Застосування сірчаної та сірчистої кислоти. Застосування сірчаної кислоти

Сірчана кислота- двоосновна кислота, яка виглядає як масляниста рідина і не має запаху. Хімічна речовина кристалізується за температури +10 °С. Твердий фізичний стан сірчана кислота набуває, коли знаходиться в середовищі з температурою -20 °С. Коли сірчана кислота вступає у реакцію з водою – виділяється велика кількість тепла. Області застосування сірчаної кислоти: промисловість, медицина, господарство.

Застосування сірчаної кислоти у промисловості

Харчова промисловість знайома із сірчаною кислотою у вигляді харчової добавки Е513. Кислота виступає як емульгатор. Ця харчова добавка використовується для виготовлення напоїв. З її допомогою регулюється кислотність. Крім їжі, Е513 входить до складу мінеральних добрив. Застосування сірчаної кислоти у промисловості має стала вельми поширеною. Промисловий органічний синтез використовує сірчану кислоту для наступних реакцій: алкілування, дегідратація, гідратація. За допомогою цієї кислоти відновлюється необхідна кількістьсмол на фільтрах, що використовуються на виробництві дистильованої води.

Застосування сірчаної кислоти у побуті

Сірчана кислота в домашніх умовах має попит серед автолюбителів. Процес приготування розчину електроліту для автомобільного акумулятора супроводжується додаванням сірчаної кислоти. Працюючи з цією кислотою слід пам'ятати про правила безпеки. У разі потрапляння кислоти на одяг чи відкриті ділянки шкіри, слід негайно промити їх проточною водою. Сірчана кислота, що розлилася на метал, може нейтралізуватися за допомогою вапна або крейди. Заправляючи автомобільний акумулятор необхідно дотримуватися певної послідовності: поступово додавати кислоту до води, а чи не навпаки. Коли вода вступає в реакцію із сірчаною кислотою відбувається сильне нагрівання рідини, що може призводити до її розбризкування. Тому варто бути особливо уважним, щоб рідина не потрапила на обличчя чи в очі. Кислота повинна зберігатися у щільно закритій ємності. Важливо, щоб хімічна речовина зберігалася у недоступному для дітей місці.

Застосування сірчаної кислоти у медицині

У медицині знайшлося широке застосування солей сірчаної кислоти. Наприклад, магній сульфат призначається людям з метою досягти проносного ефекту. Ще одним похідним сірчаної кислоти є натрій тіосульфат. Лікарський засіб використовується як протиотрута у разі відправлення наступними речовинами: ртуть, свинець, галогени, ціанід. Тіосульфат натрій разом із соляною кислотою використовується для лікування дерматологічних захворювань. Професор Дем'янович запропонував союз цих двох препаратів для лікування корости. У вигляді водного розчину, натрій тіосульфат вводять людям, які страждають на алергічні недуги.

Магнію сульфат має широкий спектр можливостей. Тому застосовується лікарями різних спеціальностей. Як спазмолітик магній сульфат вводять хворим при гіпертонічній хворобі. Якщо у людини є захворювання жовчного міхура, речовина вводиться всередину для поліпшення жовчовиділення. Застосування сірчаної кислоти у медицині як магнію сульфату в гінекологічної практиці зустрічається часто. Гінекологи допомагають породіллям за допомогою введення сульфату магнію внутрішньом'язово, таким способом вони знеболюють пологи. Крім всіх вище зазначених властивостей, магній сульфат має антисудомний ефект.

Застосування сірчаної кислоти у виробництві

Сірчана кислота, області застосування якої різноманітні, використовується також при виробництві мінеральних добрив. Для зручнішого співробітництва, заводи, що займаються виробництвом сірчаної кислоти та мінеральних добрив, в основному розташовані поблизу один від одного. Цей момент створює безперервне виробництво.

Застосування сірчаної кислоти у виготовленні барвників та синтетичних волокон посідає друге місце за поширеністю після виробництва мінеральних добрив. Багато галузей промисловості використовують сірчану кислоту в деяких процесах з виробництва. Застосування сірчаної кислоти знайшло попит у побуті. Люди користуються хімічною речовиною обслуговування своїх автомобілів. Придбати сірчану кислоту можна у магазинах, що мають спеціалізацію з продажу хімічних речовин, у тому числі у нас на засланні . Сірчана кислота транспортується відповідно до правил перевезення подібного вантажу. Залізничний чи автомобільний транспорт перевозить кислоту у відповідних ємностях. У першому випадку як ємність виступає цистерна, у другому - бочка або контейнер.

Сірчана кислота (H2SO4) – це одна з найїдкіших кислот і небезпечних реагентів, відомих людині, особливо у 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 одним з основних хімічних сполукі займає лідируючі позиції щодо обсягу виробництва в 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 світіобчислення 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 кількостіспоживачів.
• 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 у вигляді оксиду заліза, які видаляються, і надалі передаються на 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 SO.
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 видіввиробляють 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 промисловостітому область 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 в більшості випадків застосовуються в 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 в харчової промисловості, для очищення води, при синтезі вибухових речовин та безлічі 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 почала нової еривчені обговорювали походження купоросів та його 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 у роботах алхіміків Стародавню ГреціюЗосими 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 у XV столітті хімічним синтезомсірчаної кислоти почали займатися цілеспрямовано. 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 отруєнняпарами 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 всередину, зробіть промивання шлунка теплою водою. Після цього дрібними ковтками знадобиться випити 100 грамів 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 потерпілих слизові води.

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 у таких випадках «винуватця» може принести негативні наслідкидля навколишнього середовища та стати причиною серйозних змін 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 причинаутворення 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, що досліджуються за 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 дослідівіз 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 в 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!

ВИЗНАЧЕННЯ

Безводна сірчана кислотаявляє собою важку, в'язку рідину, яка легко змішується з водою в будь-якій пропорції: взаємодія характеризується виключно великим екзотермічним ефектом (~880 кДж/моль при нескінченному розведенні) і може призвести до вибухового закипання та розбризкування суміші, якщо воду додавати до кислоти; тому так важливо завжди використовувати зворотний порядок приготування розчинів і додавати кислоту у воду, повільно і при перемішуванні.

Деякі фізичні властивості сірчаної кислоти наведені у таблиці.

Безводна H 2 SO 4 — чудове з'єднання з надзвичайно високою діелектричною проникністю і дуже високою електропровідністю, яка обумовлена ​​іонною автодисоціацією (автопротолізом) з'єднання, а також естафетним механізмом провідності з перенесенням протона, що забезпечує протікання електричного струмучерез в'язку рідину з більшим числомводневих зв'язків.

Таблиця 1. Фізичні властивостісірчаної кислоти.

Одержання сірчаної кислоти

Сірчана кислота - найважливіший промисловий хімікат і найдешевша з вироблених у великому обсязі кислот у будь-якій країні світу.

Концентровану сірчану кислоту («купоросне масло») спочатку отримували нагріванням «зеленого купоросу» FeSO 4 ×nH 2 O та витрачали у великій кількості на отримання Na 2 SO 4 та NaCl.

У сучасному процесі отримання сірчаної кислоти використовується каталізатор, що складається з оксиду ванадію(V) з добавкою сульфату калію на носії діоксиду кремнію або кизельгуру. Діоксид сірки SO 2 отримують спалюванням чистої сірки або при випалюванні сульфідної руди (насамперед піриту або руд Сі, Ni і Zn) у процесі вилучення цих металів. Потім SO 2 окислюють до триоксиду, а потім шляхом розчинення у воді отримують сірчану кислоту:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0 - 297 кДж/моль);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9,8 кДж/моль);

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 кДж/моль).

Хімічні властивості сірчаної кислоти

Сірчана кислота – сильна двоосновна кислота. По першому ступені в розчинах невисокої концентрації вона дисоціює практично націло:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 - .

Дисоціація по другому ступеню

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

протікає меншою мірою. Константа дисоціації сірчаної кислоти по другому ступені, виражена через активність іонів, K 2 = 10 -2 .

Як двоосновна кислота, сірчана кислота утворює два ряди солей: середні і кислі. Середні солі сірчаної кислоти називаються сульфатами, а кислі – гідросульфатами.

Сірчана кислота жадібно поглинає пари води і тому часто застосовується для осушення газів. Здібністю поглинати воду пояснюється і обвуглювання багатьох органічних речовин, що особливо відносяться до класу вуглеводів (клітковина, цукор і т.д.), при дії на них концентрованої сірчаної кислоти. Сірчана кислота забирає від вуглеводів водень та кисень, які утворюють воду, а вуглець виділяється у вигляді вугілля.

Концентрована сірчана кислота, особливо гаряча, енергійний окислювач. Вона окислює HI і HBr (але не HCl) до вільних галогенів, вугілля - до CO 2 , сірку - до SO 2 . Зазначені реакції виражаються рівняннями:

8HI + H 2 SO 4 = 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;

2HBr + H 2 SO 4 = Br 2 + SO 2 + 2H 2 O;

C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O.

Взаємодія сірчаної кислоти з металами протікає по-різному залежно від її концентрації. Розведена сірчана кислота окислює своїм іоном водню. Тому вона взаємодіє тільки з тими металами, які стоять у ряді напруги тільки до водню, наприклад:

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2.

Однак свинець не розчиняється в розведеній кислоті, оскільки сіль, що утворюється PbSO 4 нерозчинна.

Концентрована сірчана кислота є окислювачем з допомогою сірки (VI). Вона окислює метали, що стоять у ряді напруги до срібла включно. Продукти її відновлення можуть бути різними залежно від активності металу та умов (концентрація кислоти, температура). При взаємодії з малоактивними металами, наприклад міддю, кислота відновлюється до SO 2:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

При взаємодії з активнішими металами продуктами відновлення можуть бути як діоксид, так і вільна сірка і сірководень. Наприклад, при взаємодії з цинком можуть протікати реакції:

Zn+2H2SO4=ZnSO4+SO2+2H2O;

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O;

4Zn+5H2SO4=4ZnSO4+H2S+4H2O.

Застосування сірчаної кислоти

Застосування сірчаної кислоти змінюється від країни до країни та від десятиліття до десятиліття. Так, наприклад, у США нині головна сфера споживання H 2 SO 4 — виробництво добрив (70%), за ним йдуть хімічне виробництво, металургія, очищення нафти (~5% у кожній області). У Великобританії розподіл споживання по галузях інше: тільки 30% виробленої H 2 SO 4 використовується у виробництві добрив, натомість 18% йде на фарби, пігменти та напівпродукти виробництва барвників, 16% на хімічне виробництво, 12% на отримання мила та миючих засобів, 10 % на виробництво натуральних та штучних волокон та 2,5% застосовується в металургії.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Завдання	Визначте масу сірчаної кислоти, яку можна одержати з однієї тонни піриту, якщо вихід оксиду сірки (IV) реакції випалу становить 90%, а оксиду сірки (VI) реакції каталітичного окислення сірки (IV) - 95% від теоретичного.
Рішення	Запишемо рівняння реакції випалу піриту: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 . Розрахуємо кількість речовини піриту: n(FeS 2) = m(FeS 2) / M(FeS 2); M(FeS 2) = Ar(Fe) + 2×Ar(S) = 56 + 2×32 = 120г/моль; n(FeS 2) = 1000 кг/120 = 8,33 кмоль. Оскільки в рівнянні реакції коефіцієнт при діоксиді сірки вдвічі більший, ніж коефіцієнт при FeS 2 то теоретично можлива кількість речовини оксиду сірки (IV) дорівнює: n(SO 2) theor = 2×n(FeS 2) = 2×8,33 = 16,66 кмоль. А практично отримана кількість моль оксиду сірки (IV) складає: n(SO 2) pract = η × n(SO 2) theor = 0,9 × 16,66 = 15 кмоль. Запишемо рівняння реакції окислення оксиду сірки (IV) до оксиду сірки (VI): 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 . Теоретично можлива кількість речовини оксиду сірки (VI) дорівнює: n(SO 3) theor = n(SO 2) pract = 15 кмоль. А практично отримана кількість моль оксиду сірки (VI) становить: n(SO 3) pract = η × n(SO 3) theor = 0,5 × 15 = 14,25 кмоль. Запишемо рівняння реакції отримання сірчаної кислоти: SO3 + H2O = H2SO4. Знайдемо кількість речовини сірчаної кислоти: n(H 2 SO 4) = n(SO 3) pract = 14,25 кмоль. Вихід реакції становить 100%. Маса сірчаної кислоти дорівнює: m(H 2 SO 4) = n(H 2 SO 4) × M(H 2 SO 4); M(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 г/моль; m(H 2 SO 4) = 14,25×98 = 1397 кг.
Відповідь	Маса сірчаної кислоти дорівнює 1397 кг.

(сірчана кислота, IUPAC - дигідрогенсульфат,застаріла назва купоросна олія)- з'єднання сірки з формулою H 2 SO 4. Безбарвна масляниста, дуже в'язка та гігроскопічна рідина. Сірчана кислота - одна з найсильніших неорганічних кислот і дуже їдкою та небезпечною. Ця кислота утворює два ряди солей: сульфати та гідрогенсульфати, в яких порівняно із сірчаною кислотою замінюються один або два атоми водню на катіони металів. Сірчана кислота одна із найважливіших технічних речовин у світі і лідирує за кількістю виробництва. Вона використовується переважно у формі водних розчинів для виробництва добрив, а також інших неорганічних кислот.

Історія

(або стару назву - купоросна олія) була відома з давніх-давен. Перші згадки про неї можна знайти в текстах алхіміка Джабір ібн Хайянь 8-го століття. Можливі методи виробництва описані у працях Альберта Великого (1200–1280) та Василя Валентина (1600). В основі цього методу лежить утворення кислоти з хальканинту та галуну. Застаріла назва походить від застарілої назви мінералів, з яких вона купувалась — купоросу. Перші наукові дослідження за допомогою сірчаної кислоти провів Йоганн Рудольф Ґляубер. Він провів реакцію між сірчаною кислотою та сіллю і отримав соляну кислоту та сіль, яку було названо на його честь — глауберову сіль. Методи, в яких були використані сульфати, були дуже складними та дорогими. Для отримання великих кількостей цієї речовини у 18-му столітті розробили процес, в якому використовувалося спалювання сірки та селітри у скляній тарі. Так як скляні судини були дуже крихкими, то перша реакція була проведена в 1746 Джоном Робак в свинцевих контейнерах. Сірчана кислота створена методом Джона Робака мала концентрацію лише 35-40%. Пізніше покращення методу французьким хіміком Жозефом Луї Гей-Люссаком та англійським Джоном Гловером дало вихід речовини 78% концентрації. Тим не менш, деякі барвники та інші хімічні речовини потребують більш концентрованого продукту. Протягом 18 століття сірчана кислота виходила сухою перегонкою мінералів, процес схожий на оригінальні алхімічні процеси. Пірит (дисульфід заліза, FeS 2) нагрівали в повітрі для отримання заліза (II) сульфат, FeSO 4, який окислюється при подальшому нагріванні до заліза (III) сульфат Fe 2 (SO 4) 3, який при нагріванні до 480 ° С, розкладається до заліза (III) оксид та триоксиду сірки, який може бути використаний для отримання сірчаної кислоти у будь-якій концентрації. У 1831 році британський купець Перегрін Філліпс запатентував контактний процес, який був набагато економічніший. Сьогодні майже вся сірчана кислота у світі виробляється з використанням цього методу.

Знаходження у природі

Земля

Вільна сірчана кислота зустрічається у природі дуже рідко. В атмосфері вона утворюється з діоксиду сірки, який утворюється при згорянні речовин, що містять сірки або вулканічних вивержень. Діоксид сірки окислюється гідроксильними радикалами та киснем з утворенням триоксиду сірки, який, вступаючи в реакцію з атмосферною вологою, утворює кислоту. У кислотних дощах вона виступає у розбавленому вигляді. Невелику кількість вільної сірчаної кислоти можна знайти в деяких вулканічних джерелах, які називаються сольфатари. Найбільша кількість сірчаної кислоти у світі містить озеро у кратері вулкана Іджен в Індонезії. На відміну від вільної кислоти, її солі, зокрема сульфати, зустрічається в природі набагато частіше. Існує багато різних мінералів сульфатів. Серед них найбільш відомими та важливими є гіпс (CaSO 4 · 2 H 2 O), барит (BaSO 4), Халькантит (CuSO 4 · 5 H 2 O) та глауберова сіль (Na 2 SO 4 · 10 H 2 O).

Знаходження поза землею

Сірчана кислота знаходиться за межами Землі у верхніх шарах атмосфери Венери. Вона утворюється в результаті фотохімічних реакцій діоксиду сірки та води, що утворюють краплі 80-85% кислоти. У більш глибоких шарах, кислота розпадається через високу температуру знову на діоксид сірки, і воду, які піднімаючись вгору знову можуть утворювати сірчану кислоту. Інфрачервоні спектри, які були отримані апаратом Галілео, показують різні ступені поглинань на супутнику Юпітера, які були віднесені до одного або кількох видів гідратів сірчаної кислоти.

Виробництво

Сировиною для виробництва сірчаної кислоти є елементарна сірка, яку отримують у величезних кількостях на нафто- та газовопереробних заводах, із сірководню, за допомогою процесу, який відомий як процес Клауса. Потім сірку оксилюють до діоксиду сірки:

Реакція сірки із киснем

Ще одним джерелом діоксиду сірки є виплавки руд, що містять сірку. Прикладами є мідні, цинкові та свинцеві сульфіди. Діоксид сірки утворюється при випаленні з киснем повітря.

Реакція при випаленні сульфіду цинку

У 1999 році в Європі було випалено близько 3 млн. тонн піриту для виробництва сірчаної кислоти. В Азії ця цифра більша, оскільки і запаси його більші. Для бідних ресурсами країн, які мають ні сірки, ні сульфідних руд, існує процес Мюллера-Кюне. У цьому процесі діоксид сірки утворюється при випалюванні гіпсу та вугілля в печі. Цей процес можна зробити прибутковим, якщо в піч додавати пісок і глину для утворення цементу як побічний продукт. Для подальшого виробництва потрібен сірчаний ангідрид. При низьких температурах реакція проходить повільно, оскільки вимагає порівняно рідкісних у газовій фазі потрійних зіткнень, а при високих рівновагах зміщено у бік розкладання сірчаного ангідриду. Тому проведення цієї реакції потрібні каталізатори. На ранніх порах використовували платину, пізніше перейшли на ванадієвий ангідрид V 2 O 5 або ванадати лужних металів KVO 3.

Окислення діоксиду сірки до триоксиду

Триоксид сірки розбавляється у воді відразу ж: через занадто бурхливу початкову реакцію в контакті з водою утворюється плівка туману сірчаної кислоти, що перешкоджає подальшій реакції. Спочатку його вводять у концентровану сірчану кислоту, цей розчин називають олеумом. Потім олеум розчиняють у воді до утворення сірчаної кислоти.

Розчинення сірчаного ангідриту в концентрованій сірчаній кислоті зі створення дисульфатної кислоти Розчинення дисульфатної кислоти у воді

В останні роки виробництво сірчаної кислоти зросло в основному в Китаї, в той час як європейських країнах, Виробництво скоротилося.

У домашніх умовах невеликі кількості розведеної сірчаної кислоти можна отримати електролізом розчину мідного купоросу зі свинцевим анодом (напруга має бути вище 2 В через велику перенапругу виділення кисню на двоокису свинцю, який утворюється на поверхні анода, але не більше 5 В, щоб не перегрівати ).

Фізичні властивості

Майже вся 99% сірчана кислота втрачає SO 3 під час кипіння з утворенням 98,3% кислоти. 98% кислота є стабільною при зберіганні і зазвичай також називається концентрованою. Інші концентрації використовуються для різних цілей. Дані про різні концентрації:

Хімічно чиста сірчана кислота є важкою безбарвною маслянистою рідиною. Продають, як правило, 96,5% - ний водний розчин щільністю 1,84 г / см 3 або так званий «олеум», тобто розчин SO 3 в H 2 SO 4. У воді H 2 SO 4 розчиняється дуже добре (змішується з водою у необмежених кількостях). При цьому виділяється тепло, розчин дуже сильно нагрівається (аж до кипіння води). Тому при додаванні води до концентрованої сірчаної кислоти остання розбризкується внаслідок швидкого перетворення води на пару. Тому при розведенні концентрованої H 2 SO 4 треба кислоту вливати у воду (а не навпаки!) тонким струменем при ретельному перемішуванні розчину скляною паличкою. Концентрована сірчана кислота як і чиста вода погано проводить струм внаслідок малої дисоціації, питома електропровідність 1,044 · 10 -2 S/см

Хімічні властивості

Дисоціація у водному розчині йде у кілька етапів:

Перший етап дисоціації; K 2 = 2.4 x 6 жовтня (сильна кислота)

Це значення кислотності взяте як основне щодо суперкислот.

Друга стадія дисоціації; K 1 = 1,0 x 10 -2

Сірчана кислота руйнує також багато органічних речовин, зокрема вуглеводи — дерево, папір, бавовняні тканини, цукор тощо. Руйнування цих речовин пояснюється тим, що концентрована сірчана кислота забирає від них водень та кисень у вигляді води, а вуглець залишається у вигляді пористого вугілля. При дії розведеної сірчаної кислоти на метали, які в електрохімічному ряду активності металів розташовані зліва водню, виділяється водень. Концентрована сірчана кислота має сильний окисний ефект і здатна реагувати, при нагріванні, навіть із шляхетними металами, такими як мідь, ртуть та срібло, хоча при цьому вона не взаємодіє із залізом. Тому для перевезення концентрованої сірчаної кислоти використовують залізні цистерни.

Реакція міді з концентрованою сірчаною кислотою

Застосування

Сірчана кислота є дуже важливим товаром хімічної промисловості та є індикатором її промислової потужності. Світове виробництво 2004 року становило близько 180 млн тонн, за наступного географічному розподілі: Азія 35%, Північна Америка 24%, Африка 11%, Західна Європа 10%, Східна Європа та Росія 10%, Австралія та Океанія 7%, Південна Америка 7%. Більшість виробленої кислоти (~ 60%) витрачається виробництво добрив, суперфосфату фосфату амонію, сульфатів, сульфату амонію. Близько 20% використовується в хімічній промисловості для миючих засобів, синтетичних смол, барвників, фармацевтичних препаратів, інсектицидів, антифризу, а також для різних технічних процесів. Близько 6% використовують для виробництва пігментів, фарб, емалей, друкарських фарб. Використовується також як осушувач газів.

Електроліт

Сірчана кислота діє як електроліт у свинцево-кислотних акумуляторах:

На аноді:

Pb + 3 SO2-4 ⇌ PbSO 4 + 2 e

На катоді:

PbO 2 + 4 H + + SO2-4 + 2 e - ⇌ PbSO 4 + 2 H 2 O

Pb + PbO 2 + 4 H + + 2 SO2-4 ⇌ 2 PbSO 4 + 2 H 2 O

Каталізатор

Сірчана кислота використовується також для інших цілей у хімічній промисловості. Наприклад, вона є кислотним каталізатором для перетворення циклогексанону окси в капролактам, який використовується для виготовлення капрону. Вона використовується для виготовлення соляної кислотиіз солі. Сірчана кислота використовується в нафтопереробній промисловості, як каталізатор реакції ізобутану і ізобутилену, для утворення ізооктану, сполуки, має еталонне октанове число, і придатної для створення високооктанового бензину без металовмісних присадок.

Безпека

Сірчана кислота їдка, хоча через значну в'язкість опік може статися достатньо для змивання кислоти, що потрапила на шкіру. У цьому сенсі небезпечніші олеум і хлорсульфонова кислота, які можуть швидко наносити сильні опіки. За корозійними властивостями менш небезпечна, ніж соляна або азотна кислотаоскільки менш летке і дуже активний окислювач при нормальних температурах. Найбільш небезпечним є потрапляння на відкриті слизові оболонки. Попадання в очі може статися при спробі розведення концентрованої кислоти доливання до неї води (пряме порушення правил поводження з концентрованою сірчаною кислотою), вода закипає і розбризкується разом з кислотою. Уражені ділянки промивають великою кількістюводи та 5% розчином питної соди.

Зображення на тему

Сірчана кислота, H2SO4, сильна двоосновна кислота, що відповідає вищого ступеняокиснення сірки (+6). За звичайних умов - важка масляниста рідина без кольору та запаху. У техніці сірчану кислоту називають її суміші як із водою, і з сірчаним ангідридом. Якщо молярне відношення SO3: Н2О менше 1, то це водний розчин сірчаної кислоти, якщо більше 1 - розчин SO3 в сірчаній кислоті.

Природні поклади самородної сірки порівняно невеликі. Загальний вміст сірки в земної корискладає 0,1%. Сірка міститься в нафті, кам'яному вугіллі, горючих та паливних газах. Найчастіше сірка зустрічається у природі у вигляді сполук з цинком, міддю та іншими металами. Слід зазначити, що частка колчедану і сірки у загальному балансі сірчанокислотної сировини поступово зменшується, а частка сірки, що видобувається з різних відходів, поступово зростає. Можливості отримання сірчаної кислоти з відходів дуже значні. Використання відхідних газів кольорової металургії дозволяє отримувати, без спеціальних витрат у сірчанокислотних системах на випал сірковмісної сировини.

Фізичні та Хімічні властивостісірчаної кислоти

Стовідсоткова H2SO4 (SO3 х H2O) називається моногідрат. З'єднання не димить, у концентрованому вигляді не руйнує чорні метали, будучи при цьому однією з найсильніших кислот;

• речовина згубним чином діє на рослинні та тваринні тканини, забираючи і їх воду, внаслідок чого вони обвугливаються.
• кристалізується при 10,45";
• tkіп 296,2 "З;
• густина 1,9203 г/см3;
• теплоємність 1,62 дж/г.

Сірчана кислотазмішується з Н2О та SO3 у будь-яких співвідношеннях, утворюючи сполуки:

• H2SO4 х 4 H2O (tпл - 28,36 "С),
• H2SO4 х 3 H2O (tпл - 36,31 "С),
• H2SO4 х 2 H2O (tпл - 39,60 "С),
• H2SO4 х H2O (tпл - 8,48 "С),
• H2SO4 х SO3 (H2S2O7 - двосерна або піросерна кислота, tпл 35,15 "С) - олеум,
• H2SO х 2 SO3 (H2S3O10 - трисерна кислота, tпл 1,20"C).

При нагріванні та кипінні водних розчинів сірчаної кислоти, що містять до 70% H2SO4, у парову фазу виділяються лише пари води. Над більш концентрованими розчинами з'являються пари сірчаної кислоти. Розчин 98,3% H2SO4 (азеотропна суміш) при кипінні (336,5"С) повністю переганяється. Сірчана кислота, що містить понад 98,3% H2SO4, при нагріванні виділяє пари SO3.
Концентрована сірчана кислота – сильний окислювач. Вона окислює HI та НВг до вільних галогенів. При нагріванні окислює всі метали, крім Au та платинових металів (за винятком Pd). На холоді концентрована сірчана кислота пасивує багато металів, зокрема РЬ, Cr, Ni, сталь, чавун. Розведена сірчана кислота реагує з усіма металами (крім РЬ), що передують водню в ряді напрузі, наприклад: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н2.

Як сильна кислота H2SO4 витісняє слабкіші кислоти з їх солей, наприклад борну кислоту з бури:

Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O = Na2SO4 + 4 H2BO3,

а при нагріванні витісняє летючі кислоти, наприклад:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3.

Сірчана кислотазабирає хімічно зв'язану воду від органічних сполук, що містять гідроксильні групи - ВІН. Дегідратація етилового спирту у присутності концентрованої сірчаної кислоти призводить до одержання етилену або діетилового ефіру. Обвуглювання цукру, целюлози, крохмалю та інших вуглеводів при контакті із сірчаною кислотою пояснюється також їх зневодненням. Як двоосновна, сірчана кислота утворює два типи солей: сульфати та гідросульфати.

Температура замерзання сірчаної кислоти:
концентрація, %	темп.замерз., "З
74,7	-20
76,4	-20
78,1	-20
79,5	-7,5
80,1	-8,5
81,5	-0,2
83,5	1,6
84,3	8,5
85,7	4,6
87,9	-9
90,4	-20
92,1	-35
95,6	-20

Сировина для отримання сірчаної кислоти

Сировиною для отримання сірчаної кислоти можуть бути: сірка, сірчаний колчедан FeS2, гази печей, що відходять, окислювального випалу сульфідних руд Zn, Сu, РЬ та інших металів, що містять SO2. У Росії її основну кількість сірчаної кислоти отримують із сірчаного колчедана. Спалюють FeS2 у печах, де він знаходиться в стані киплячого шару. Це досягається швидким продуванням повітря через шар тонко подрібненого колчедану. Одержувана газова суміш містить SO2, O2, N2, домішки SO3, парів Н2О, As2O3, SiO2 та інші, і несе багато пилу, від якого гази очищаються в електрофільтрах.

Способи одержання сірчаної кислоти

Сірчану кислоту отримують з SO2 двома способами: нітрозним (баштовим) та контактним.

Нітрозний спосіб

Переробка SO2 в сірчану кислоту за нітрозним способом здійснюється у продукційних вежах - циліндричних резервуарах (заввишки 15 м і більше), заповнених насадкою з керамічних кілець. Зверху, назустріч газовому потоку розбризкується "нітроза" - розбавлена ​​сірчана кислота, що містить нітрозилсерну кислоту NOOSO3H, одержувану за реакцією:

N2O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O.

Окислення SO2 оксидами азоту відбувається у розчині після його абсорбції нітрозою. Водою нітрозу гідролізується:

NOOSO3H + H2O = H2SO4 + HNO2.

Сірчистий газ, що надійшов у вежі, з водою утворює сірчисту кислоту:

SO2 + H2O = H2SO3.

Взаємодія HNO2 та H2SO3 призводить до отримання сірчаної кислоти:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + H2O.

NO, що виділяється, перетворюється в окислювальній вежі в N2O3 (точніше в суміш NO + NO2). Звідти гази надходять у поглинальні вежі, де назустріч їм зверху подається сірчана кислота. Утворюється нітроза, яку перекачують у продукційні башти. Таким чином здійснюється безперервність виробництва та кругообіг оксидів азоту. Неминучі втрати їх із вихлопними газами заповнюються додаванням HNO3.

Сірчана кислота, одержувана нітрозним способом, має недостатньо високу концентрацію та містить шкідливі домішки (наприклад, As). Її виробництво супроводжується викидом в атмосферу оксидів азоту ("лисий хвіст", названий так за кольором NO2).

Контактний спосіб

Принцип контактного способу виробництва сірчаної кислоти було відкрито 1831 П. Філіпсом (Великобританія). Першим каталізатором була платина. Наприкінці 19 – початку 20 ст. було відкрито прискорення окислення SO2 SO3 ванадієвим ангідридом V2O5. Особливо велику роль у вивченні дії ванадієвих каталізаторів та їхньому доборі відіграли дослідження радянських учених А. Є. Ададурова, Г. К. Борескова, Ф. Н. Юшкевича.

Сучасні сірчанокислотні заводи будують для роботи за контактним методом. В якості основи каталізатора застосовуються окисли ванадію з добавками SiO2, Al2O3, K2O, CaO, BaO у різних співвідношеннях. Всі ванадієві контактні маси виявляють свою активність тільки при температурі не нижче ~420 "С. У контактному апараті газ проходить зазвичай 4 або 5 шарів контактної маси. У виробництві сірчаної кислоти контактним способом випалювальний газ попередньо очищають від домішок, що отруюють каталізатор. As, Se залишки пилу видаляють у промивних вежах, зрошуваних сірчаною кислотою Від туману сірчану кислоту (утворюється з присутніх в газовій суміші SO3 і H2O) звільняють у мокрих електрофільтрах.Пари H2O поглинаються концентрованою сірчаною кислотою в сушильних вежах. контактну масу) і окислюється до SO3:

SO2 + 1/2 O2 = SO3.

SO3 + H2O = H2SO4.

Залежно кількості води, що надійшла у процес, виходить розчин сірчаної кислоти у питній воді чи олеум.
За допомогою даного методуСьогодні виробляється близько 80% H2SO4 у світі.

Застосування сірчаної кислоти

Сірчана кислота може бути очищення нафтопродуктів від сірчистих, ненасичених органічних сполук.

У металургії сірчана кислота застосовується для видалення окалини з дроту, а також листів перед лудінням та оцинкуванням (розбавлена), для травлення різних металевих поверхонь перед покриттям їх хромом, міддю, нікелем та ін. Також за допомогою сірчаної кислоти розкладають комплексні руди (зокрема, уранові).

В органічному синтезі сірчана кислота концентрована є необхідним компонентом нітруючих сумішей, а також засобом, що сульфує, при отриманні багатьох барвників і лікарських речовин.

Широко застосовується сірчана кислота для добрив, етилового спирту, штучного волокна, капролактаму, двоокису титану, анілінових барвників та цілого ряду інших хімічних сполук.

Сірчана кислота відпрацьована (відхід) застосовується у хімічній, металургійній, деревообробній та інших галузях промисловості. Сірчана кислота акумуляторна застосовується у виробництві свинцево-кислотних джерел струму.