Серная кислота как осушитель

Обновлено: 08.05.2024

Способы получения

Оксид серы (VI) получают в реакциях окисления:

Разложением сульфата железа (III):

Химические свойства оксида серы (VI)

1. Оксид серы (VI) активно поглощает влагу и реагирует с водой с образованием серной кислоты:

2. Серный ангидрид – типичным кислотный оксид, взаимодействует с щелочами и основными оксидами.

3. Серный ангидрид – очень сильный окислитель:

4. Растворяется в концентрированной серной кислоте, образуя олеум – раствор SO ₃ в H ₂ SO ₄

РЕАКЦИИ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Химические свойства разбавленной серной кислоты

H ₂ SO ₄ - сильная двухосновная кислота, водный раствор изменяет окраску индикаторов (лакмус и универсальный индикатор краснеют)

1) Диссоциация протекает ступенчато:

(первая ступень, образуется гидросульфат – ион)

(вторая ступень, образуется сульфат – ион)

H ₂ SO ₄ образует два ряда солей - средние (сульфаты) и кислые (гидросульфаты)

2) Взаимодействие с металлами:

Разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода:

Zn 0 + 2H + → Zn 2+ + H ₂ 0 ↑

3) Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами:

CuO + 2H + → Cu 2+ + H ₂ O

4) Взаимодействие с основаниями:

Если кислота в избытке, то образуется кислая соль:

2H + + Cu(OH) ₂ → Cu 2+ + 2H ₂ O

5) Обменные реакции с солями:

Серная кислота – сильная нелетучая кислота, вытесняет из солей другие менее сильные кислоты:

Качественная реакция на сульфат-ион

Образование белого осадка BaSO ₄ (нерастворимого в кислотах) используется для идентификации серной кислоты и растворимых сульфатов.

6) Реагирует с аммиаком

Химические свойства концентрированной серной кислоты

1. С водой образуются гидраты:

H ₂ SO ₄ + nH ₂ O = H ₂ SO ₄ ·nH ₂ O + Q

Органические вещества обугливаются!

2. Серная кислота окисляет неметаллы

неМе + H ₂ SO ₄ (конц.) = H ₂ O + SO ₂ + Кислотный гидроксид

, где степень окисления неметалла – высшая

3. Взаимодействие серной кислоты с металлами

H ₂ SO ₄ (конц.) + Me = t = соль + H ₂ O + Х

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем. При этом она обычно восстанавливается до сернистого газа SO ₂ . С активными металлами может восстанавливаться до серы S, или сероводорода Н ₂ S.

Железо Fe, алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде. При нагревании образуется газа SO ₂ :

При взаимодействии с неактивными металлами концентрированная серная кислота восстанавливается до сернистого газа:

При взаимодействии с щелочноземельными металлами и магнием концентрированная серная кислота восстанавливается до серы:

При взаимодействии со щелочными металлами и цинком концентрированная серная кислота восстанавливается до сероводорода:

4. Взаимодействие с восстановителями

Концентрированная серная кислота окисляет галогеноводороды и сероводород при комнатной температуре:

СОЛИ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

1) Разложение сульфатов

Термически устойчивые сульфаты – сульфаты щелочных металлов (в том числе лития), они плавятся не разлагаясь

Остальные сульфаты при нагревании разлагаются на оксид серы(IV), оксид металла и кислород:

Следует быть осторожнее с сульфатами железа (II) и хрома (II) , эти металлы при наличии окислителя склонны окисляться до степени окисления +3, а тут как раз выделяется кислород:

Так как оксиды тяжёлых и благородных металлов разлагаются сами, разложение их сульфатов следует записывать до металла:

2) Сульфаты проявляют окислительные свойства и могут взаимодействовать с восстановителями, восстанавливаясь до сульфидов.

CaSO ₄ + 4C = CaS + 4CO

3) Многие средние сульфаты образуют устойчивые кристаллогидраты

Na ₂ SO ₄ ∙ 10H ₂ O − глауберова соль

CuSO ₄ ∙ 5H ₂ O − медный купорос

FeSO ₄ ∙ 7H ₂ O − железный купорос

ZnSO ₄ ∙ 7H ₂ O − цинковый купорос

Na ₂ CO ₃ ∙ 10H ₂ O − кристаллическая сода

Серная кислота (серная кислота) является едкой минеральной кислотой с маслянистым, стекловидным внешним видом, что дало ей более раннее название масла купороса. Другие названия – сульфиновая кислота, аккумуляторная кислота и сероводород. Формула серной кислоты H2SO4 указывает на присутствие атома серы, окруженного двумя гидроксидными соединениями и двумя атомами кислорода. Эта мощная кислота используется в различных отраслях промышленности, прежде всего в производстве удобрений и химических веществ.

Короче говоря, Производство серной кислоты делится на пять этапов – извлечение серы из земли или в качестве побочного продукта других производственных процессов, превращение серы в диоксид серы, дальнейшее превращение диоксида серы в триоксид серы и окончательное добавление воды для превращения триоксида серы в дымящую серную кислоту и добавление концентрированной серной кислоты для получения еще большего количества молекул.

Серная кислота в производстве удобрений

Производство удобрений использует серную кислоту для добавления серы в почву. Большая часть сельскохозяйственных земель требует источника серы для замены того, что использовалось зерновыми культурами или выщелачивалось в дождливые периоды. Недостаток серы приводит к лист пожелтение, лист и ткань некроз и задержка развития. Пока растения не могут использовать элементарную серу, почвы бактерии окисляют это, чтобы сформировать сульфат. Сульфат является наиболее важным источником питания для всех растение Жизнь и растения могут легко поглотить его через свои корни.

Во время переработки ископаемого топлива сера извлекается в качестве побочного продукта из угля, сырой нефти и природного газа, которые содержат его в небольших или больших количествах. Во время переработки ископаемого топлива эта сера удаляется и чаще всего отправляется в виде серной кислоты на заводы по производству удобрений. Сера не только добавляется в почву, но и необходима для производства суперфосфата извести, где фосфат породы смешивается с серной и фосфорной кислотой. Суперфосфат извести позволяет растениям поглощать фосфаты. Другим важным удобрением является сульфат аммония, получаемый в результате реакции между аммонием и серной кислотой. Серная кислота, производимая для производства удобрений, имеет техническую чистоту или загрязнена и слабо окрашена с концентрацией от 78 до 93%.

Серная кислота в химическом производстве

Использование серной кислоты в химическом производстве включает производство капролактама для нейлоновых волокон и диоксида титана, который представляет собой ярко-белый пигмент. Кроме того, серная кислота необходима для производства плавиковой кислоты, которая заменила хлорфторуглероды (ХФУ) для использования в холодильниках или системах кондиционирования воздуха.

Сульфатные соли, такие как сульфат кальция (гипс и гипс) и гидросульфат, являются производными этой конкретной кислоты. Хотя сульфиты металлов, как правило, нелегко растворяются в воде, другие сульфатные соли, наоборот, образуют серную кислоту один из самых доступных и лучших растворителей для использования в широком спектре отраслей промышленности, Минеральные добавки в секторе здравоохранения и лауретсульфат натрия в шампуне и туалетных принадлежностях являются другими примерами сульфатных солей. Именно эти частицы способствуют кислотному дождю, но в то же время они могут играть незначительную защитную роль в качестве частиц в воздухе по отношению к диффузия солнечной радиации.

Серная кислота также используется для производства взрывчатых веществ. Добавление азотной и серной кислот в целлюлозу делает легковоспламеняющейся нитроцеллюлозой. По этой причине покупка серной кислоты в больших количествах требует лицензии. Коммерческая серная кислота продается с минимальной концентрацией 95%.

Серная кислота в лаборатории

В лаборатории серная кислота используется в качестве осушающего агента и в количественном анализе, где концентрация решение рассчитывается с использованием метода, известного как титрование. Всякий раз, когда к кислоте добавляют воду (остерегайтесь реакции с серной кислотой и всегда добавляйте кислоту в воду, а не наоборот), положительно заряженные ионы водорода высвобождаются из кислоты путем донорства протонов. Основания или щелочи, такие как гидроксид натрия, производят отрицательно заряженные гидроксид-ионы в присутствии воды из-за принятия протонов. В зависимости от количества кислоты или щелочи в растворе, можно рассчитать его концентрацию, сложив противоположные и выяснив, когда отрицательные и положительные заряды нейтрализуют друг друга и объединяются, образуя воду молекула, Например, когда серная кислота и гидроксид натрия (NaOH) смешиваются, они реагируют и образуют молекулы воды. Однако такой металл, как натрий, в присутствии серы и воды будет дополнительно производить сульфат натрия (Na2SO4) и воду.

Примером использования титрования может быть определение концентрации раствора серной кислоты. Титрование кислоты требует известной концентрации щелочного реагента (титранта) – в данном случае гидроксида натрия. Добавляя небольшие известные количества основания к кислоте и проверяя реакцию нейтрализации с помощью индикатора pH, можно определить, сколько молей NaOH требуется для реакции с H2SO4, и таким образом рассчитать концентрацию в молях на литр.

Серная кислота в автомобильной промышленности

Серная кислота является электролитом; электролит – это раствор, в котором присутствуют ионы. Свинцово-кислотные аккумуляторы в автомобилях состоят из наборов положительно заряженных пластин из оксида свинца, погруженных в электролит, и отрицательно заряженных пластин из чистого свинца, погруженных аналогичным образом. Этот электролит представляет собой разбавленную серную кислоту (примерно 33%). Вот почему серная кислота часто упоминается как аккумуляторная кислота,

Автомобильные аккумуляторы накапливают химическую энергию и преобразуют ее в электрическую энергию посредством реакций водорода, кислорода, свинца и серы друг с другом. Присутствие дистиллированной (чистой) воды в серной кислоте производит водород и сульфат. Отпущенные отрицательные электроны перемещаются от отрицательной к положительной пластине, в то время как сульфат-ионы замещают эту потерю в отрицательно заряженной пластине (электроде), впоследствии реагируя со свинцом с образованием сульфата свинца. Серная кислота идеально подходит для этой реакции, поскольку она является дипротоновой кислотой, способной высвобождать два своих протона одновременно.

Эта реакция также происходит в положительной пластине, где связи оксида свинца разрываются, и атомы кислорода растворяются в растворе серной кислоты, оставляя атомы свинца в пластине для связи с сульфатом. Присутствие кислорода и водорода в растворе приводит к образованию воды, понижающей концентрацию серной кислоты. Когда эта концентрация слишком низкая, батарею необходимо заменить или перезарядить.

Перезарядка является противоположностью вышеописанного процесса, возвращая аккумулятор в исходное состояние положительной пластины сульфата свинца, отрицательной пластины чистого свинца и исходной концентрации сернокислого электролита; Однако, ионы медленно теряются со временем Именно поэтому срок службы батареи, даже когда она перезаряжаемая, ограничен.

Что касается энергетики, серная кислота также является компонентом литий-серно-хлоридных (Li-SO2Cl2) и литий-серно-диоксидных батарей (Li-SO2). Литий-серные батареи в настоящее время вызывают большой интерес, поскольку теоретически они могут хранить значительно больше энергии, чем литий-ионные альтернативы; Тем не менее, много исследований еще предстоит сделать.

Серная кислота в пищевой промышленности

Серная кислота часто используется в пищевой промышленности для обезвоживания некоторых пищевых продуктов, таких как фрукты, или для остановки роста бактерий и других вредных микробов, которые ускоряют процесс распада. Используется в форме спрея для сохранения мяса или птицы. Серная кислота также является пищевой добавкой общего назначения, используемой в алкогольных напитках и сыре.

Для сушки фруктов высоко ценится способность серной кислоты удалять воду. В присутствии воды серная кислота вступает в реакцию с образованием H3O + (гидроний) и HSO4– (сероводород). Последующая реакция объединяет сероводород с водой для получения большего количества H3O + и SO42- или сульфата. В виде реакция гидратации серной кислоты не требует энергии – это термодинамически выгодно – и так как в нем много атомов водорода (протонов), которые она с радостью жертвует, серная кислота быстро снижает pH любой ткани, с которой она вступает в контакт. Однако, в процессах сушки фруктов концентрированная серная кислота не находится в прямом контакте с фруктами но вместо этого используется для сушки воздуха вокруг него, удаляя влагу и тем самым помогая и ускоряя процесс обезвоживания.

Серная кислота в организме человека

В организме человека только аминокислоты цистеин (необязательно) и метионин (обязательно) содержат серу. Это означает, что многие белки, содержащие их, способны производить небольшое количество серной кислоты при метаболизме. Когда эта нелетучая (метаболическая) серная кислота не расщепляется и не используется, она выводится через почки.

Сера является одним из самых распространенных минералов в организме человека. и легко доступны в пищевых источниках от чеснока до мяса. Большинство волос и кожа Лечение, диетические добавки и совместное лечение фармацевтическими препаратами содержат большое количество этого элемента.

H2SO4 + 2NaHCO3 → Na2SO4 + 2H2O + CO2

Производство CO2 позволяет организму быстро регулировать pH посредством вентиляции легких, в то время как почки регулируют ионы водорода и бикарбоната посредством экскреция и реабсорбция в более неторопливом темпе.

Кислотные ожоги являются результатом обезвоживания тканей, Коррозионные характеристики сильного раствора серной кислоты обусловлены его способностью отдавать ионы водорода, вызывая мощную реакцию окисления. Кожа содержит большое количество воды, и взаимодействие H2SO4 с H20 приводит к образованию положительно заряженных ионов гидрония (H3O +) и отрицательно заряженного сероводорода (HSO4–), что соответствует реакции, описанной в разделе, описывающем дегидратацию плодов. Когда эта реакция происходит, она также генерирует тепло, которое увеличивает любой ущерб.

Приток серной кислоты в кожу связан с немедленной диссоциацией ее ионов водорода; рН пораженной ткани быстро падает. В этой сильно кислой среде окружающие клетки погибают, что приводит к некрозу коагуляции, образованию капилляров и образованию тромба и тромбов в капиллярах и более крупных размерах. кровь сосуды при ожогах второй и третьей степени.

Добавление воды к концентрированному сжиганию серной кислоты или даже раствора, превышающего 20%, не только добавляет дополнительный ингредиент, с которым может реагировать серная кислота, но и последующая реакция генерирует еще больше тепла и, таким образом, больше ущерба. Полоскание под проточной водой должно производиться только сразу после контакта смыть кислоту с кожи но это не лечение или терапия. Прежде чем проводить какое-либо лечение, кислоту необходимо нейтрализовать. Вот почему иногда рекомендуется мыть немедленно с мылом, поскольку большинство мыл являются щелочными. При сжигании серной кислоты время имеет большое значение. Старая информация об упаковке, изображенная ниже, говорит вам, чтобы вы использовали много мыла, а затем покрыли магнезией или пищевой содой. Все эти вещества являются щелочными. Для приема серной кислоты в этих инструкциях рекомендуется пить мел, мыло или даже настенную штукатурку, еще раз щелочи, которые будут принимать диссоциированные протоны. В обоих случаях несчастному человеку рекомендуется обратиться за медицинской помощью.

Структура серной кислоты

Структура серной кислоты состоит из одного атома серы, связанного с двумя атомами кислорода посредством двойных связей, и двух гидроксильные группы (ОН) присоединяется через одинарные связи. Это хорошо видно на изображении ниже.

Факты о серной кислоте

Вот некоторые факты о серной кислоте, которые дадут вам дополнительное представление об этой едкой, опасной, но важной кислоте.

Молярная масса серной кислоты составляет 98,08 г / моль. Это рассчитывается в соответствии с атомными массами его атомов: два атома водорода (2 х 1,008 г / моль), один атом серы (1 х 32,065 г / моль) и четыре атома кислорода (4 х 16 г / моль). Для общего веса одной молекулы серной кислоты расчет такой же, но результаты приведены в аму или единицах атомной массы. Именно когда вы хотите знать молекулярную массу более чем одного моля, результат молекулярной массы отличается от молярной массы. Например, когда у вас есть 2 грамма диоксида серы (SO2 с молярной массой 64,065 г / моль) и вы хотите знать, сколько это молей. Чтобы рассчитать этот результат, сначала нужно разделить 1 (моль) с молярной массой вещества. Затем вы умножаете результат на 2 (граммы), как показано в приведенном ниже уравнении.

Плотность серной кислоты зависит от ее силы (концентрации) и температуры. Например, 13% раствор H2SO4 при комнатной температуре имеет плотность 9,09 г / см3. 96% раствор при той же температуре имеет плотность 15,37 г / см3. Температура кипения серной кислоты составляет 639 ° F, 337 ° C или 610 К; температура замерзания составляет 37 ° F, а температура плавления – 50 ° F.

Серная кислота и автопротолиз

Чистая H2SO4 или безводная H2SO4 является очень полярной жидкостью, что означает, что она содержит молекулы, в которых полярные связи – связи между двумя атомами, которые распределены неравномерно – имеют очень слегка отрицательный и положительный заряд на противоположных концах. Эти заряженные концы могут притягивать или отталкивать противоположно заряженные почти соприкасающиеся молекулы посредством очень слабых диполь-дипольные силы, Серная кислота полностью ионизируется в присутствии воды на ионы гидрония (H30 +) и ионы сероводорода (HSO4–). Однако, без воды серная кислота ионизирует сама с собойгде две молекулы серной кислоты автопротолизуются с образованием одного протонированного иона серной кислоты H3SO4 + и одного иона сероводорода (HSO4–), как видно из уравнения ниже:

2 H2SO4 ⇌ H3SO4 + + HSO4-

Этот высокий уровень ионизации делает серную кислоту превосходной растворитель для широкого спектра реакций и хорошо превосходит свойства растворителя воды.

Серная кислота в нашей среде

Серная кислота является составной частью кислотный дождь и образуется в результате атмосферного окисления газообразного диоксида серы в присутствии влаги. Поскольку диоксид серы образуется, когда ископаемое топливо сжигается либо на производственных предприятиях, для производства электроэнергии и отопления, либо на транспортных средствах, кислотные дожди – это прежде всего антропогенное явление. Сухое осаждение в форме кислых частиц означает, что кислоты могут оседать, а затем вымываться дождевыми осадками, принося кислую воду в пресноводные и морские экосистемы, а также в наземную среду. Это может нанести вред жизни растений и животных.

Серная кислота также является продуктом природного мира путем окисления серосодержащих минералов и руд. Вулканы славятся повышением уровня кислотности близлежащих озер и рек. Говорят, что смерть Плиния Старшего, который в экспедиции, чтобы спасти друзей от извержения Везувия, внезапно упал на землю и умер, была вызвана вдыханием диоксида серы. Предположительно, попав в среду с высокой влажностью легких, этот газ превратился в серную кислоту, подавив и убив его.

Результирующие потоки кислой воды, вызванные кислотными дождями, могут привести к дренажу кислых пород (ARD). ARD на самом деле является результатом образования разбавленной серной кислоты в результате минеральных реакций в породе, которые несут значительный ущерб окружающей среде. Регулирующие органы пытаются ограничить воздействие ОРЗ, не допуская попадания воды в промышленные отходы серы, добавляя щелочи в сточные воды и следя за тем, чтобы сточные воды очищались до того, как они попадут в природные источники воды. Кислая вода растворяет различные металлы, присутствующие в сульфидных рудах, и производит яркие, но очень токсичные потоки.

Обладает сильными свойствами и считается мощным окислителем. Поскольку на один моль SO3 приходится один моль Н2О, её принято относить к моногидратам. Она образовывает кислые (бисульфаты) и средние (сульфаты) соли. Для усиления действия и преобразования кислоты в двухосновную, в результате чего она получит два атома водорода, потребуется взаимодействие с водным раствором. А при реакции с простой водой в больших объёмах начнёт выделяться тепло.

Основное свойство H2SO4 – гигроскопичность, поэтому её часто используют для поглощения влаги из воздуха. В течение этого процесса также происходит выделение тепла. Температура кипения зависит от степени насыщенности. При 98%-ой концентрации, достигается максимум, который составляет 330 °C, при этом возникает распад на H2O и SO3. Температура плавления – 10,38 °C, плотность – 1,84 г/см3.

Состояние жидкости влияет на то, как она изменяет другие элементы при взаимодействии с ними. Все металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности, включая серебро, поддаются окислению при 100%-ой концентрации. Разбавленная H2SO4 окисляет все металлы, находящиеся в электрохимическом ряду активности левее водорода, однако платина и золото не состоят в этом списке.

Наблюдаются изменения при взаимодействии с органическими соединениями и неметаллами, итогом которого становится преобразование некоторых из них в уголь. H2SO4 способна растворять SO3, образуя олеум.

Классификация

H2SO4 выше 40% называется концентрированной. Она известна как сильный окислитель и при контакте с серебром или палладием растворяет их. Во время нагревания демонстрирует окислительно-восстановительные качества. Концентрация разбавленных растворов не превышает 40%. Они отличаются меньшей активностью и способны взаимодействовать с медью и латунью.

Чтобы преобразовать концентрированную смесь в разбавленную, более тяжёлую жидкость нужно смешать с H2O. Важно добавлять именно кислоту в воду, соблюдая осторожность. Если сделать наоборот, образуется кипение и токсикологические брызги.

Технологии получения

Когда люди только начали самостоятельно обрабатывать купоросное масло, масштаб его потребления не превышал десятки литров. В настоящее время промышленные предприятия каждый год выпускают и потребляют несколько миллионов тонн этого продукта. Мировыми лидерами в современном мире являются Китай (60 млн т) и США (30 млн т).

Традиционными методами, используемыми в промышленности, выступают контактный и нитрозный.

Контактный метод

Соответствие всем заявленным характеристикам, за счёт чего удовлетворяются требования потребителей.
Почти не наносит ущерба окружающей среде.

Пирит (колчедан).
Сера.
Оксид ванадия (катализатор).
Сероводород.
Сульфиды различных металлов.

Колчедан отправляется в печь и обжигается при 800 °C не более. В этот момент сырьё пребывает в подвешенном состоянии, поэтому снизу в камеру поступает воздух. На этом этапе выделяются водяные пары, О2 и SO2, лишние отходы уничтожаются.
Ванадиевый катализатор способствует выделению тепла. Процесс сопровождается давлением на компоненты. На этом шаге температура равняется 420°C - 550°C. Происходит каталитическое окисление, и диоксид серы преобразуется в ангидрид серной кислоты.
В поглотительной башне ангидрит поглощается, затем появляется олеум H2SO4, которую разливают в особые ёмкости.

Нитрозный метод

Нитрозная технология бывает двух видов: камерная и башенная. Преимущества данного подхода состоят в том, что он не требует больших денежных затрат или сложного технологичного оборудования, а также гарантирует переработку диоксида серы.

Но имеются и минусы. В конечном итоге производитель получает 75%-ую концентрацию, которая заметно уступает по качеству тому, что выходит при контактном способе. В составе наблюдается содержание оксида азота, железа и иных примесей. Возврат оксидов азота осуществляется не полностью. Нитрозный способ вреден для экологии, поскольку допускает значительные выбросы токсинов в атмосферу. Тем не менее, этот подход всё равно остаётся довольно-таки популярным.

Исходный материал – сернистый газ. Его преобразование в H2SО4 осуществляется в процессе окислительной реакции с двуокисью серы и присоединения воды. Нитрозная техника не обходится без добавления окислов азота, поскольку двуокись серы не вступает в прямой контакт с кислородом. В течение данного процесса высшие окислы азота превращаются в окись азота NO. Позднее окись азота NO снов окисляется кислородом, преобразуясь в высшие окислы.

В каких отраслях находит применение

Минеральных удобрений, для этого она берётся в чистом 100%-ом виде.
Дымообразующих и взрывчатых веществ.
Медикаментозных средств.
Органических и неорганических соединений.
Красок.
Ненатуральных изделий.

Это далеко не все области применения. Вещество выполняет функции эмульгатора при приготовлении пищевой продукции, помогает эффективно устранять отходы в воде. Считается действительно необходимым компонентом в индустрии, замену которой трудно найти. Говоря об этом продукте, Дмитрий Менделеев отмечал, как часто к его помощи прибегают в техническом производстве, и что без него невозможно и невыгодно заниматься приготовлением других веществ.

Соли серной кислоты и область их применения

История изучения

На территории Руси масло появилось в 1600-х годах, чаще всего его ввозили торговцы из-за рубежа. В тот же временной период Иоганном Глаубером был изобретён совершенно иной подход к работе с материалами. Добиться желаемого Глауберу удалось в результате горения нитрата калия и самородной серы в присутствии водных паров. Аналогичный метод был также использован в первой половине 1700-х годов лондонским аптекарем Уордом Джошуа, который решил производить масло в больших масштабах. В то время в H2SО4 нуждались алхимики, фармацевты и специалисты по отделке редких металлов. В небольших объёмах её использовали для изготовления специальных спичек с содержанием хлората калия. .

Следом за Джошуа к производству приступил Джон Робак из Англии, несколько адаптировав технику. Вместо стеклянных резервуаров он взял освинцованные камеры крупного размера, поскольку они были дешевле. Нововведения Робака позволяли получить 65%-ный раствор. Приёмы англичанина сохраняли популярность в течение двухсот лет. 78%-ая концентрация появилась благодаря химикам из Англии и Франции Гловеру и Гей-Люссаку. В отличие от прошлого варианта этот оказался неподходящим для создания красителей.

К концу 1800-х годов европейские страны наладили выпуск продукции в количестве до одного миллиона тонн, а лидирующие позиции в поставке заняли Англия и Германия. На их долю приходился 71% от общего объёма. В России корпорации подобного рода открылись после 1805 года в Москве.

Производство в России

аккумуляторная;
отработанная;
техническая;
продукт особой чистоты;
олеум.

Особенности транспортировки

При транзите следует соблюдать осторожность из-за резких ядовитых свойств продукта. Он взрывоопасен и относится к восьмому классу опасности, который включает ядовитые и коррозионные грузы. Допущение перевозчиком грубых ошибок при транспортировке, ставит под угрозу не только людей, но и экологию.

Перевозка происходит при соблюдении правил, гарантирующих безопасность населения. Требуется подобрать устойчивую ёмкость для транзита. Цистерны должны быть изготовлены из сплавов, которые не разрушатся под воздействием ядов. Для перевозки опасных токсинов подойдут сернокислотные химические резервуары. При необходимости поддерживать температуру, как с дымящейся жидкостью, подбираются цистерны-термосы. Для обычного груза подойдёт сернокислотная канистра.

Транспортировка допускается лишь на автомобилях со специальной маркировкой, предупреждающей об опасном грузе. Перевозить цистерны имеют право водители, получившие свидетельство АДР, подтверждающее их компетентность. Они не ограничены во времени при перевозке, поскольку обязаны соблюдать скоростной режим для исключения возможности попадания в аварию. Чтобы избежать ситуаций, создающих угрозу жизни населения, водитель должен ехать по специально-разработанному маршруту, исключающему места большого скопления людей и производственные объекты.

Вред для человеческого здоровья

Токсичная жидкость угрожает здоровью человека не только из-за риска попадания капель на кожные ткани, она может нанести вред внутренним органам поскольку в её состав входит не менее едкий сернистый газ. Ей характерна чрезвычайная агрессивность, а входящий в состав мышьяк усиливает признаки отравления. Безвредной дозой содержания H2SО4 в воздухе считается 0,3 мг на 1 кв. м.

При неосторожном обращении могут пострадать кожа, дыхательная система и слизистые оболочки. Нередко появляются бронхит, ларингит и трахеит. Полученные ожоги имеют ярко-выраженную симптоматику и долго заживают. Если своевременно не обратиться к врачу, поражение тканей может привести к смерти пострадавшего. Опасная доза, угрожающая жизни – 0,18 см на 1 лит, при попадании внутрь - 5 миллиграммов.

Признаки отравления

тошнота и рвота;
болезненные ощущения в органах пищеварения;
расстройства кишечника;
проблемы со стулом;
изменение цвета мочи на красный;
появление бурых пятен на дёснах;
чрезмерное слюноотделение;
ожог слизистой глаз;
повреждение дыхательных путей;
кровотечение из носа;
отёк горла и гортани, охриплость;
посинение кожных покровов.

Первая помощь и лечение

При контакте с серной кислотой важно в первую очередь вызвать скорую помощь. До того как приедут врачи, пострадавший может самостоятельно облегчить своё состояние. Если химический продукт попал внутрь, нужно промыть желудок тёплой водой, а затем выпить 100 г оливкового или подсолнечного масла маленькими глотками. Для большей пользы можно проглотить немного льда или выпить молока. Это поможет снизить содержание H2SО4.

Если жидкость попала на слизистую оболочку глаз, необходимо промыть их проточной водой. До прибытия скорой помощи в глаза следует закапать раствор новокаина и дикаина. При отравлении парами постращавшему требуется срочно выйти на свежий воздух и промыть слизистые оболочки водой. Чтобы уменьшить площадь повреждения тканей, обожжённый участок кожи нужно промыть проточной водой и приложить повязку с содой.

Желательно проходить лечение в стационарных условиях, оставаясь под наблюдением врачей. Время на восстановление организма зависит от того, насколько сильно поражены кожные кожные покровы или органы. Как правило, лечение осуществляется с помощью антибиотиков, а в качестве обезболивающего назначается новокаин. .

Если у больного наблюдается желудочное кровотечение, ему необходимо переливание крови и также введение плазмы. В ряде случаев при кровотечении может понадобиться хирургическое вмешательство.

Интересные факты о серной кислоте

Хотя сегодня принято изготавливать серную кислоту на специальных предприятиях, она всё же встречается в природе, причём в 100%-ом виде. Например, в Италии на острове Сицилия можно увидеть, как со дна Мёртвого моря просачивается H2SО4. Это место принято называть Озером смерти, живые существа стараются не подходить слишком близко к нему. Выделение серной кислоты со дна происходит из-за содержания в земной коре пирита.

Серная кислота может выделяться и при сильных извержениях вулкана. Такие явления достаточно опасны для людей и окружающей среды. Одними из последствий попадания H2SО4 в атмосферу могут стать климатические изменения. Серная кислота считается главной причиной, по которой выпадают кислотные дожди, а выделяется она из-за попадания в воздух диоксида серы.

Как уже было ранее замечено, серная кислота эффективно поглощает воду из воздуха. Это качество позволяет использовать её для осушения газов. Раньше было принято наливать жидкость в небольшие ёмкости и оставлять между стёклами. Это помогало предотвратить запотевание окон в комнате.

Серная кислота H₂SO₄ – это сильная кислота, двухосновная, прочная и нелетучая. При обычных условиях серная кислота – тяжелая маслянистая жидкость, хорошо растворимая в воде.

Растворение серной кислоты в воде сопровождается выделением значительного количества кислоты. Поэтому по правилам безопасности в лаборатории при смешивании серной кислоты и воды мы добавляем серную кислоту в воду небольшими порциями при постоянном перемешивании.

Валентность серы в серной кислоте равна VI.

Способы получения

1. Серную кислоту в промышленности производят из серы, сульфидов металлов, сероводорода и др. Один из вариантов — производство серной кислоты из пирита FeS₂.

Основные стадии получения серной кислоты :

Сжигание или обжиг серосодержащего сырья в кислороде с получением сернистого газа.
Очистка полученного газа от примесей.
Окисление сернистого газа в серный ангидрид.
Взаимодействие серного ангидрида с водой.

Рассмотрим основные аппараты, используемые при производстве серной кислоты из пирита (контактный метод):

В контактном аппарате производится окисление сернистого газа до серного ангидрида. Процесс является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO₃):

температура: оптимальной температурой для протекания прямой реакции с максимальным выходом SO₃ является температура 400-500 о С. Для того чтобы увеличить скорость реакции при столь низкой температуре в реакцию вводят катализатор – оксид ванадия (V) V₂O₅.
давление: прямая реакция протекает с уменьшением объемов газов. Для смещения равновесия вправо процесс проводят при повышенном давлении.

Однако, если для поглощения оксида серы использовать воду, то образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты. Для того, чтобы не образовывался сернокислотный туман, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H₂SO₄·nSO₃.

Общие научные принципы химического производства:

Непрерывность.
Противоток
Катализ
Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ.
Теплообмен
Рациональное использование сырья

Химические свойства

Серная кислота – это сильная двухосновная кислота .

1. Серная кислота практически полностью диссоциирует в разбавленном в растворе по первой ступени:

По второй ступени серная кислота диссоциирует частично, ведет себя, как кислота средней силы:

HSO₄ – ⇄ H + + SO₄ 2–

2. Серная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.

Например , серная кислота взаимодействует с оксидом магния:

Еще пример : при взаимодействии серной кислоты с гидроксидом калия образуются сульфаты или гидросульфаты:

Серная кислота взаимодействует с амфотерным гидроксидом алюминия:

3. Серная кислота вытесняет более слабые из солей в растворе (карбонаты, сульфиды и др.). Также серная кислота вытесняет летучие кислоты из их солей (кроме солей HBr и HI).

Например , серная кислота взаимодействует с гидрокарбонатом натрия:

Или с силикатом натрия:

Концентрированная серная кислота реагирует с твердым нитратом натрия. При этом менее летучая серная кислота вытесняет азотную кислоту:

Аналогично – концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород из твердых хлоридов, например , хлорида натрия:

4. Т акже серная кислота вступает в обменные реакции с солями.

Например , серная кислота взаимодействует с хлоридом бария:

5. Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, которые расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль и водород.

Например , серная кислота реагирует с железом. При этом образуется сульфат железа (II):

Серная кислота взаимодействует с аммиаком с образованием солей аммония:

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем . При этом она обычно восстанавливается до сернистого газа SO₂. С активными металлами может восстанавливаться до серы S, или сероводорода Н₂S.

Железо Fe, алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде. При нагревании реакция возможна.

При взаимодействии с щелочными металлами и цинком концентрированная серная кислота восстанавливается до сероводорода:

6. Качественная реакция на сульфат-ионы – взаимодействие с растворимыми солями бария. При этом образуется белый кристаллический осадок сульфата бария:

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ ↓ + 2NaCl

Видеоопыт взаимодействия хлорида бария и сульфата натрия в растворе (качественная реакция на сульфат-ион) можно посмотреть здесь.

7. Окислительные свойства концентрированной серной кислоты проявляются и при взаимодействии с неметаллами.

Например , концентрированная серная кислота окисляет фосфор, углерод, серу. При этом серная кислота восстанавливается до оксида серы (IV):

Уже при комнатной температуре концентрированная серная кислота окисляет галогеноводороды и сероводород:

Читайте также: