді при попаданні сірчаної кислоти на сірник відбувається її спалахування. У другій частині досвіду занурюють алюмінієву фольгу з ацетоном та сірником усередині. Відбувається миттєве нагрівання фольги з виділенням величезної кількості диму та повне її розчинення.

Цікавий ефект спостерігається при додаванні харчової соди до сірчаної кислоти. Сода миттєво забарвлюється у жовтий колір. Реакція протікає з бурхливим кипінням та збільшенням обсягу.

Всі вищенаведені досліди ми категорично не рекомендуємо проводити в домашніх умовах. Сірчана кислота дуже агресивна та токсична речовина. Подібні досліди необхідно проводити у спеціальних приміщеннях, обладнаних примусовою вентиляцією. Гази, що виділяються в реакціях із сірчаною кислотою, дуже токсичні і можуть спричинити ураження дихальних шляхів та отруєння організму. Крім того, подібні досліди проводять у засобах індивідуального захисту шкірних покривів та органів дихання. Бережіть себе!

Сірка є хімічним елементом, який знаходиться в шостій групі і третьому періоді таблиці Менделєєва. У цій статті ми докладно розглянемо її хімічні та отримання, використання тощо. У фізичну характеристику входять такі ознаки, як колір, рівень електропровідності, температура кипіння сірки тощо. буд. Хімічна описує її взаємодію Космосу з іншими речовинами.

Сірка з погляду фізики

Це тендітна речовина. За нормальних умов воно перебуває у твердому агрегатному стані. Сірка має лимонно-жовте забарвлення.

І здебільшого всі її сполуки мають жовті відтінки. У воді не розчиняється. Має низьку тепло-і електропровідність. Ці ознаки характеризують її як типовий неметал. Незважаючи на те, що хімічний склад сірки зовсім не складний, дана речовина може мати кілька варіацій. Все залежить від будови кристалічних ґрат, за допомогою яких з'єднуються атоми, молекул же вони не утворюють.

Отже, перший варіант – ромбічна сірка. Вона є найстійкішою. Температура кипіння сірки такого типу становить 445 градусів за шкалою Цельсія. Але для того, щоб ця речовина перейшла в газоподібний агрегатний стан, йому спочатку необхідно пройти рідке. Отже, плавлення сірки відбувається за температури, що становить сто тринадцять градусів Цельсія.

Другий варіант – моноклінна сірка. Вона є кристалами голчастої форми з темно-жовтим забарвленням. Плавлення сірки першого типу, а потім її повільне охолодження призводить до формування цього виду. Цей різновид має майже ті ж фізичні характеристики. Наприклад, температура кипіння сірки такого типу - ті самі чотириста сорок п'ять градусів. Крім того, є такий різновид цієї речовини, як пластична. Її отримують за допомогою виливання в холодну воду нагрітої майже до ромбічної кипіння. Температура кипіння сірки цього виду така ж. Але речовина має властивість тягнутися, як гума.

Ще одна складова фізичної характеристики, про яку хотілося б сказати, – температура займання сірки.

Цей показник може відрізнятися залежно від типу матеріалу та його походження. Наприклад, температура займання сірки технічної становить 190 градусів. Це досить низький показник. В інших випадках температура спалаху сірки може становити двісті сорок вісім градусів і навіть двісті п'ятдесят шість. Все залежить від того, з якого матеріалу вона була добута, яку має щільність. Але можна зробити висновок, що температура горіння сірки досить низька, в порівнянні з іншими хімічними елементами, це легкозаймиста речовина. Крім того, іноді сірка може поєднуватися в молекули, що складаються з восьми, шести, чотирьох або двох атомів. Тепер, розглянувши сірку з погляду фізики, перейдемо до наступного розділу.

Хімічна характеристика сірки

Даний елемент має порівняно низьку атомну масу, вона дорівнює тридцяти двох грамів на моль. Характеристика елемента сірка включає таку особливість даної речовини, як здатність володіти різним ступенем окислення. Цим вона відрізняється від, скажімо, водню чи кисню. Розглядаючи питання про те, якою є хімічна характеристика елемента сірка, неможливо не згадати, що він, залежно від умов, виявляє як відновлювальні, так і окисні властивості. Отже, по порядку розглянемо взаємодію цієї речовини з різними хімічними сполуками.

Сірка та прості речовини

Найпростішими є речовини, які мають у своєму складі лише один хімічний елемент. Його атоми можуть поєднуватися в молекули, як, наприклад, у випадку з киснем, а можуть і не з'єднуватися, як це буває у металів. Так, сірка може вступати у реакції з металами, іншими неметалами та галогенами.

Взаємодія з металами

Для здійснення такого процесу необхідна висока температура. За таких умов відбувається реакція приєднання. Тобто атоми металу поєднуються з атомами сірки, утворюючи у своїй складні речовини сульфіди. Наприклад, якщо нагріти два молі калію, змішавши їх з одним моль сірки, отримаємо один моль сульфіду даного металу. Рівняння можна записати у такому вигляді: 2К + S = K2S.

Реакція із киснем

Це спалювання сірки. Внаслідок цього процесу утворюється її оксид. Останній може бути двох видів. Тому спалювання сірки може відбуватися у два етапи. Перший - це коли з одного моль сірки та одного моль кисню утворюється один моль діоксиду сульфуру. Записати рівняння даної хімічної реакції можна так: S + О 2 = SO 2 . Другий етап – приєднання до діоксиду ще одного атома оксигену. Відбувається це, якщо додати до двох моль один моль кисню за умов високої температури. В результаті отримаємо два моль триоксиду сульфуру. Рівняння даної хімічної взаємодії має такий вигляд: 2SO 2 + О 2 = 2SO 3 . Внаслідок такої реакції утворюється сірчана кислота. Так, здійснивши два описані процеси, можна пропустити отриманий триоксид через струмінь водяної пари. І отримаємо рівняння подібної реакції записується наступним чином: SO3 + Н2О = H2SO4.

Взаємодія з галогенами

Хімічні як та інших неметалів, дозволяють їй реагувати з цією групою речовин. До неї належать такі сполуки, як фтор, бром, хлор, йод. Сірка реагує з будь-яким із них, за винятком останнього. Як приклад можна навести процес фторування аналізованого нами елемента таблиці Менделєєва. За допомогою розігріву згаданого неметалу з галогеном можна отримати дві варіації фториду. Перший випадок: якщо взяти один моль сульфуру та три моль фтору, отримаємо один моль фториду, формула якого SF 6 . Рівняння виглядає так: S + 3F2 = SF6. Крім того, є другий варіант: якщо взяти один моль сірки та два моль фтору, отримаємо один моль фториду з хімічною формулою SF 4 . Рівняння записується у такому вигляді: S + 2F 2 = SF 4 . Як бачите все залежить від пропорцій, в яких змішати компоненти. Точно так само можна провести процес хлорування сірки (також може утворитися дві різні речовини) або бромування.

Взаємодія з іншими простими речовинами

У цьому характеристика елемента сірка не закінчується. Речовина може вступати в хімічну реакцію з гідрогеном, фосфором і карбоном. Внаслідок взаємодії з воднем утворюється сульфідна кислота. В результаті її реакції з металами можна отримати їх сульфіди, які, у свою чергу, також отримують прямим шляхом взаємодії сірки з тим самим металом. Приєднання атомів гідрогену до атомів сульфуру відбувається лише в умовах дуже високої температури. При реакції сірки із фосфором утворюється її фосфід. Він має таку формулу: P 2 S 3. Для того, щоб отримати один моль даної речовини, потрібно взяти два моль фосфору і три моль сульфуру. При взаємодії сірки з вуглецем утворюється карбід аналізованого неметалу. Його хімічна формула має такий вигляд: CS 2 . Для того щоб отримати один моль цієї речовини, потрібно взяти один моль вуглецю і два моль сірки. Всі описані вище реакції приєднання відбуваються лише за умови нагрівання реагентів до високих температур. Ми розглянули взаємодію сірки із простими речовинами, тепер перейдемо до наступного пункту.

Сірка та складні сполуки

Складними називаються ті речовини, молекули яких складаються із двох (або більше) різних елементів. Хімічні властивості сірки дозволяють їй реагувати з такими сполуками як луги, а також концентрована сульфатна кислота. Реакції її з цими речовинами досить своєрідні. Спочатку розглянемо, що відбувається при змішуванні аналізованого неметалу зі лугом. Наприклад, якщо взяти шість моль і додати до них три моль сірки, отримаємо два моль сульфіду калію, один моль сульфіту даного металу та три моль води. Такого роду реакцію можна виразити наступним рівнянням: 6КОН + 3S = 2K 2 S + K2SO 3 + 3Н 2 О. За таким же принципом відбувається взаємодія, якщо додати Далі розглянемо поведінку сірки при додаванні до неї концентрованого розчину сульфатної кислоти. Якщо взяти один моль першої та дві моль другої речовини, отримаємо такі продукти: триоксид сірки у кількості три моль, а також воду – два моль. Ця хімічна реакція може здійснитися лише при нагріванні реагентів до високої температури.

Отримання неметалу, що розглядається.

Існує кілька основних способів, за допомогою яких можна видобути сірку з різноманітних речовин. Перший метод – виділення її з піриту. Хімічна формула останнього - FeS2. При нагріванні даної речовини до високої температури без доступу до неї кисню можна отримати інший сульфід заліза - FeS - та сірку. Рівняння реакції записується у такому вигляді: FeS 2 = FeS + S. Другий спосіб отримання сірки, який часто використовується в промисловості, - це спалювання сульфіду сірки за умови невеликої кількості кисню. У такому випадку можна отримати аналізований неметал і воду. Для проведення реакції потрібно взяти компоненти у молярному співвідношенні два до одного. В результаті отримаємо кінцеві продукти у пропорціях два до двох. Рівняння цієї хімічної реакції можна записати так: 2H 2 S + О 2 = 2S + 2Н 2 О. Крім того, сірку можна отримати в ході різноманітних металургійних процесів, наприклад, при виробництві таких металів, як нікель, мідь та інші.

Використання в промисловості

Найширше своє застосування аналізований нами неметал знайшов у хімічній галузі. Як згадувалося вище, тут він використовується отримання з нього сульфатної кислоти. Крім того, сірка застосовується як компонент для виготовлення сірників, завдяки тому, що є легкозаймистим матеріалом. Незамінна вона і при виробництві вибухових речовин, пороху, бенгальських вогнів та ін. Крім того, сірку використовують як один з інгредієнтів засобів для боротьби зі шкідниками. У медицині її застосовують як компонент при виготовленні ліків від шкірних захворювань. Також аналізована речовина використовується при виробництві різноманітних барвників. Крім того, її застосовують при виготовленні люмінофорів.

Електронна будова сірки

Як відомо, всі атоми складаються з ядра, в якому знаходяться протони - позитивно заряджені частинки - і нейтрони, тобто частинки, що мають нульовий заряд. Навколо ядра обертаються електрони, заряд яких є негативним. Щоб атом був нейтральним, у його структурі має бути однакова кількість протонів та електронів. Якщо ж останніх більше, то це вже негативний іон - аніон. Якщо ж навпаки – кількість протонів більша, ніж електронів – це позитивний іон, або катіон. Аніон сірки може виступати як кислотний залишок. Він входить до складу молекул таких речовин, як сульфідна кислота (сірководень) та сульфіди металів. Аніон утворюється в ході електролітичної дисоціації, яка відбувається при розчиненні речовини у воді. При цьому молекула розпадається на катіон, який може бути представлений у вигляді іона металу або водню, а також катіон - іон кислотного залишку або гідроксильної групи (ОН-).

Так як порядковий номер сірки в таблиці Менделєєва - шістнадцять, можна зробити висновок, що в її ядрі знаходиться саме така кількість протонів. Виходячи з цього, можна сказати, що і електронів, що обертаються довкола, теж шістнадцять. Кількість нейтронів можна дізнатися, відібравши від молярної маси порядковий номер хімічного елемента: 32 - 16 = 16. Кожен електрон обертається не хаотично, а за певною орбітою. Так як сірка - хімічний елемент, який відноситься до третього періоду таблиці Менделєєва, то й орбіт навколо три ядра. На першій з них розташовано два електрони, на другій – вісім, на третій – шість. Електронна формула атома сірки записується так: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Поширеність у природі

В основному аналізований хімічний елемент зустрічається у складі мінералів, які є сульфідами різноманітних металів. Насамперед це пірит - сіль заліза; також це свинцевий, срібний, мідний блиск, цинкова обманка, кіновар - сульфід ртуті. Крім того, сірка може входити і до складу мінералів, структура яких представлена ​​трьома та більш хімічними елементами.

Наприклад, халькопірит, мірабіліт, кізерит, гіпс. Можна розглянути кожен із них докладніше. Пірит - це сульфід ферум, або FeS 2 . Він має світло-жовте забарвлення із золотистим блиском. Даний мінерал можна часто зустріти як домішка в блакиті, яка широко використовується для виготовлення прикрас. Це з тим, що ці два мінерали часто мають загальне родовище. Мідний блиск - халькоцит, або халькозин - є синювато-сіра речовина, схожа на метал. і срібний блиск (аргентит) мають схожі властивості: вони обидва зовні нагадують метали, мають сіре забарвлення. Кіновар - це коричнево-червоний тьмяний мінерал із сірими вкрапленнями. Халькопірит, хімічна формула якого CuFeS 2 - золотисто-жовтий, його ще називають золотою обманкою. Цинкова обманка (сфалерит) може мати забарвлення від бурштинового до вогненно-жовтогарячого. Мірабіліт - Na 2 SO 4 x10H 2 O - прозорі чи білі кристали. Його ще називають застосовують у медицині. Хімічна формула кізериту - MgSO 4 xH 2 O. Він виглядає як білий або безбарвний порошок. Хімічна формула гіпсу - CaSO 4 x2H 2 O. Крім того, цей хімічний елемент входить до складу клітин живих організмів і є важливим мікроелементом.

Триоксид сірки, як правило, має вигляд безбарвної рідини. Він також може існувати у вигляді льоду, волокнистих кристалів чи газу. Коли триоксид сірки піддається впливу повітря, починає виділятись білий дим. Він є складовим елементом такої хімічно активної речовини, як концентрована сірчана кислота. Це прозора, безбарвна, масляниста та вельми агресивна рідина. Вона використовується у виробництві добрив, вибухових речовин, інших кислот, у нафтовій промисловості, у свинцево-кислотних акумуляторних батареях у автомобілях.

Концентрована сірчана кислота: властивості

Сірчана кислота добре розчиняється у воді, має корозійну дію на метали і тканини, при контакті обглинає деревину та більшість інших органічних речовин. Внаслідок тривалого впливу низької концентрації речовини або короткостроковій дії високої можуть мати несприятливі наслідки для здоров'я від вдихання.

Концентрована сірчана кислота використовується для виготовлення добрив та інших хімікатів, у переробці нафти, у виробництві чавуну та сталі та для багатьох інших цілей. Оскільки вона має досить високу температуру кипіння, вона може бути використана для випуску летких кислот з їх солей. Концентрована сірчана кислота має сильну гігроскопічну властивість. Її іноді використовують як сушильний агент для дегідратації (видалення води хімічним методом) багатьох сполук, наприклад, вуглеводів.

Реакції сірчаної кислоти

Концентрована сірчана кислота незвичайно реагує на цукор, залишаючи за собою ламку губчасту чорну масу з вуглецю. Подібна реакція спостерігається при впливі на шкіру, целюлозу та інші рослинні та тваринні волокна. Коли концентрована кислота поєднується з водою, виділяється велика кількість тепла, достатня для миттєвого кип'ятіння. Для розведення її слід додавати повільно холодну воду при постійному помішуванні, щоб обмежити накопичення тепла. Сірчана кислота реагує з рідиною, утворюючи гідрати із різко вираженими властивостями.

Фізичні характеристики

Рідина без кольору та запаху у розведеному розчині має кислий смак. Сірчана кислота є екстремально агресивною при впливі на шкіру та всі тканини організму, що при безпосередньому контакті викликає сильні опіки. У чистому вигляді H 2 SO4 не є провідником електрики, проте ситуація змінюється на протилежний бік з додаванням води.

Деякі властивості у тому, що молекулярна маса становить 98.08. Температура кипіння становить 327 градусів за Цельсієм, плавлення -2 градуси за Цельсієм. Сірчана кислота є сильною мінеральною кислотою та одним із головних продуктів хімічної промисловості через її широке комерційне застосування. Вона утворюється природним чином в результаті окиснення сульфідних матеріалів, таких як сульфід заліза.

Хімічні властивості сірчаної кислоти (H 2 SO4) проявляються в різних хімічних реакціях:

1. При взаємодії із лугами утворюються два ряди солей, у тому числі сульфати.
2. Реагує з карбонатами та гідрокарбонатами з утворенням солей та вуглекислого газу (СО 2).
3. На метали вона впливає по-різному, залежно від температури та ступеня розведення. Холодна та розбавлена ​​дає вихід водню, гаряча та концентрована дає викиди SO 2 .
4. На триоксид сірки (SO 3) та воду (Н 2 Про) розкладається при кип'ятінні розчин H 2 SO4 (концентрована сірчана кислота). Хімічні властивості включають роль сильного окислювача.

Пожежна небезпека

Сірчана кислота має високу реакційну здатність до займання дрібнодисперсних горючих матеріалів при контакті. При нагріванні починають виділятись високотоксичні гази. Вона є вибухонебезпечною та несумісною з величезною кількістю речовин. При підвищених температурах та тиску можуть відбуватися досить агресивні хімічні зміни та деформації. Може бурхливо реагувати з водою та іншими рідинами, що призводить до розбризкування.

Небезпека здоров'ю

Сірчана кислота роз'їдає всі тканини організму. Вдихання пари може призвести до серйозних пошкоджень легень. Поразка слизової очей може призвести до повної втрати зору. Контакт зі шкірою може спричинити важкі некрози. Навіть кілька крапель можуть бути фатальними, якщо кислота отримує доступ до трахеї. Хронічний вплив може спричинити трахеобронхіт, стоматит, кон'юнктивіт, гастрит. Можуть виникнути перфорації шлунка та перитоніт, що супроводжуються циркуляторним колапсом. Сірчана кислота є дуже їдкою речовиною, з якою слід поводитися з особливою обережністю. Ознаки та симптоми при впливі можуть бути важкими і включають слинотечу, сильну спрагу, утруднення ковтання, біль, шок та опіки. Блювотні маси, як правило, мають колір меленої кави. Гостра інгаляційна дія може призвести до чхання, осиплості голосу, задухи, ларингіту, задишки, подразнення дихальних шляхів та болю в грудях. Кровотечі з носа та ясен, набряк легень, хронічний бронхіт та пневмонія також можуть виникнути. Вплив на шкіру може призвести до серйозних больових опіків та дерматиту.

Перша допомога

1. Розмістити постраждалих на свіже повітря. Співробітники екстрених служб повинні уникати при цьому дії сірчаної кислоти.
2. Оцінити життєві показники, включаючи пульс та частоту дихання. Якщо пульс не виявляється, провести реанімаційні заходи, залежно від отриманих додаткових травм. Якщо дихання є й утрудненим, забезпечити респіраторну підтримку.
3. Зняти забруднений одяг якнайшвидше.
4. У разі потрапляння у вічі промивати теплою водою принаймні 15 хвилин, на шкіру - промити водою з милом.
5. При вдиханні отруйної пари потрібно прополоскати рот великою кількістю води, пити і самостійно викликати блювання забороняється.
6. Доставити постраждалих до лікувального закладу.

Сірчана кислота H 2 SO 4 молярна маса 98,082; безбарвна масляниста без запаху. Дуже сильна двоосновна кислота, при 18°С p K a 1 - 2,8, K 2 1,2 · 10 -2 pK a 2 1,92; довжини зв'язків S=O 0,143 нм, S-ОН 0,154 нм, кут HOSOH 104°, OSO 119°; кипить з розкладанням, утворюючи (98,3% H 2 SO 4 і 1,7% Н 2 Про з температурою кипіння 338,8 ° С; див. також табл. 1). Сірчана кислота, Що відповідає 100%-го змісту H 2 SO 4 має склад (%): H 2 SO 4 99,5%, HSO 4 - 0,18%, H 3 SO 4 + 0,14%, H 3 Про + 0 ,09%, H 2 S 2 O 7 0,04%, HS 2 O 7 0,05%. Змішується з SO 3 у всіх співвідношеннях. У водних розчинах сірчана кислотапрактично повністю дисоціює на Н + , HSO 4 - і SO 4 2-. Утворює H 2 SO 4 · n H 2 O, де n=1, 2, 3, 4 та 6,5.

розчини SO 3 в сірчаній кислоті називаються олеумом, вони утворюють дві сполуки H 2 SO 4 ·SO 3 і H 2 SO 4 ·2SO 3 . Олеум містить також піросерну кислоту, що виходить за реакцією: Н 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Одержання сірчаної кислоти

Сировиною для отримання сірчаної кислотислужать: S, сульфіди металів, H 2 S, що відходять теплоелектростанцій, сульфати Fe, Ca та ін. сірчаної кислоти: 1) сировини з отриманням SO2; 2) SO 2 до SO 3 (конверсія); 3) SO 3 . У промисловості застосовують два методи одержання сірчаної кислоти, що відрізняються способом окислення SO 2 - контактний з використанням твердих каталізаторів (контактів) і нітрозний - з оксидами азоту. Для отримання сірчаної кислотиконтактним способом на сучасних заводах застосовують ванадієві каталізатори, що витіснили Pt та оксиди Fe. Чистий V 2 O 5 має слабку каталітичну активність, що різко зростає в присутності лужних металів, причому найбільший вплив мають солі К. Промотируюча роль лужних металів обумовлена ​​утворенням низькоплавких піросульфованадатів (3К 2 S 2 О 7 · V 2 О 5 , 2К 2 S 2 7 · V 2 O 5 і K 2 S 2 O 7 ·V 2 O 5 розкладаються відповідно при 315-330, 365-380 і 400-405 °С). Активний компонент в умовах каталізу знаходиться у розплавленому стані.

Схему окислення SO 2 SO 3 можна представити наступним чином:

На першій стадії досягається рівновага, друга стадія повільна та визначає швидкість процесу.

Виробництво сірчаної кислотиіз сірки за методом подвійного контактування та подвійної абсорбції (рис. 1) складається з наступних стадій. Повітря після очищення від пилу подається газодувкою в сушильну вежу, де воно осушується 93-98%-ною сірчаною кислотоюдо вмісту вологи 0,01% за обсягом. Осушене повітря надходить у сірчану піч після попереднього підігріву в одному з теплообмінників контактного вузла. У печі спалюється сірка, що подається форсунками: S + О 2 = SO 2 + 297,028 кДж. Газ, що містить 10-14% за обсягом SO 2 охолоджується в котлі і після розведення повітрям до вмісту SO 2 9-10% за об'ємом при 420°С надходить в контактний апарат на першу стадію конверсії, яка протікає на трьох шарах каталізатора (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 кДж), після чого газ охолоджується у теплообмінниках. Потім газ, що містить 8,5-9,5% SO 3 при 200°С надходить на першу стадію абсорбції в абсорбер, зрошуваний і 98%-ний сірчаною кислотою: SO 3 + Н 2 О = Н 2 SO 4 + 130,56 кДж. Далі газ проходить очищення від бризок сірчаної кислоти, нагрівається до 420°З надходить на другу стадію конверсії, що протікає на двох шарах каталізатора. Перед другою стадією абсорбції газ охолоджується в економайзері і подається в абсорбер другого ступеня, 98%-ний зрошуваний сірчаною кислотою, а потім після очищення від бризок викидається в атмосферу.

1 – сірчана піч; 2 – котел-утилізатор; 3 – економайзер; 4 – пускова топка; 5, 6 – теплообмінники пускової топки; 7 – контактний апарат; 8 – теплообмінники; 9 – олеумний абсорбер; 10 – сушильна вежа; 11 та 12 - відповідно перший та другий моногідратні абсорбери; 13 – збірники кислоти.

1 - тарілчастий живильник; 2 - піч; 3 – котел-утилізатор; 4 – циклони; 5 – електрофільтри; 6 – промивні вежі; 7 – мокрі електрофільтри; 8 - віддувна вежа; 9 – сушильна вежа; 10 - бризкоуловлювач; 11 - перший моногідратний абсорбер; 12 – теплообмінники; 13 – контактний апарат; 14 – олеумний абсорбер; 15 - другий моногідратний абсорбер; 16 – холодильники; 17 – збірники.

1 – денітраційна вежа; 2, 3 - перша та друга продукційні вежі; 4 - окисна вежа; 5, 6, 7 – абсорбційні вежі; 8 – електрофільтри.

Виробництво сірчаної кислотиіз сульфідів металів (рис. 2) істотно складніше і складається з наступних операцій. Випал FeS 2 роблять у печі киплячого шару на повітряному дутті: 4FeS 2 + 11О 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 кДж. Випалювальний газ із вмістом SO 2 13-14%, що має температуру 900°С, надходить у котел, де охолоджується до 450°С. Очищення від пилу здійснюють у циклоні та електрофільтрі. Далі газ проходить через дві промивні вежі, зрошувані 40% і 10%. сірчаною кислотою. При цьому газ остаточно очищається від пилу, фтору та миш'яку. Для очищення газу від аерозолю сірчаної кислоти, що утворюється в промивних вежах, передбачені два ступені мокрих електрофільтрів. Після осушення в сушильній вежі, перед якою газ розбавляється до вмісту 9% SO 2 його газодувкою подають на першу стадію конверсії (3 шари каталізатора). У теплообмінниках газ підігрівається до 420°З завдяки теплу газу, що надходить із першої стадії конверсії. SO 2 окислений на 92-95% в SO 3 йде на першу стадію абсорбції в олеумний і моногідратний абсорбери, де звільняється від SO 3 . Далі газ із вмістом SO 2 ~ 0,5% надходить на другу стадію конверсії, яка протікає на одному або двох шарах каталізатора. Попередньо газ нагрівається в іншій групі теплообмінників до 420 ° С завдяки теплу газів, що йдуть з другої стадії каталізу. Після відділення SO 3 другої стадії абсорбції газ викидається в атмосферу.

Ступінь перетворення SO 2 SO 3 при контактному способі 99,7%, ступінь абсорбції SO 3 99,97%. Виробництво сірчаної кислотиздійснюють і в одну стадію каталізу, при цьому ступінь перетворення SO 2 SO 3 не перевищує 98,5%. Перед викидом в атмосферу газ очищають від SO 2 (див. ). Продуктивність сучасних установок 1500-3100 т/добу.

Сутність нітрозного методу (рис. 3) полягає в тому, що випалювальний газ після охолодження та очищення від пилу обробляють так званою нітрозою. сірчаною кислотою, В якій розчинені оксиди азоту SO 2 поглинається нітрозою, а потім окислюється: SO 2 + N 2 O 3 + Н 2 О = Н 2 SO 4 + NO. Що утворюється NO погано розчинний у нітрозі і виділяється з неї, а потім частково окислюється киснем у газовій фазі до NO 2 . Суміш NO і NO 2 знову поглинається сірчаною кислотоюі т.д. Оксиди азоту не витрачаються у нітрозному процесі та повертаються у виробничий цикл, внаслідок неповного поглинання їх сірчаною кислотоювони частково відносяться газами, що відходять. Переваги нітрозного методу: простота апаратурного оформлення, нижча собівартість (на 10-15% нижче за контактну), можливість 100%-ної переробки SO 2 .

Апаратурне оформлення баштового нітрозного процесу нескладно: SO 2 переробляється в 7-8 футерованих вежах з керамічною насадкою, одна з веж (порожниста) є регульованим окисним об'ємом. Башти мають збірники кислоти, холодильники, насоси, що подають кислоту напірні баки над вежами. Перед двома останніми вежами встановлюється хвостовий вентилятор. Для очищення газу від аерозолю сірчаної кислотислужить електрофільтр. Оксиди азоту, необхідні процесу, отримують з HNO 3 . Для скорочення викиду оксидів азоту в атмосферу та 100%-ної переробки SO 2 між продукційною та абсорбційною зонами встановлюється безнітрозний цикл переробки SO 2 у комбінації з водно-кислотним методом глибокого уловлювання оксидів азоту. Недолік нітрозного методу – низька якість продукції: концентрація сірчаної кислоти 75%, наявність оксидів азоту, Fe та ін домішок.

Для зменшення можливості кристалізації сірчаної кислотипри перевезенні та зберіганні встановлено стандарти на товарні сорти сірчаної кислотиконцентрація яких відповідає найнижчим температурам кристалізації. Зміст сірчаної кислотиу технічних сортах (%): баштова (нітрозна) 75, контактна 92,5-98,0, олеум 104,5, високопроцентний олеум 114,6, акумуляторна 92-94. Сірчану кислотузберігають у сталевих резервуарах обсягом до 5000 м 3 їх загальна ємність на складі розрахована на десятидобовий випуск продукції. Олеум та сірчану кислотуперевозять у сталевих залізничних цистернах. Концентровану та акумуляторну сірчану кислотуперевозять у цистернах із кислотостійкої сталі. Цистерни для перевезення олеуму покривають теплоізоляцією та перед заливкою олеум підігрівають.

Визначають сірчану кислотуколориметрично та фотометрично, у вигляді суспензії BaSO 4 - фототурбідиметрично, а також кулонометричним методом.

Застосування сірчаної кислоти

Сірчану кислоту застосовують у виробництві мінеральних добрив, як електроліт у свинцевих акумуляторах, для отримання різних мінеральних кислот і солей, хімічних волокон, барвників, димоутворюючих речовин та вибухових речовин, у нафтовій, металообробній, текстильній, шкіряній та ін галузях промисловості. Її використовують у промисловому органічному синтезі в реакціях дегідратації (отримання діетилового ефіру, складних ефірів), гідратації (етанол з етилену), сульфування (і проміжні продукти у виробництві барвників), алкілування (отримання ізооктану, поліетиленгліколю, капролактаму) та капролактаму. сірчаної кислоти- Виробництво мінеральних добрив. На 1 т Р 2 Про 5 фосфорних добрив витрачається 2,2-3,4 т сірчаної кислотиа на 1 т (NH 4) 2 SO 4 - 0,75 т сірчаної кислоти. Тому сірчанокислотні заводи прагнуть будувати в комплексі із заводами з виробництва мінеральних добрив. Світове виробництво сірчаної кислоти 1987 року досягло 152 млн. тонн.

Сірчана кислотаі олеум - надзвичайно агресивні речовини, що вражають дихальні шляхи, шкіру, слизові оболонки, викликають утруднення дихання, кашель, нерідко - ларингіт, трахеїт, бронхіт тощо. ГДК аерозолю сірчаної кислоти в повітрі робочої зони 1,0 мг/м 3 в атмосферному 0,3 мг/м 3 (максимальна разова) і 0,1 мг/м 3 (середньодобова). Вражаюча концентрація парів сірчаної кислоти 0,008 мг/л (експозиція 60 хв), смертельна 0,18 мг/л (60 хв). Клас небезпеки 2. Аерозоль сірчаної кислотиможе утворюватися в атмосфері в результаті викидів хімічних та металургійних виробництв, що містять оксиди S, та випадати у вигляді кислотних дощів.

Кожна людина на уроках хімії вивчала кислоти. Вона з них називається сірчаною кислотою та позначається НSO 4 . Про те, які властивості сірчаної кислоти, розповість наша стаття.

Фізичні властивості сірчаної кислоти

Чиста сірчана кислота або моногідрат - безбарвна масляниста рідина, яка застигає в кристалічну масу при температурі +10°С. Сірчана кислота, призначена для реакцій, містить 95% H 2 SO 4 має щільність 1,84г/см 3 . 1 літр такої кислоти важить 2 кг. Твердіє кислота при температурі -20°С. Теплоті плавлення 10,5 кДж/моль за нормальної температури 10,37°С.

Властивості концентрованої сірчаної кислоти різноманітні. Наприклад, при розчиненні цієї кислоти у воді буде виділено велику кількість теплоти (19ккал/моль) внаслідок утворення гідратів. Ці гідрати можна виділити з розчину за низьких температур у твердому вигляді.

Сірчана кислота – це один із найголовніших продуктів у хімічній промисловості. Вона призначена для виробництва мінеральних добрив (сульфат амонію, суперфосфат), різноманітних солей та кислот, миючих та лікарських засобів, штучних волокон, барвників, вибухових речовин. Також сірчана кислота має застосування в металургії (наприклад розкладання уранових руд), для очищення нафтопродуктів, для осушення газів і так далі.

Хімічні властивості сірчаної кислоти

Хімічні властивості сірчаної кислоти такі:

1. Взаємодія з металами:
   • розведена кислота розчиняє тільки ті метали, які стоять ліворуч від водню в ряді напруг, наприклад H 2 +1 SO 4 + Zn 0 = H 2 O + Zn +2 SO 4 ;
   • окисні властивості сірчаної кислоти великі. При взаємодії з різними металами (крім Pt, Au) вона може відновлюватися до H 2 S -2 , S +4 O 2 або S 0 наприклад:
   • 2H 2 +6 SO 4 + 2Ag 0 = S +4 O 2 + Ag 2 +1 SO 4 + 2H 2 O;
   • 5H 2 +6 SO 4 +8Na 0 = H 2 S -2 + 4Na 2 +1 SO 4 + 4H 2 O;
2. Концентрована кислота H 2 S +6 O 4 також реагує (при нагріванні) з деякими неметалами, перетворюючись при цьому на сполуки сірки з нижчим ступенем окислення, наприклад:
   • 2H 2 S +6 O 4 + З 0 = 2S +4 O 2 + C +4 O 2 + 2H 2 O;
   • 2H 2 S +6 O 4 + S 0 = 3S +4 O 2 + 2H 2 O;
   • 5H 2 S +6 O 4 + 2P 0 = 2H 3 P +5 O 4 + 5S +4 O 2 + 2H 2 O;
3. З основними оксидами:
   • H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O;
4. З гідроксидами:
   • Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;
   • 2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;
5. Взаємодія із солями при обмінних реакціях:
   • H 2 SO 4 + BaCl 2 = 2HCl + BaSO 4;

Освіта BaSO 4 (білого осаду, нерозчинного в кислотах) використовується для визначення цієї кислоти та розчинних сульфатів.

Моногідрат – це іонізуючий розчинник, що має кислотний характер. У ньому дуже добре розчиняти сульфати багатьох металів, наприклад:

• 2H 2 SO 4 + HNO 3 = NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -;
• HClO 4 + H 2 SO 4 = ClO 4 - + H 3 SO 4 + .

Концентрована кислота - це досить сильний окислювач, особливо при нагріванні, наприклад, 2H 2 SO 4 + Cu = SO 2 + CuSO 4 + H 2 O.

Діючи як окислювач, сірчана кислота, зазвичай, відновлюється до SO 2 . Але вона може бути відновлена ​​і до S і навіть до H 2 S, наприклад, H 2 S + H 2 SO 4 = SO 2 + 2H 2 O + S.

Моногідрат майже не може проводити електричний струм. І, навпаки, водні розчини кислоти – це добрі провідники. Сірчана кислота сильно поглинає вологу, тому її використовують для осушування різних газів. Як осушувач, сірчана кислота діє доти, доки над її розчином тиск водяної пари менший, ніж її тиск у газі, який осушують.

Якщо закип'ятити розведений розчин сірчаної кислоти, з нього забереться вода, при цьому температура кипіння підвищуватиметься до 337°С, наприклад, коли починають переганяти сірчану кислоту в концентрації 98,3%. І навпаки, з більш концентрованих розчинів випаровується зайвий сірчаний ангідрид. Пар киплячої при температурі 337°С кислоти частково розкладено SO 3 і H 2 O, які при охолодженні знову будуть з'єднані. Висока температура кипіння цієї кислоти підходить для використання її у виділенні легколетких кислот із їх солей при нагріванні.

Запобіжні заходи при роботі з кислотою

При поводженні із сірчаною кислотою необхідно бути гранично обережними. При попаданні цієї кислоти на шкіру шкіра стає білою, потім бурою і з'являється почервоніння. Навколишні тканини при цьому розпухають. При попаданні цієї кислоти на будь-яку ділянку тіла її необхідно швидко змити водою, а обпалене місце змастити розчином соди.

Тепер Ви знаєте, що сірчана кислота, властивості якої добре вивчені, просто незамінна для різноманітного виробництва та видобутку копалин.