Что такое серная кислота в химии

Серная кислота. Свойства, добыча, применение и цена серной кислоты

В городе Ревда с рельсов сошли 15 вагонов с серной кислотой. Груз принадлежал Среднеуральскому медеплавильному заводу.

ЧП произошло на ведомственных железнодорожных путях в 2013-ом году. Кислота разлилась на площади в 1000 квадратных километров.

Это указывает на масштабы потребности промышленников в реагенте. В Средние века, к примеру, в год требовались лишь десятки литров серной кислоты.

В 21-ом же веке мировая выработка вещества в год – десятки миллионов тонн. По объему производства и применения судят о развитии химических отраслей стран. Так что, реагент достоин внимания. Описание начнем со свойств вещества.

Свойства серной кислоты

Внешне 100-процентная серная кислота – маслянистая жидкость. Она бесцветна и тяжела, отличается крайней гигроскопичностью.

Это значит, что вещество поглощает из атмосферы пары воды. При этом, кислота выделяет тепло.

Поэтому, к концентрированной форме вещества воду добавляют малыми дозами. Влей много и быстро, полетят брызги кислоты.

Учитывая ее свойство разъедать материи, в том числе, и живые ткани, ситуация опасна.

Раствор серной кислоты до 40% — неконцентрированный, химически проявляет себя иначе. Воду в него доливать можно достаточно быстро.

Насыщенное же вещество взаимодействует и с неактивными. Исключение – благородные металлы. Почему же концентрат не «трогает» железо, медь?

Причина в их пассивации. Так называют процесс покрытия металлов защитной пленкой оксидов.

Она-то и препятствует растворению поверхностей, правда, лишь в обычных условиях. При нагреве реакция возможна.

Разбавленная серная кислота больше похожа на воду, нежели масло. Концентрат же, отличим не только по тягучести и плотности, но и дыму, исходящему от вещества на воздухе.

К сожалению, в Мертвом озере на Сицилии содержание кислоты меньше 40%. По внешнему виду водоема не скажешь, что он опасен.

Учитывая разъедающую способность водоема, местные преступники взялись сбрасывать в него трупы. Несколько дней, и от органики не остается и следа.

Качество горючего получаемого из обработанной органики низкое. Кислота в реакции является окислителем, хотя, может быть и восстановителем.

В последней роли вещество выступает, к примеру, взаимодействуя с галогенами. Это элементы 17-ой группы таблицы Менделеева.

Все эти вещества сами не являются сильными восстановителями. Если же кислота встречается с таковыми, выступает лишь в роли окислителя.

Пример: — реакция с сероводородом. А какие реакции дают саму серную кислоту, как ее добывают и производят?

Добыча серной кислоты

В прошлые века реагент добывали не только из железной руды, называемой пиритом, но и из железного купороса, а так же, квасцов.

В принципе, все перечисленные минералы являются серосодержащим сырьем, поэтому, могут применяться для производства серной кислоты и в современности.

Минеральная основа бывает разной, но итог ее обработки один – серный ангидрит с формулой SO₂. Образуется при реакции серы с кислородом. Получается, нужно сжечь основу.

В обычных условиях сернистый ангидрид с ним взаимодействует медленно. Поэтому, промышленники окисляют сырье на катализаторах.

Однако, за последний метод «голосуют» лишь 20% промышленников. Основная же масса серной кислоты получается по контактной схеме.

Если подсчитать практику человечества по получению серной кислоты, «накапает» более 1000 лет.

Первые упоминания о реагенте и его добыче содержит труд, датируемый 940-ым годом.

Это записи одного из персидских алхимиков по имени Абубекер аль-Рази. Однако, о кислых газах, получаемых путем прокаливания квасцов, говорил и Джафар аль-Суфи.

Этот арабский алхимик жил еще в 8-ом веке. Однако, судя по записям, в чистом виде серную кислоту не получил.

Применение серной кислоты

Более 40% кислоты идут на производство минеральных удобрений. В ходу суперфосфат, сульфат аммония, аммофос.

Все это комплексные подкормки, на которые делают ставки фермеры и крупные производители.

В удобрения добавляют моногидрат. Это чистая, 100-процентная кислота. Кристаллизуется уже при 10 градусах Цельсия.

На производство всего одной тонны удобрения уходят 600 кило концентрата кислоты.

Около 30% серной кислоты тратятся на очистку углеводородов. Реагент улучшает качество смазочных масел, керосина, парафина.

К ним примыкают минеральные масла и жиры. Их тоже очищают с помощью серного концентрата.

Способность реагента растворять металлы применяется при переработке руд. Их разложение столь же бюджетно, как и сама кислота.

В главе «Свойства» указывалось, что при нагреве серная кислота справляется с оксидными пленками на латуни, меди, железе.

Поэтому, горячий реагент используют для их травления. Так именуют очистку металлических поверхностей. После обработки, сплавы и изделия из них выглядят как новые.

Способность кислоты поглощать воду из атмосферы, делает реагент отличным осушителем.

Если воздействовать на воздух 95-процентным раствором, остаточная влажность составит всего 0,003 миллиграмма паров воды на литр осушаемого газа. Метод применяют в лабораториях и на промышленных производствах.

Стоит отметить роль не только чистого вещества, но и его соединений. Они пригождаются, в основном, в медицине.

Бариевая каша, к примеру, задерживает рентгеновское излучение. Врачи заполняют веществом полые органы, облегчая исследования рентгенологов. Формула бариевой каши: — BaSO₄.

Необходим минерал и строителям, использующим его в качестве связующего, скрепляющего материала, а так же, для декоративной отделки.

Цена серной кислоты

Цена на реагент – одна из причин его популярности. Килограмм технической серной кислоты можно приобрести всего за 7 рублей.

Столько за свою продукцию просят, к примеру, менеджеры одного из предприятий Ростова на Дону. Разливают канистрами по 37 кило.

Это стандартный объем тары. Встречаются, так же, канистры в 35 и 36 килограммов.

Купить серную кислоту специализированного плана, к примеру, аккумуляторную, немногим дороже.

За 36-килограммовую канистру просят, как правило, от 2000 рублей. Вот, кстати, еще одна сфера применения реагента.

Не секрет, что разбавленная дистиллированной водой кислота – это электролит. Он нужен не только для обычных батареек, но и машинных аккумуляторов.

Разряжаются они, поскольку серная кислота расходуется, при этом, выделяется более легкая вода. Падает плотность электролита, а значит, и его эффективность.

Источник

Серная кислота

Се́рная кислота́ H₂SO₄ — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха, с кислым «медным» вкусом. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO₃. Если молярное отношение SO₃ : H₂O 1 — раствор SO₃ в серной кислоте (олеум).

Содержание

Название

Физические и физико-химические свойства

Олеум

Олеум содержит также пиросерные кислоты, получающиеся по реакциям:

Температура кипения водных растворов серной кислоты повышается с ростом ее концентрации и достигает максимума при содержании 98,3 % H₂SO₄.

Серная кислота
Общие
Систематическое наименование	серная кислота
Химическая формула	H2SO4
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	жидкость
Отн. молек. масса	98,082 а. е. м.
Молярная масса	98,082 г/моль
Плотность	1,8356 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	-10,38 °C
Температура кипения	279,6 °C
Температура воспламенения	не воспламеняется °C
Удельная теплота плавления	10,73 Дж/кг
Химические свойства
pKa	-3
Растворимость в воде	смешивается г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1.397
Структура
Дипольный момент	2.72 Д
Классификация
Рег. номер CAS	7664-93-9
Регистрационный номер EC	231-639-5
RTECS	WS5600000
Безопасность
ЛД50	510 мг/кг
Токсичность

Свойства водных растворов серной кислоты и олеума

Содержание % по массе		Плотность при 20 ℃, г/см³	Температура плавления, ℃	Температура кипения, ℃
H2SO4	SO3 (свободный)
10	—	1,0661	−5,5	102,0
20	—	1,1394	−19,0	104,4
40	—	1,3028	−65,2	113,9
60	—	1,4983	−25,8	141,8
80	—	1,7272	−3,0	210,2
98	—	1,8365	0,1	332,4
100	—	1,8305	10,4	296,2
104,5	20	1,8968	−11,0	166,6
109	40	1,9611	33,3	100,6
113,5	60	2,0012	7,1	69,8
118,0	80	1,9947	16,9	55,0
122,5	100	1,9203	16,8	44,7

Температура кипения олеума с увеличением содержания SO₃ понижается. При увеличении концентрации водных растворов серной кислоты общее давление пара над растворами понижается и при содержании 98,3 % H₂SO₄ достигает минимума. С увеличением концентрации SO₃ в олеуме, общее давление пара над ним повышается. Давление пара над водными растворами серной кислоты и олеума можно вычислить по уравнению:

величины коэффициентов А и В зависят от концентрации серной кислоты. Пар над водными растворами серной кислоты состоит из смеси паров воды, H₂SO₄ и SO₃, при этом состав пара отличается от состава жидкости при всех концентрациях серной кислоты, кроме соответствующей азеотропной смеси.

С повышением температуры усиливается диссоциация:

Уравнение температурной зависимости константы равновесия:

При нормальном давлении степень диссоциации: 10⁻⁵ (373 К), 2,5 (473 К), 27,1 (573 К), 69,1 (673 К).

Плотность 100%-ной серной кислоты можно определить по уравнению:

С повышением концентрации растворов серной кислоты их теплоемкость уменьшается и достигает минимума для 100%-ной серной кислоты, теплоемкость олеума с повышением содержания SO³ увеличивается.

При повышении концентрации и понижении температуры теплопроводность λ уменьшается:

где С — концентрация серной кислоты, в %.

Химические свойства

Серная кислота — сильный окислитель, особенно при нагревании и в концентрированном виде; окисляет HI и частично HBr до свободных галогенов, углерод до CO₂, S — до SO₂, окисляет многие металлы (Cu, Hg и др.). При этом серная кислота восстанавливается до SO₂, а наиболее сильными восстановителями — до S и H₂S. Концентрированная H₂SO₄ частично восстанавливается водородом, из-за чего не может применяться для его сушки. Разбавленная H₂SO₄ взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода с его выделением. Окислительные свойства для разбавленной H₂SO₄ нехарактерны. Серная кислота образует два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H₂SO₅ и пероксодисерная H₂S₂O₈ кислоты.

Серная кислота реагирует также с основными оксидами, образуя сульфат и воду:

На металлообрабатывающих заводах раствор серной кислоты применяют для удаления слоя оксида металла с поверхности металлических изделий, подвергающихся в процессе изготовления сильному нагреванию. Так, оксид железа удаляется с поверхности листового железа действием нагретого раствора серной кислоты:

Применение

Серную кислоту применяют:

Мировое производство серной кислоты ок. 160 млн тонн в год. Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

Токсическое действие

Исторические сведения

Серная кислота известна с древности, встречаясь в природе в свободном виде, например, в виде озер вблизи вулканов. Возможно, первое упоминание о кислых газах, получаемых при прокаливании квасцов или железного купороса «зеленого камня», встречается в сочинениях, приписываемых арабскому алхимику Джабир ибн Хайяну.

В IX веке персидский алхимик Ар-Рази, прокаливая смесь железного и медного купороса (FeSO₄•7H₂O и CuSO₄•5H₂O), также получил раствор серной кислоты. Этот способ усовершенствовал европейский алхимик Альберт Магнус, живший в XIII веке.

В XV веке алхимики обнаружили, что серную кислоту можно получить, сжигая смесь серы и селитры, или из пирита — серного колчедана, более дешевого и распространенного сырья, чем сера. Таким способом получали серную кислоту на протяжении 300 лет, небольшими количествами в стеклянных ретортах. И только в середине 18 столетия, когда было установлено, что свинец не растворяется в серной кислоте, от стеклянной лабораторной посуды перешли к большим промышленным свинцовым камерам.

Дополнительные сведения

Получение серной кислоты

Стандарты

Примечания

Литература

Ссылки

H +

Li +

K +

Na +

NH4 +

Ba 2+

Ca 2+

Mg 2+

Sr 2+

Al 3+

Cr 3+

Fe 2+

Fe 3+

Ni 2+

Co 2+

Mn 2+

Zn 2+

Ag +

Hg 2+

Hg2 2+

Pb 2+

Sn 2+

Cu +

Cu 2+

OH −

P

P

P

—

P

М

Н

М

Н

Н

Н

—

Н

Н

Н

Н

Н

—

—

Н

Н

Н

Н

F −

P

Н

P

P

Р

М

Н

Н

М

Р

Н

Н

Н

Р

Р

М

Р

Р

М

М

Н

Р

Н

Р

Cl −

P

P

P

P

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Р

Н

М

—

Н

Р

Br −

P

P

P

P

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Н

М

Н

М

Р

H

Р

I −

P

P

P

P

Р

Р

Р

Р

Р

Р

?

Р

—

Р

Р

Р

Р

Н

Н

Н

Н

М

Н

—

S 2−

P

P

P

P

—

Р

М

Н

Р

—

—

Н

—

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

SO3 2−

P

P

P

P

Р

М

М

М

Н

?

?

М

?

Н

Н

Н

М

Н

Н

Н

Н

?

Н

?

SO4 2−

P

P

P

P

Р

Н

М

Р

Н

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

М

—

Н

Н

Р

Р

Р

NO3 −

P

P

P

P

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

—

Р

—

Р

Р

NO2 −

P

P

P

P

Р

Р

Р

Р

Р

?

?

?

?

Р

М

?

?

М

?

?

?

?

?

?

PO4 3−

P

Н

P

P

—

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

?

Н

Н

Н

Н

CO3 2−

М

Р

P

P

Р

Н

Н

Н

Н

—

—

Н

—

Н

Н

—

Н

Н

—

Н

—

—

?

—

CH3COO −

P

Р

P

P

Р

Р

Р

Р

Р

—

Р

Р

—

Р

Р

Р

Р

Р

Р

М

Р

—

Р

Р

CN −

P

Р

P

P

Р

Р

Р

Р

Р

?

Н

Н

—

Н

Н

Н

Н

Н

Р

Н

Р

—

—

Н

SiO3 2−

H

Н

P

P

?

Н

Н

Н

Н

?

?

Н

?

?

?

Н

Н

?

?

?

Н

?

?

?

Полезное

Смотреть что такое «Серная кислота» в других словарях:

Серная кислота — – сильная двухосновная кислота, в стандартных условиях представляет собой маслянистую жидкость без цвета и запаха. Неочищенная серная кислота имеет желтоватый или буро желтый цвет. В технике серной кислотой называют ее смеси как с водой,… … Энциклопедия ньюсмейкеров

СЕРНАЯ КИСЛОТА — СЕРНАЯ КИСЛОТА, H2S04, Acidum sulfuri cum. Химически чистая безводная С. к. представляет собой хим. соединение серного ангидрида S03 (81,63%) и воды Н20 (18,37%). Это бесцветная, прозрачная, маслянистая, нелетучая жидкость, сильно… … Большая медицинская энциклопедия

Серная кислота — СЕРНАЯ КИСЛОТА, H2SO4, тяжелая маслянистая жидкость, tкип 296,2°C. Применяется в производстве минеральных удобрений, для получения различных химических веществ, химических волокон, дымообразующих и взрывчатых веществ, красителей, в органическом… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Серная кислота — обладает очень сильными коррозионными свойствами. Она представляет собой плотную маслянистую жидкость, бесцветную (если не содержит примесей), желтую или коричневую (в других случаях). Бурно реагирует с водой, сжигает кожу и большинство… … Официальная терминология

серная кислота — сущ., кол во синонимов: 1 • кислота (171) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

СЕРНАЯ КИСЛОТА — (H2SO4) сильная двухосновная кислота; бесцветная маслянистая жидкость; с водой смешивается во всех отношениях. Концентрированная С. к. реагирует почти со всеми металлами, образуя соли сульфаты. С. к. получают растворением в воде серного ангидрида … Российская энциклопедия по охране труда

СЕРНАЯ КИСЛОТА — (старое название купоросное масло) (H2SО4), токсичная жидкость без цвета и запаха, одна из самых едких известных кислот. Получается путем окисления сернистого газа (SO2) контактным способом. Является одним из основных химических соединений в… … Научно-технический энциклопедический словарь

серная кислота — Регулятор кислотности пищевого продукта, получаемый обжигом серного колчедана с последующим окислением выделяемой двуокиси серы в SO3, содержащий нитратов не более 10 мг/кг, хлоридов не более 50 мг/кг, железа не более 20 мг/кг, свинца не более… … Справочник технического переводчика

серная кислота — H2SO4, сильная двухосновная кислота. Безводная серная кислота бесцветная маслянистая жидкость, плотность 1,8305 г/см3, tпл 10,3°C, tкип 279,6°C. С водой смешивается во всех отношениях. Концентрированная серная кислота реагирует почти со всеми… … Энциклопедический словарь

Источник