Сярна киселина и нейните химични свойства

Киселините са химични съединения, състоящи се от водородни атоми и киселинни остатъци, например SO4, SO3, PO4 и др. Те са неорганични и органични. Първата включва солна, фосфорна, сулфидна, азотна, сярна киселина. Към втория - оцетна, палмитинова, мравчена, стеаринова и др.

Какво е сярна киселина

Тази киселина се състои от два водородни атома и киселинен остатък SO4. Той има формула H2SO4. Сярна киселина или, както се нарича също, сулфат, се отнася до неорганични кислородсъдържащи двуосновни киселини. Това вещество се счита за едно от най-агресивните и химически активни. При повечето химични реакции той действа като окислител. Тази киселина може да се използва в концентрирана или разредена форма, като в тези два случая има леко различни химични свойства.

Физични свойства

Сярна киселина в нормални условия има течно състояние, нейната точка на кипене е около 279.6 градуса по Целзий, точката на замръзване, когато тя се превръща в твърди кристали, е около -10 градуса за сто процента и около -20 за 95 процента. Чистата 100% сулфатна киселина е мазна, без мирис и безцветна течна субстанция, която има почти два пъти по-голяма плътност от водата - 1840 кг / м3.

Химични свойства на сулфатната киселина

Сярна киселина реагира с метали, техните оксиди, хидроксиди и соли. Разреден с вода в различни пропорции, той може да се държи по различен начин, следователно, ние разглеждаме по-подробно свойствата на концентриран и слаб разтвор на сярна киселина поотделно.

Концентриран разтвор на сярна киселина

Концентриран е разтвор, който съдържа 90% сулфатна киселина. Такъв разтвор на сярна киселина може да реагира дори с ниско активни метали, както и с неметали, хидроксиди, оксиди, соли. Свойствата на този разтвор на сулфатна киселина са подобни на тези на концентрирана азотна киселина.

Взаимодействие с метали

При химична реакция на концентриран разтвор на сулфатна киселина с метали, разположени отдясно на водород в електрохимичната серия от метални напрежения (т.е. с не най-активни), се образуват такива вещества: сулфатът на метала, с който се осъществява взаимодействието, вода и серен диоксид. Мед (меден), живак, бисмут, сребро (argentum), платина и злато (aurum) са метали, които са резултат от взаимодействия, с които се образуват изброените вещества.

Взаимодействие с неактивни метали

С метали, които са от лявата страна на водорода в поредица от напрежения, концентрираната сярна киселина се държи малко по-различно. В резултат на такава химична реакция се образуват следните вещества: специфичен метален сулфат, сероводород или чиста сяра и вода. Желязо (ferum), магнезий, манган, берилий, литий, барий, калций и всички останали в серия от напрежения отляво на водорода, с изключение на алуминий, хром, никел и титан - също са концентрирани с метали; сулфатна киселина не реагира.

Взаимодействие с неметали

Това вещество е силно окислително средство, поради което е способно да участва в окислително-редукционни химични реакции с неметали, като например въглерод (въглерод) и сяра. В резултат на такива реакции водата непременно се освобождава. Добавянето на това вещество към въглерода също освобождава въглероден диоксид и серен диоксид. И ако добавите киселина към сяра, получаваме само серен диоксид и вода. При такава химична реакция сулфатната киселина играе ролята на окислител.

Взаимодействие с органични вещества

Сред реакциите на сярна киселина с органична материя може да се разграничи овъгляването. Такъв процес се случва, когато дадено вещество се сблъсква с хартия, захар, влакна, дърво и т.н. Във всеки случай въглеродът се освобождава. Въглеродът, който се образува по време на реакцията, може частично да взаимодейства със сярна киселина, когато е в излишък. Снимката показва реакцията на захар с разтвор на сулфатна киселина със средна концентрация.

Реакции със соли

Концентрираният разтвор на H2SO4 също реагира със сухи соли. В този случай протича стандартна обменна реакция, при която се образува метален сулфат, който присъства в структурата на солта, и киселината с остатъка, който е в състава на солта. Въпреки това, със солни разтвори, концентрираната сярна киселина не реагира.

Взаимодействие с други вещества

Също така това вещество може да реагира с метални оксиди и техните хидроксиди, в тези случаи настъпват обменни реакции, в първия случай се освобождават метален сулфат и вода, във втория - същото.

Химични свойства на слаб разтвор на сулфатна киселина

Разредената сярна киселина реагира с много вещества и има същите свойства като всички киселини. Той, за разлика от концентрираните, взаимодейства само с активни метали, т.е. тези, които са отляво на водорода в поредица от напрежения. В този случай, същата заместителна реакция се случва както при всяка киселина. Това освобождава водород. Също така, такъв киселинен разтвор взаимодейства със солеви разтвори, в резултат на което възниква обменна реакция, която вече беше обсъдена по-горе, с оксиди - както и концентрирани, с хидроксиди - също по същия начин. Освен обикновените сулфати, съществуват и хидросулфати, които са продукт на взаимодействието на хидроксид и сярна киселина.

Как да знаем, че разтворът съдържа сярна киселина или сулфати

За да се определи дали тези вещества присъстват в разтвора, специално отговор на качеството до сулфатни йони, което ви позволява да знаете. Състои се в добавяне на барий или неговите съединения към разтвора. В резултат на това може да падне бяла утайка. (бариев сулфат), което показва наличието на сулфати или сярна киселина.

Как да извлечем сярна киселина

Най-разпространеният метод за промишлено производство на това вещество е да се извлече от железен пирит. Този процес се осъществява в три етапа, на всеки от които протича специфична химична реакция. Помислете за тях. Първо се добавя кислород към пирита, което води до образуването на железен оксид и серен диоксид, който се използва за по-нататъшни реакции. Това взаимодействие се осъществява при високи температури. Това е последвано от етапа, в който серен триоксид се получава чрез добавяне на кислород в присъствието на катализатор, който е ванадиев оксид. Сега в последния етап към полученото вещество се добавя вода и се получават сулфатни киселини. Това е най-често срещаният процес за търговско производство на сулфатна киселина, той се използва най-често, защото пиритът е най-лесно достъпният суров материал, подходящ за синтеза на веществото, описано в тази статия. Получената с този процес сярна киселина се използва в различни индустрии, както химически, така и много други, например рафиниране на нефт обогатяване на руди и т.н. Също така често се използва в технологията за производство на набор от синтетични влакна.