Kwas siarkowy i jego właściwości chemiczne

Kwasy to związki chemiczne składające się z atomów wodoru i reszt kwasowych, np. SO4, SO3, PO4 itd. Są nieorganiczne i organiczne. Pierwsze obejmują kwas solny, fosforowy, siarczkowy, azotowy, siarkowy. Do drugiego - kwas octowy, palmitynowy, mrówkowy, stearynowy itp.

Co to jest kwas siarkowy

Kwas ten składa się z dwóch atomów wodoru i reszty kwasowej SO4. Ma wzór H2SO4. Kwas siarkowy lub, jak to się nazywa, siarczan, odnosi się do nieorganicznych kwasów dwuzasadowych zawierających tlen. Substancja ta jest uważana za jedną z najbardziej agresywnych i aktywnych chemicznie. W większości reakcji chemicznych działa jako środek utleniający. Kwas ten można stosować w postaci stężonej lub rozcieńczonej, w tych dwóch przypadkach ma on nieco inne właściwości chemiczne.

Właściwości fizyczne

Kwas siarkowy w normalnych warunkach ma stan ciekły, jego temperatura wrzenia wynosi około 279,6 stopni Celsjusza, temperatura zamarzania, gdy przechodzi w kryształy stałe, wynosi około -10 stopni za sto procent i około 20 za 95 procent. Czystym stuprocentowym kwasem siarczanowym jest oleista, bezwonna i bezbarwna ciecz, która ma prawie dwukrotnie większą gęstość niż woda - 1 840 kg / m3.

Właściwości chemiczne kwasu siarczanowego

Kwas siarkowy reaguje z metalami, ich tlenkami, wodorotlenkami i solami. Rozcieńczony wodą w różnych proporcjach, może zachowywać się inaczej, dlatego bardziej szczegółowo rozważamy właściwości stężonego i słabego roztworu kwasu siarkowego.

Skoncentrowany roztwór kwasu siarkowego

Skoncentrowany jest roztwór zawierający 90% kwasu siarczanowego. Taki roztwór kwasu siarkowego może reagować nawet z niskocząsteczkowymi metalami, a także z niemetalami, wodorotlenkami, tlenkami, solami. Właściwości takiego roztworu kwasu siarczanowego są podobne do właściwości stężonego kwasu azotowego.

Interakcja z metalami

Gdy reakcja chemiczna stężonego roztworu kwasu siarczanowego z metalami znajdującymi się po prawej stronie wodoru w elektrochemicznych szeregach naprężeń metalicznych (to znaczy, że nie są one najbardziej aktywne), powstają takie substancje: siarczan metalu, z którym zachodzi oddziaływanie, woda i dwutlenek siarki. Miedź (cuprum), rtęć, bizmut, srebro (argentum), platyna i złoto (aurum) to metale, które są wynikiem interakcji, z którymi tworzą się wymienione substancje.

Interakcja z nieczynnymi metalami

W przypadku metali znajdujących się po lewej stronie wodoru w szeregu naprężeń, stężony kwas siarkowy zachowuje się nieco inaczej. W wyniku takiej reakcji chemicznej powstają następujące substancje: określony siarczan metalu, siarkowodór lub czysta siarka i woda. Żelazo (ferum), magnez, mangan, beryl, lit, bar, wapń i wszystkie pozostałe w szeregu naprężeń po lewej stronie wodoru, z wyjątkiem aluminium, chromu, niklu i tytanu - są również zagęszczone metalami; kwas siarczanowy nie reaguje.

Interakcja z niemetalami

Substancja ta jest silnym utleniaczem, dlatego może brać udział w reakcjach chemicznych redoks z niemetalami, takimi jak na przykład węgiel (węgiel) i siarka. W wyniku takich reakcji woda jest koniecznie uwalniana. Dodanie tej substancji do węgla uwalnia również dwutlenek węgla i dwutlenek siarki. A jeśli dodasz kwas do siarki, otrzymamy tylko dwutlenek siarki i wodę. W takiej reakcji chemicznej kwas siarczanowy pełni rolę czynnika utleniającego.

Interakcje z substancjami organicznymi

Wśród reakcji kwasu siarkowego z materia organiczna można odróżnić zwęglenia. Taki proces zachodzi, gdy dana substancja koliduje z papierem, cukrem, włóknami, drewnem itp. W każdym razie węgiel uwalnia się. Węgiel, który powstał podczas reakcji, może częściowo oddziaływać z kwasem siarkowym, gdy jest w nadmiarze. Zdjęcie pokazuje reakcję cukru z roztworem kwasu siarczanowego o średnim stężeniu.

Reakcje z solami

Stężony roztwór H2SO4 reaguje również z suchymi solami. W tym przypadku zachodzi standardowa reakcja wymiany, w której powstaje siarczan metalu, który jest obecny w strukturze soli, i kwas z resztą, która była w kompozycji soli. Jednak w przypadku roztworów soli stężony kwas siarkowy nie reaguje.

Interakcje z innymi substancjami

Również ta substancja może reagować z tlenkami metali i ich wodorotlenkami, w tych przypadkach zachodzą reakcje wymiany, w pierwszym z nich siarczan metalu i woda są uwalniane, w drugim - to samo.

Właściwości chemiczne słabego roztworu kwasu siarczanowego

Rozcieńczony kwas siarkowy reaguje z wieloma substancjami i ma takie same właściwości jak wszystkie kwasy. W odróżnieniu od skoncentrowanego oddziałuje tylko z aktywnymi metalami, czyli tymi, które znajdują się na lewo od wodoru w szeregu naprężeń. W takim przypadku zachodzi ta sama reakcja podstawienia, jak w przypadku dowolnego kwasu. To uwalnia wodór. Również taki roztwór kwasu oddziałuje z roztworami soli, w wyniku czego zachodzi reakcja wymiany, którą już omówiono powyżej, z tlenkami - a także stężonymi, z wodorotlenkami - również w ten sam sposób. Oprócz zwykłych siarczanów istnieją także wodorosiarczany, które są produktem oddziaływania wodorotlenku i kwasu siarkowego.

Jak się dowiedzieć, czy roztwór zawiera kwas siarkowy lub siarczany

Aby określić, czy te substancje są obecne w roztworze, specjalne jakość reakcji do jonów siarczanowych, co pozwala wiedzieć. Polega na dodaniu do roztworu baru lub jego związków. W rezultacie może wypaść biały osad. (siarczan baru), co wskazuje na obecność siarczanów lub kwasu siarkowego.

Jak wydobywać kwas siarkowy

Najpowszechniejszą metodą przemysłowej produkcji tej substancji jest jej ekstrakcja z pirytu żelaza. Proces ten przebiega w trzech etapach, przy których każdorazowo zachodzi określona reakcja chemiczna. Rozważ je. Najpierw do pirytu dodaje się tlen, w wyniku czego powstaje tlenek żelaza i dwutlenek siarki, który jest używany do dalszych reakcji. Ta interakcja występuje w wysokich temperaturach. Następnie następuje etap, w którym otrzymuje się trójtlenek siarki przez dodanie tlenu w obecności katalizatora, którym jest tlenek wanadu. Teraz, w ostatnim etapie, do otrzymanej substancji dodaje się wodę i otrzymuje się kwasy siarczanowe. Jest to najczęstszy proces produkcji komercyjnej kwasu siarczanowego, jest on najczęściej stosowany, ponieważ piryt jest najłatwiej dostępnym surowcem odpowiednim do syntezy substancji opisanej w tym artykule. Kwas siarkowy otrzymany w tym procesie stosuje się w różnych gałęziach przemysłu, zarówno chemicznych, jak i wielu innych, na przykład rafinacja oleju wzbogacanie rud itp. Również jego stosowanie jest często przewidziane w technologii wytwarzania zestawu włókien syntetycznych.