Acid sulfuric H2S04, masa molară 98,082; incolor, uleios, inodor. Acid dibazic foarte puternic, la 18°C ​​p K a 1 - 2,8, K2 1,2 10 -2, pK A 2 1,92; lungimi de legătură în S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, unghi HOSOH 104°, OSO 119°; fierbe cu descompunere, formând (98,3% H 2 SO 4 și 1,7% H 2 O cu un punct de fierbere de 338,8 ° C; vezi și Tabelul 1). Acid sulfuric, corespunzător unui conținut de 100% H2SO4, are compoziția (%): H2SO4 99,5%, HSO4 - 0,18%, H3SO4 + 0,14%, H3O + 0,09%, H 2S2O7 0,04%, HS2O7 0,05%. Se amestecă cu și SO 3 în toate proporțiile. În soluții apoase acid sulfuric aproape complet se disociază în H+, HSO4- şi SO42-. Formează H2SO4 n H2O, unde n=1, 2, 3, 4 și 6,5.

soluțiile de SO 3 în acid sulfuric se numesc oleum; ele formează doi compuși H 2 SO 4 · SO 3 și H 2 SO 4 · 2SO 3. Oleum mai conţine acid pirosulfuric, obţinut prin reacţia: H 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7.

Prepararea acidului sulfuric

Materii prime pentru obtinere acid sulfuric servesc: S, sulfuri metalice, H 2 S, deseuri din termocentrale, sulfati de Fe, Ca etc. Principalele etape de productie acid sulfuric: 1) materii prime pentru producerea SO 2; 2) SO2 la SO3 (conversie); 3) SO 3. În industrie, se folosesc două metode pentru a obține acid sulfuric, diferită prin metoda de oxidare a SO 2 - contact folosind catalizatori solizi (contact) și azotos - cu oxizi de azot. Pentru obtinerea acid sulfuric Prin metoda de contact, fabricile moderne folosesc catalizatori de vanadiu, care au înlocuit oxizii de Pt și Fe. V 2 O 5 pur are activitate catalitică slabă, care crește brusc în prezența metalelor alcaline, cel mai mare efect avându-se sărurile K. Rolul promotor al metalelor alcaline se datorează formării pirosulfonaților cu punct de topire scăzut (3K 2 S 2 O). 7 V 2 O 5, 2K 2 S 2 O 7 · V 2 O 5 şi K 2 S 2 O 7 · V 2 O 5 , descompunându-se la 315-330, 365-380 şi respectiv 400-405 °C). Componenta activă în condiții de cataliză este în stare topită.

Schema de oxidare a SO2 la SO3 poate fi reprezentată după cum urmează:

În prima etapă se atinge echilibrul, a doua etapă este lentă și determină viteza procesului.

Productie acid sulfuric din sulf folosind metoda contactului dublu și absorbției duble (Fig. 1) se compune din următoarele etape. Aerul, după curățarea de praf, este furnizat de o suflantă cu gaz către turnul de uscare, unde este uscat la 93-98%. acid sulfuric la un conținut de umiditate de 0,01% în volum. Aerul uscat intră în cuptorul cu sulf după preîncălzire într-unul dintre schimbătoarele de căldură ale unității de contact. Cuptorul arde sulful furnizat prin duze: S + O 2 = SO 2 + 297,028 kJ. Gazul care conține 10-14% în volum SO 2 este răcit în cazan și, după diluarea cu aer la un conținut de SO 2 de 9-10% în volum la 420°C, intră în aparatul de contact pentru prima etapă de conversie, care are loc pe trei straturi de catalizator (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 kJ), după care gazul este răcit în schimbătoare de căldură. Apoi gazul care conține 8,5-9,5% SO 3 la 200°C intră în prima etapă de absorbție în absorbant, irigat și 98% acid sulfuric: S03 + H20 = H2S04 + 130,56 kJ. Apoi, gazul este supus curățării prin stropire acid sulfuric, este încălzit la 420°C și intră în a doua etapă de conversie, care are loc pe două straturi de catalizator. Înainte de a doua etapă de absorbție, gazul este răcit în economizor și alimentat la a doua etapă de absorbție, irigat cu 98% acid sulfuric, iar apoi, după curățarea stropilor, este eliberat în atmosferă.

1 - cuptor cu sulf; 2 - cazan de căldură reziduală; 3 - economizor; 4 - pornire focar; 5, 6 - schimbătoare de căldură ale cuptorului de pornire; 7 - dispozitiv de contact; 8 - schimbatoare de caldura; 9 - absorbant de oleum; 10 - turn de uscare; 11 și 12 - primul și respectiv al doilea absorbant monohidrat; 13 - colectii de acid.

1 - alimentator de discuri; 2 - cuptor; 3 - cazan de căldură reziduală; 4 - cicloni; 5 - precipitatoare electrice; 6 - turnuri de spălat; 7 - precipitatoare electrostatice umede; 8 - turn de suflare; 9 - turn de uscare; 10 - capcană pentru stropi; 11 - primul absorbant monohidrat; 12 - schimbatoare de caldura; 13 - dispozitiv de contact; 14 - absorbant de oleum; 15 - al doilea absorbant monohidrat; 16 - frigidere; 17 - colecții.

1 - turn de denitrare; 2, 3 - primul și al doilea turn de producție; 4 - turn de oxidare; 5, 6, 7 - turnuri de absorbție; 8 - precipitatoare electrice.

Productie acid sulfuric din sulfuri metalice (Fig. 2) este mult mai complicată și constă în următoarele operații. FeS 2 este ars într-un cuptor cu pat fluidizat folosind explozie de aer: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Gazul de prăjire cu un conținut de SO 2 de 13-14%, având o temperatură de 900°C, intră în cazan, unde este răcit la 450°C. Îndepărtarea prafului se realizează într-un ciclon și un precipitator electric. În continuare, gazul trece prin două turnuri de spălat, irigate cu 40% și 10% acid sulfuric. În acest caz, gazul este în cele din urmă curățat de praf, fluor și arsenic. Pentru purificarea gazelor din aerosoli acid sulfuric generate în turnurile de spălat, sunt prevăzute două trepte de precipitatoare electrostatice umede. După uscare într-un turn de uscare, înainte de care gazul este diluat la un conținut de 9% SO2, acesta este alimentat de o suflantă de gaz la prima etapă de conversie (3 straturi de catalizator). În schimbătoarele de căldură, gazul este încălzit la 420°C datorită căldurii gazului care provine din prima etapă de conversie. SO 2, oxidat cu 92-95% în SO 3, trece la prima etapă de absorbție în absorbanții de oleum și monohidrat, unde este eliberat de SO 3. Apoi, gazul care conține SO 2 ~ 0,5% intră în a doua etapă de conversie, care are loc pe unul sau două straturi de catalizator. Gazul este preîncălzit într-un alt grup de schimbătoare de căldură la 420 °C datorită căldurii gazelor provenite din a doua etapă de cataliză. După ce SO3 este separat în a doua etapă de absorbție, gazul este eliberat în atmosferă.

Gradul de conversie a SO2 la SO3 folosind metoda contactului este de 99,7%, gradul de absorbție a SO3 este de 99,97%. Productie acid sulfuric realizat într-o etapă de cataliză, în timp ce gradul de conversie a SO2 în SO3 nu depășește 98,5%. Înainte de a fi eliberat în atmosferă, gazul este curățat de SO2 rămas (vezi). Productivitatea instalatiilor moderne este de 1500-3100 t/zi.

Esența metodei nitrozei (Fig. 3) este că gazul de prăjire, după răcire și curățare de praf, este tratat cu așa-numita nitroză - acid sulfuric, în care se dizolvă oxizii de azot. SO 2 este absorbit de nitroză și apoi oxidat: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + NO. NO rezultat este slab solubil în nitroză și este eliberat din acesta și apoi parțial oxidat de oxigen în faza gazoasă la NO 2. Amestecul de NO și NO2 este reabsorbit acid sulfuric etc. Oxizii de azot nu sunt consumați în procesul de azot și sunt returnați în ciclul de producție datorită absorbției lor incomplete. acid sulfuric sunt parțial duși de gazele de eșapament. Avantajele metodei nitrozei: simplitatea instrumentării, cost mai mic (10-15% mai mic decât contactul), posibilitatea de reciclare 100% a SO 2.

Designul hardware al procesului de nitroză turn este simplu: SO 2 este procesat în 7-8 turnuri căptușite cu ambalaj ceramic, unul dintre turnuri (gol) este un volum de oxidare reglabil. Turnurile au colectoare de acid, frigidere și pompe care furnizează acid rezervoarelor sub presiune de deasupra turnurilor. Un ventilator de coadă este instalat în fața ultimelor două turnuri. Pentru purificarea gazelor din aerosoli acid sulfuric servește ca un precipitator electric. Oxizii de azot necesari procesului se obtin din HNO3. Pentru a reduce emisia de oxizi de azot în atmosferă și reciclarea 100% a SO 2, între zonele de producție și absorbție este instalat un ciclu de procesare a SO 2 fără azot în combinație cu metoda apă-acid de captare în profunzime a oxizilor de azot. Dezavantajul metodei nitrozei este calitatea scăzută a produsului: concentrația acid sulfuric 75%, prezența oxizilor de azot, Fe și alte impurități.

Pentru a reduce posibilitatea de cristalizare acid sulfuric standardele pentru calitățile comerciale sunt stabilite în timpul transportului și depozitării acid sulfuric, a cărui concentrație corespunde cel mai mult temperaturi scăzute cristalizare. Conţinut acid sulfuricîn grade tehnice (%): turn (azot) 75, contact 92,5-98,0, oleum 104,5, oleum procent mare 114,6, baterie 92-94. Acid sulfuric depozitate în rezervoare de oțel cu un volum de până la 5000 m 3, capacitatea lor totală în depozit este proiectată pentru o producție de zece zile. Oleum și acid sulfuric transportate în cisterne de oțel de cale ferată. Concentrat și baterie acid sulfuric transportat în rezervoare din oțel rezistent la acizi. Rezervoarele pentru transportul oleumului sunt acoperite cu izolație termică, iar oleum-ul este încălzit înainte de umplere.

Defini acid sulfuric colorimetric si fotometric, sub forma unei suspensii de BaSO 4 - fototurbidimetric, precum si prin metoda coulometrica.

Aplicarea acidului sulfuric

Acidul sulfuric este utilizat în producție îngrășăminte minerale, ca electrolit în bateriile cu plumb, pentru producerea diverșilor acizi și săruri minerale, fibre chimice, coloranți, substanțe care formează fum și explozivi, în industria petrolului, prelucrarea metalelor, textile, piele și alte industrii. Se folosește în sinteza organică industrială în reacții de deshidratare (producerea de dietil eter, esteri), hidratare (etanol din etilenă), sulfonare (și produse intermediare în producerea coloranților), alchilare (producerea de izooctan, polietilen glicol, caprolactamă) , etc. Cel mai mare consumator acid sulfuric- producerea de îngrășăminte minerale. Pentru 1 t de îngrășăminte cu fosfor P 2 O 5 se consumă 2,2-3,4 tone acid sulfuricşi pentru 1 t (NH4)2S04 - 0,75 t acid sulfuric. Prin urmare, ei tind să construiască plante de acid sulfuric împreună cu fabrici pentru producția de îngrășăminte minerale. Producția mondială acid sulfuricîn 1987 a ajuns la 152 milioane de tone.

Acid sulfuricși oleum sunt substanțe extrem de agresive care afectează tractul respirator, pielea, mucoasele, provoacă dificultăți de respirație, tuse, și adesea laringită, traheită, bronșită etc. MPC de aerosol de acid sulfuric în aer zonă de muncă 1,0 mg/m 3, în atmosferă 0,3 mg/m 3 (maxim o singură dată) și 0,1 mg/m 3 (medie zilnică). Concentrație uimitoare de vapori acid sulfuric 0,008 mg/l (expunere 60 min), letal 0,18 mg/l (60 min). Clasa de pericol 2. Aerosoli acid sulfuric se poate forma în atmosferă ca urmare a emisiilor din industriile chimice și metalurgice care conțin oxizi de S și cad sub formă de ploaie acide.

Este unul dintre cei mai faimoși și răspândiți compuși chimici. . Acest lucru se explică în primul rând prin proprietățile sale pronunțate. Formula sa este H2SO4. Este un acid dibazic cu un conținut de sulf mai mare de +6.

În condiții normale, acidul sulfuric este un lichid inodor și incolor, cu proprietăți uleioase. A devenit destul de răspândit în tehnologie și în diverse industrii.

Pe acest moment această substanță este unul dintre cele mai importante și mai răspândite produse ale industriei chimice. În natură, depozitele de sulf nativ nu se găsesc atât de des; de regulă, se găsește numai în compuși cu alte substanțe. Extracția sulfului din diverși compuși, inclusiv dintr-o varietate de deșeuri industriale, este acum în curs de dezvoltare. În unele cazuri, chiar și gazele pot fi adaptate pentru a produce sulf și diverși compuși cu acesta.

Proprietăți

Acidul sulfuric are un efect dăunător asupra oricărei substanțe, scoate apa din ele foarte repede, astfel încât țesuturile și diverși compuși încep să se carbonizeze. Acidul 100% este unul dintre cele mai puternice, iar compusul nu fumează și nu distruge

Reacționează cu orice metal, cu excepția plumbului. În formă concentrată, începe să oxideze multe elemente.

Utilizarea acidului sulfuric

Acidul sulfuric este utilizat în principal în industria chimică, unde este folosit pentru a produce azot, inclusiv superfosfat, care este considerat în prezent unul dintre cele mai comune îngrășăminte. Până la câteva milioane de tone din această substanță sunt produse anual.

În metalurgie, H2SO4 este utilizat pentru a verifica calitatea produselor rezultate. La rularea oțelului pot apărea microfisuri; pentru a le detecta, piesa este plasată într-o baie de plumb și gravată cu o soluție acidă 25%. După aceasta, chiar și cele mai mici crăpături pot fi văzute cu ochiul liber.

Înainte de aplicarea galvanizării pe metal, este necesar să-l pregătiți mai întâi - curățați-l și degresați-l. Pe măsură ce acidul sulfuric reacționează cu metalele, acesta dizolvă stratul subțire și, odată cu acesta, sunt îndepărtate orice urmă de contaminare. În plus, suprafața metalică devine mai aspră, ceea ce este mai potrivit pentru aplicarea placajului cu nichel, crom sau cupru.

Acidul sulfuric este utilizat la prelucrarea unor minereuri, iar cantități importante sunt necesare și în industria petrolieră, unde este folosit în principal pentru purificarea diverselor produse. Este adesea folosit în industria chimică, care este în continuă evoluție. Ca urmare, găsim caracteristici suplimentare si metode de aplicare. Această substanță poate fi folosită pentru a produce baterii plumb-acid.

Prepararea acidului sulfuric

Principalele materii prime pentru producerea acidului sunt sulful și diverși compuși pe baza acestuia. În plus, după cum sa menționat deja, utilizarea deșeurilor industriale pentru a produce sulf se dezvoltă acum. În timpul prăjirii oxidative a minereurilor sulfurate, gazele reziduale conțin SO2. Este adaptat pentru a produce acid sulfuric. Deși în Rusia pozițiile de lider sunt încă ocupate de producția bazată pe prelucrarea piritelor de sulf, care sunt arse în cuptoare. Când aerul este suflat prin arderea piritelor, se formează vapori cu un conținut ridicat de SO2. Precipitatoarele electrice sunt folosite pentru a îndepărta alte impurități și vapori periculoși. În zilele noastre sunt utilizate activ în producție căi diferite producția de acid, iar multe dintre ele sunt asociate cu procesarea deșeurilor, deși ponderea producției tradiționale este mare.

H2SO4,lat. Acidum sulfuricum este un acid dibazic puternic, cu o masă molară de aproximativ 98 g/mol.

Acidul sulfuric pur este un lichid uleios caustic, incolor, inodor, cu o densitate de 1,84 g/cm3, care se transformă într-o masă cristalină solidă la 10,4°C. Punctul de fierbere al soluțiilor apoase de acid sulfuric crește odată cu creșterea concentrației sale și atinge un maxim la un conținut de aproximativ 98% H2SO4.

Acidul sulfuric concentrat reacționează foarte violent cu apa, deoarece eliberează o cantitate mare de căldură (19 kcal pe mol de acid) datorită formării hidraților. Din acest motiv, ar trebui să diluați întotdeauna acidul sulfuric turnându-l în apă, și nu invers.

Acidul sulfuric este foarte higroscopic, adică absoarbe bine vaporii de apă din aer, deci poate fi folosit pentru a usca gazele care nu reacţionează cu el. Higroscopicitatea explică și carbonizarea materie organică, de exemplu, zahăr sau lemn, atunci când sunt expuse la acid sulfuric concentrat. În acest caz, se formează hidrați de acid sulfuric. De asemenea, datorită volatilității sale scăzute, este folosit pentru a înlocui alți acizi, mai volatili, din sărurile lor.

Acidul sulfuric concentrat este un agent oxidant puternic. Oxidează metalele din seria de tensiuni până la argint inclusiv, iar produșii de reacție depind de condițiile conducerii sale și de activitatea metalului însuși. Formează două serii de săruri: medii - sulfați și acide - hidrosulfați, precum și eteri.

Acidul sulfuric diluat interacționează cu toate metalele situate în seria tensiunii electrochimice la stânga hidrogenului (H), eliberând H2; proprietățile oxidante sunt necaracteristice pentru acesta.

În industrie, acidul sulfuric este produs prin două metode: metoda contactului folosind catalizatori solizi (contacte) și metoda azotoasă - cu oxizi de azot. Materiile prime sunt sulful, sulfurile metalice etc. Se produc mai multe grade de acid, în funcție de puritate și concentrație: baterie (cel mai pur), tehnic, turn, ulei de vitriol, oleum (o soluție de anhidridă sulfuric în acid sulfuric).

Aplicarea acidului sulfuric:

• Producția de îngrășăminte minerale este cel mai mare domeniu de aplicare
• Electrolitul din bateriile cu plumb
• Producția de detergenți sintetici, coloranți, materiale plastice, fluorură de hidrogen și alți reactivi
• Valorificarea minereului în industria minieră
• Purificarea produselor petroliere
• Prelucrarea metalelor, textile, piele și alte industrii
• Producția de medicamente
• Înregistrat în industria alimentară ca aditiv alimentar E513
• Sinteză organică industrială

Aplicarea acidului sulfuric în industrie

Industria alimentară este familiarizată cu acidul sulfuric sub formă de aditiv alimentar E513. Acidul acționează ca un emulgator. Acest aditiv alimentar este folosit pentru a face băuturi. Cu ajutorul lui, aciditatea este reglată. Pe lângă alimente, E513 este inclus în îngrășămintele minerale. Utilizarea acidului sulfuric în industrie este larg răspândită. Sinteza organică industrială folosește acid sulfuric pentru a efectua următoarele reacții: alchilare, deshidratare, hidratare. Cu ajutorul acestui acid se reface suma necesară rășini pe filtre care sunt utilizate la producerea apei distilate.

Utilizarea acidului sulfuric în viața de zi cu zi

Acidul sulfuric la domiciliu este solicitat în rândul pasionaților de mașini. Procesul de preparare a unei soluții de electrolit pentru o baterie de mașină este însoțit de adăugarea de acid sulfuric. Când lucrați cu acest acid, ar trebui să vă amintiți regulile de siguranță. Dacă acidul ajunge pe haine sau pe pielea expusă, clătiți imediat cu apă curentă. Acidul sulfuric care s-a vărsat pe metal poate fi neutralizat cu var sau cretă. Când reîncărcați o baterie de mașină, trebuie să respectați o anumită secvență: adăugați treptat acid în apă și nu invers. Când apa reacționează cu acidul sulfuric, lichidul devine foarte fierbinte, ceea ce poate provoca stropirea acestuia. Prin urmare, ar trebui să fii deosebit de atent să nu ajungă lichidul pe față sau pe ochi. Acidul trebuie depozitat într-un recipient bine închis. Este important ca substanța chimică să nu fie la îndemâna copiilor.

Utilizarea acidului sulfuric în medicină

Sărurile acidului sulfuric sunt utilizate pe scară largă în medicină. De exemplu, sulfatul de magneziu este prescris oamenilor pentru a obține un efect laxativ. Un alt derivat al acidului sulfuric este tiosulfatul de sodiu. Medicament folosit ca antidot in cazul ingestiei urmatoarelor substante: mercur, plumb, halogeni, cianura. Tiosulfat de sodiu împreună cu acid clorhidric folosit pentru tratarea bolilor dermatologice. Profesorul Demjanovich a propus o combinație a acestor două medicamente pentru tratamentul scabiei. La fel de soluție apoasă, tiosulfatul de sodiu se administreaza persoanelor care sufera de boli alergice.

Sulfatul de magneziu are o gamă largă de capacități. Prin urmare, este folosit de medici de diferite specialități. Sulfatul de magneziu se administrează pacienților cu hipertensiune arterială ca antispastic. Dacă o persoană are boală a vezicii biliare, substanța este administrată pe cale orală pentru a îmbunătăți secreția biliară. Utilizarea acidului sulfuric în medicină sub formă de sulfat de magneziu în practica ginecologică este obișnuită. Medicii ginecologi ajută femeile aflate în travaliu prin administrarea intramusculară de sulfat de magneziu, astfel ameliorează durerile din timpul nașterii. Pe lângă toate proprietățile de mai sus, sulfatul de magneziu are un efect anticonvulsivant.

Aplicarea acidului sulfuric în producție

Acidul sulfuric, ale cărui aplicații sunt variate, este utilizat și în producția de îngrășăminte minerale. Pentru o cooperare mai convenabilă, fabricile care produc acid sulfuric și îngrășăminte minerale sunt situate în principal unele lângă altele. Acest moment creează producție continuă.

Utilizarea acidului sulfuric în producția de coloranți și fibre sintetice ocupă locul al doilea ca popularitate după producția de îngrășăminte minerale. Multe industrii folosesc acid sulfuric în unele procese de fabricație. Utilizarea acidului sulfuric a găsit cerere în viața de zi cu zi. Oamenii folosesc substanța chimică pentru a-și întreține mașinile. Puteți achiziționa acid sulfuric din magazinele specializate în vânzare substanțe chimice, inclusiv linkul nostru. Acidul sulfuric este transportat în conformitate cu regulile de transport de astfel de mărfuri. Transportul feroviar sau rutier transportă acidul în containere adecvate. În primul caz, un rezervor acționează ca un container, în al doilea - un butoi sau un container.

Caracteristici de aplicare și pericol biologic

Acidul sulfuric și produsele înrudite sunt substanțe extrem de toxice, cărora li se atribuie clasa de pericol II. Vaporii lor afectează tractul respirator, pielea, membranele mucoase, provocând dificultăți de respirație, tuse și adesea laringită, traheită și bronșită. Concentrația maximă admisă de vapori de acid sulfuric în aerul zonei de lucru a spațiilor industriale este de 1 mg/m3. Persoanele care lucrează cu acizi toxici sunt prevăzute cu îmbrăcăminte specială și echipament individual de protecție. Acidul sulfuric concentrat poate provoca arsuri chimice dacă este manipulat cu neglijență.

Dacă este ingerat acid sulfuric, imediat după ingestie, apare dureri ascuțite în gură și în întregul tub digestiv, vărsături severe amestecate cu sânge stacojiu mai întâi și apoi mase brune. Concomitent cu vărsăturile, începe o tuse severă. Se dezvoltă o umflare ascuțită a laringelui și a corzilor vocale, provocând dificultăți severe de respirație. Pupilele se dilată, iar pielea feței capătă o culoare albastru închis. Există o scădere și o slăbire a activității cardiace. Moartea are loc la o doză de 5 miligrame. În caz de otrăvire cu acid sulfuric, sunt necesare lavaj gastric urgent și aportul de magneziu.

Acidul sulfuric este utilizat pe scară largă în economie nationalași este principalul produs al industriei chimice de bază. În acest sens, există o creștere continuă a producției de acid sulfuric. Astfel, dacă în 1900 producția mondială de acid sulfuric se ridica la 4,2 milioane de tone, atunci în 1937 s-au produs 18,8 milioane de tone, iar în 1960 - peste 47 milioane de tone.
În prezent Uniunea Sovietică Ocupă locul al doilea în lume la producția de acid sulfuric. În 1960, în URSS au fost produse 5,4 milioane de grame de acid sulfuric.În 1965, producția de acid sulfuric se va dubla față de 1958.
Domeniile de aplicare ale acidului sulfuric se datorează proprietăților sale și costului redus. Acidul sulfuric este un acid puternic, nevolatil și durabil, care la temperaturi moderate are proprietăți oxidante foarte slabe și puternice de îndepărtare a apei.

Principalul consumator de acid sulfuric este producerea de îngrășăminte minerale - superfosfat și sulfat de amoniu. De exemplu, pentru a produce doar o tonă de superfosfat (din fluorapatită), care nu conține apă higroscopică, se consumă 600 kg de acid sulfuric 65%. Producția de îngrășăminte minerale consumă aproximativ jumătate din tot acidul produs.
O cantitate semnificativă de acid sulfuric este consumată în timpul procesării combustibilului lichid - pentru a purifica kerosenul, parafina, uleiurile lubrifiante din sulf și compușii nesaturați și în timpul procesării gudronului de cărbune. De asemenea, este folosit în purificarea diferitelor uleiuri minerale și grăsimi.
Acidul sulfuric este utilizat pe scară largă în diverse sinteze organice, de exemplu, pentru sulfonarea compușilor organici - în producția de acizi sulfonici, diverși coloranți și zaharină. În acest scop, se utilizează atât acidul concentrat, cât și acidul fumant, precum și acidul clorosulfonic. Acidul sulfuric este utilizat ca agent de îndepărtare a apei în reacțiile de nitrare - în producția de nitrobenzen, nitroceluloză, nitroglicerină etc.
Fiind un acid nevolatil, acidul sulfuric este capabil să înlocuiască acizii volatili din sărurile lor, care este utilizat în producerea de acid fluorhidric, acid clorhidric și acid percloric.
Acidul sulfuric este adesea folosit în prelucrarea (descompunerea) anumitor minereuri și concentrate, cum ar fi titanul, zirconiul, vanadiul și uneori niobiul, litiul și alte metale. Deoarece acidul sulfuric concentrat fierbe la o temperatură destul de ridicată și nu are practic niciun efect asupra fontei și oțelului, această descompunere poate fi realizată complet folosind echipamente ieftine fabricate din aceste materiale.
Acidul sulfuric fierbinte diluat dizolvă bine oxizii metalici și este folosit pentru așa-numita gravare a metalelor - curățarea acestora< особенно железа, от окислов.
Acidul sulfuric este un bun agent de uscare și în acest scop este utilizat pe scară largă în laboratoare și industrie. Umiditatea reziduală la utilizarea acidului sulfuric 95% este egală cu 0,003 mg vapori de apă la 1 litru de gaz uscat.

DEFINIȚIE

Anhidru acid sulfuric este un lichid greu, vâscos, care este ușor miscibil cu apa în orice proporție: interacțiunea este caracterizată printr-un efect exotermic extrem de mare (~880 kJ/mol la diluție infinită) și poate duce la fierbere explozivă și stropire a amestecului dacă apa este adăugat la acid; De aceea este atât de important să inversați întotdeauna ordinea în prepararea soluțiilor și să adăugați acidul în apă, încet și amestecând.

Unele proprietăți fizice ale acidului sulfuric sunt prezentate în tabel.

H2SO4 anhidru este un compus remarcabil cu o constantă dielectrică neobișnuit de mare și o conductivitate electrică foarte mare, care se datorează autodisocierii ionice (autoprotoliza) a compusului, precum și unui mecanism de conducere cu releu de transfer de protoni care permite curentului electric să curgă printr-un lichid vâscos. cu un număr mare de legături de hidrogen.

Tabelul 1. Proprietăți fizice acid sulfuric.

Prepararea acidului sulfuric

Acidul sulfuric este cel mai important produs chimic industrial și cel mai ieftin acid produs în volum mare oriunde în lume.

Acidul sulfuric concentrat („ulei de vitriol”) a fost obținut mai întâi prin încălzirea „vitriolului verde” FeSO 4 × nH 2 O și consumat în cantitati mari pentru a obţine Na2SO4 şi NaCl.

Procesul modern de producere a acidului sulfuric folosește un catalizator constând din oxid de vanadiu (V) cu adăugare de sulfat de potasiu pe un suport de silice sau kieselguhr. Dioxidul de sulf SO2 este produs prin arderea sulfului pur sau prin prăjirea minereului sulfurat (în primul rând pirită sau minereuri de Cu, Ni și Zn) în procesul de extracție a acestor metale.SO2 este apoi oxidat la trioxid, iar apoi acidul sulfuric se obține prin dizolvare în apă:

S + O2 → S02 (AH 0 - 297 kJ/mol);

S02 + ½ O2 → S03 (AH0 - 9,8 kJ/mol);

S03 + H20 → H2S04 (AH 0 - 130 kJ/mol).

Proprietățile chimice ale acidului sulfuric

Acidul sulfuric este un acid dibazic puternic. În prima etapă, în soluții de concentrație scăzută, se disociază aproape complet:

H2S04↔H++ + HSO4-.

Etapa a doua disociere

HSO 4 — ↔H + + SO 4 2-

apare într-o măsură mai mică. Constanta de disociere a acidului sulfuric în a doua etapă, exprimată în termeni de activitate ionică, K 2 = 10 -2.

Ca acid dibazic, acidul sulfuric formează două serii de săruri: medii și acide. Sărurile medii ale acidului sulfuric se numesc sulfați, iar sărurile acide sunt numite hidrosulfați.

Acidul sulfuric absoarbe cu lăcomie vaporii de apă și, prin urmare, este adesea folosit pentru a usca gazele. Capacitatea de absorbție a apei explică și carbonizarea multor substanțe organice, în special a celor aparținând clasei de carbohidrați (fibre, zahăr etc.), atunci când sunt expuse la acid sulfuric concentrat. Acidul sulfuric elimină hidrogenul și oxigenul din carbohidrați, care formează apă, iar carbonul este eliberat sub formă de cărbune.

Acidul sulfuric concentrat, mai ales fierbinte, este un agent oxidant puternic. oxidează HI și HBr (dar nu HCl) pentru a elibera halogeni, cărbunele la CO2, sulful la SO2. Aceste reacții sunt exprimate prin ecuațiile:

8HI + H2S04 = 4I2 + H2S + 4H20;

2HBr + H2S04 = Br2 + S02 + 2H20;

C + 2H2S04 = CO2 + 2S02 + 2H20;

S + 2H2S04 = 3S02 + 2H2O.

Interacțiunea acidului sulfuric cu metalele are loc diferit în funcție de concentrația acestuia. Acidul sulfuric diluat se oxidează cu ionul său de hidrogen. Prin urmare, interacționează numai cu acele metale care sunt în seria de tensiune până la hidrogen, de exemplu:

Zn + H2S04 = ZnS04 + H2.

Cu toate acestea, plumbul nu se dizolvă în acid diluat, deoarece sarea rezultată PbSO4 este insolubilă.

Acidul sulfuric concentrat este un agent oxidant datorat sulfului (VI). Oxidează metalele din domeniul de tensiune până la argint inclusiv. Produsele reducerii sale pot varia în funcție de activitatea metalului și de condiții (concentrație de acid, temperatură). Când interacționează cu metale slab active, cum ar fi cuprul, acidul este redus la SO 2:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O.

Atunci când interacționează cu metale mai active, produsele de reducere pot fi atât dioxid, cât și sulf liber și hidrogen sulfurat. De exemplu, atunci când interacționați cu zincul, pot apărea următoarele reacții:

Zn + 2H2S04 = ZnS04 + S02 + 2H20;

3Zn + 4H2S04 = 3ZnS04 + S↓ + 4H20;

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

Aplicarea acidului sulfuric

Utilizarea acidului sulfuric variază de la o țară la alta și de la un deceniu la altul. De exemplu, în SUA, principala zonă de consum de H 2 SO 4 este în prezent producția de îngrășăminte (70%), urmată de producția chimică, metalurgie și rafinarea petrolului (~5% în fiecare zonă). În Marea Britanie, distribuția consumului pe industrie este diferită: doar 30% din H2SO4 produs este utilizat în producția de îngrășăminte, dar 18% se îndreaptă către vopsele, pigmenți și semiproduse din producția de coloranți, 16% la producția chimică, 12 % pentru producția de săpunuri și detergenți, 10% pentru producția de fibre naturale și artificiale și 2,5% este utilizat în metalurgie.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	Determinați masa de acid sulfuric care poate fi obținută dintr-o tonă de pirit dacă randamentul de oxid de sulf (IV) în reacția de prăjire este de 90%, iar oxidul de sulf (VI) în oxidarea catalitică a sulfului (IV) este de 95% de teoretic.
Soluţie	Să scriem ecuația pentru reacția de ardere a piritei: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2. Să calculăm cantitatea de substanță pirita: n(FeS2) = m(FeS2) / M(FeS2); M(FeS2) = Ar(Fe) + 2×Ar(S) = 56 + 2×32 = 120g/mol; n(FeS 2) = 1000 kg / 120 = 8,33 kmoli. Deoarece în ecuația de reacție coeficientul pentru dioxidul de sulf este de două ori mai mare decât coeficientul pentru FeS 2, atunci cantitatea teoretic posibilă de substanță oxid de sulf (IV) este egală cu: n(SO2) teor = 2 ×n(FeS2) = 2 ×8,33 = 16,66 kmoli. Iar cantitatea de moli de oxid de sulf (IV) obținută practic este: n(SO 2) pract = η × n(SO 2) teor = 0,9 × 16,66 = 15 kmol. Să scriem ecuația de reacție pentru oxidarea oxidului de sulf (IV) la oxid de sulf (VI): 2SO 2 + O 2 = 2SO 3. Cantitatea teoretic posibilă de oxid de sulf (VI) este egală cu: n(SO 3) teor = n(SO 2) pract = 15 kmoli. Iar cantitatea obținută practic de moli de oxid de sulf (VI) este: n(SO 3) pract = η × n(SO 3) teor = 0,5 × 15 = 14,25 kmol. Să scriem ecuația reacției pentru producerea acidului sulfuric: SO3 + H2O = H2SO4. Să aflăm cantitatea de acid sulfuric: n(H2S04) = n(S03) pract = 14,25 kmoli. Randamentul de reacție este de 100%. Masa acidului sulfuric este egală cu: m(H2S04) = n(H2S04) × M(H2S04); M(H2S04) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 g/mol; m(H2SO4) = 14,25 × 98 = 1397 kg.
Răspuns	Masa acidului sulfuric este de 1397 kg