Sumporna kiselina i njena kemijska svojstva. Oksidirajuća svojstva sumporne kiseline

Industrijska proizvodnja sumporne kiseline započela je u 15. stoljeću - tada se ova tvar zvala "vitriol". Danas je to tražena tvar koja se široko koristi u industriji. Ako je u zoru otkrića sumporne kiseline cjelokupna potreba čovječanstva za ovom tvari bila nekoliko desetaka litara, danas račun ide na milijune tona godišnje.

Čista sumporna kiselina (formula H2SO4) u 100% koncentraciji je gusta, bezbojna tekućina. Njegovo glavno svojstvo je visoka higroskopnost, popraćena velikim oslobađanjem topline. Koncentrirane otopine uključuju otopine od 40% - mogu otopiti paladij ili srebro. U nižoj koncentraciji, tvar je manje aktivna i reagira, na primjer, s bakrom ili mjedi.

H2SO4 se u prirodi pojavljuje u svom čistom obliku. Na primjer, u Mrtvom jezeru na Siciliji, sumporna kiselina curi s dna: u ovom slučaju pirit iz Zemljina kora. Također, male kapi sumporne kiseline često završe u zemljinoj atmosferi nakon velikih vulkanskih erupcija, u tom slučaju H2SO4 može uzrokovati značajne klimatske promjene.

Dobivanje sumporne kiseline.

Unatoč prisutnosti sumporne kiseline u prirodi, većina se proizvodi industrijski način.

Najčešći danas je kontaktna metoda proizvodnja: smanjuje štetu za okoliš i dobiti proizvod koji je najprikladniji za sve potrošače. Manje popularan je dušikov način proizvodnje, koji uključuje oksidaciju dušikovim oksidom.

Kao sirovine u kontaktnoj proizvodnji djeluju sljedeće tvari:

Sumpor;
pirit (sumporni pirit);
vanadijev oksid (koristi se kao katalizator);
sulfidi raznih metala;
sumporovodik.

Prije početka proces proizvodnje priprema se sirovina, pri čemu se prije svega pirit drobi u posebnim strojevima za drobljenje. To vam omogućuje da ubrzate reakciju zbog povećanja površine kontakta aktivnih tvari. Zatim se čisti pirit: za to se uroni u velike posude s vodom, dok nečistoće i otpadne stijene isplivaju na površinu, nakon čega se uklanjaju.

Sama proizvodnja može se podijeliti u nekoliko faza:

Pročišćeni pirit nakon mljevenja ubacuje se u peć, gdje se peče na temperaturi do 800 stupnjeva. Odozdo se u komoru dovodi zrak prema principu protutoka, zbog čega je perit u suspendiranom stanju. Prije se takvo pucanje odvijalo u roku od nekoliko sati, ali sada proces traje nekoliko sekundi. Otpad u obliku željeznog oksida, koji nastaje tijekom procesa prženja, uklanja se i šalje u metalurška poduzeća. Tijekom pečenja oslobađaju se plinovi SO2 i O2, kao i vodena para. Nakon čišćenja od najsitnijih čestica i vodene pare dobivaju se kisik i čisti sumporov oksid.
U drugom stupnju pod tlakom se odvija egzotermna reakcija u kojoj je uključen vanadijev katalizator. Reakcija počinje na temperaturi od 420 stupnjeva, ali za veću učinkovitost može se povisiti na 550 stupnjeva. Tijekom reakcije dolazi do katalitičke oksidacije i SO2 se pretvara u SO
Treći proizvodni korak je apsorpcija SO3 u apsorpcijskom tornju, što rezultira stvaranjem oleuma H2SO4 koji se puni u spremnike i šalje potrošačima. Višak topline tijekom proizvodnje koristi se za grijanje.

U Rusiji se godišnje proizvede oko 10 milijuna tona H2SO4. Istodobno, glavni proizvođači su tvrtke koje su i njezini glavni potrošači. U osnovi, to su poduzeća koja proizvode mineralna gnojiva, na primjer, Ammophos, Balakovo Mineral Fertilizers. Budući da je pirit, koji je glavna sirovina, otpadni proizvod poduzeća za obogaćivanje, njegovi dobavljači su postrojenja za obogaćivanje Talnakh i Norilsk.

U svijetu, vodeći u proizvodnji H2SO4 su Kina i Sjedinjene Države, godišnje proizvode 60 odnosno 30 milijuna tona tvari.

Upotreba sumporne kiseline.

Svjetska industrija godišnje potroši oko 200 milijuna tona sumporne kiseline za proizvodnju mnogih vrsta proizvoda. Po industrijskoj upotrebi zauzima prvo mjesto među svim kiselinama.

Proizvodnja gnojiva. Glavni potrošač sumporne kiseline (oko 40%) je proizvodnja gnojiva. Zato se postrojenja za proizvodnju H2SO4 grade u blizini pogona za proizvodnju gnojiva. Ponekad su dijelovi istog poduzeća sa zajedničkim proizvodnim ciklusom. U ovoj proizvodnji koristi se čista kiselina 100% koncentracije. Za proizvodnju tone superfosfata, odnosno amofosa, najčešće se koristi u poljoprivreda, uzima oko 600 litara sumporne kiseline.
Pročišćavanje ugljikovodika. Proizvodnja benzina, kerozina, mineralna ulja također ne ide bez sumporne kiseline. Ova industrija također troši oko 30% sve H2SO4 proizvedene u svijetu, koji se u ovom slučaju koristi za pročišćavanje u procesu rafiniranja nafte. Također obrađuje bušotine tijekom proizvodnje nafte i povećava oktanski broj goriva.
Metalurgija. Sumporne kiseline koristi se u metalurgiji za čišćenje lim, žicu i sve vrste ureznica od hrđe, kamenca, kao i za restauraciju aluminija u proizvodnji obojenih metala. Koristi se za jetkanje metalnih površina prije premazivanja niklom, kromom ili bakrom.
Kemijska industrija. Uz pomoć H2SO4 nastaju mnogi organski i anorganski spojevi: fosforna, fluorovodična i druge kiseline, aluminijev sulfat koji se koristi u industrija celuloze i papira. Bez toga je nemoguće proizvesti etilni alkohol, lijekove, deterdženti, insekticidi i druge tvari.

Opseg H2SO4 je uistinu ogroman i nemoguće je nabrojati sve načine njegove industrijske uporabe. Također se koristi u pročišćavanju vode, proizvodnji boja, kao emulgator u prehrambenoj industriji, u sintezi eksploziva i u mnoge druge svrhe.

Kiseline su kemijski spojevi koji se sastoje od atoma vodika i kiselih ostataka, na primjer, SO4, SO3, PO4 itd. Oni su anorganski i organski. Prvi uključuju klorovodičnu, fosfornu, sulfidnu, dušičnu, sumpornu kiselinu. Do drugog - octena, palmitinska, mravlja, stearinska itd.

Što je sumporna kiselina

Ova kiselina se sastoji od dva atoma vodika i kiselinskog ostatka SO4. Ima formulu H2SO4.

Sumporna kiselina ili, kako se još naziva, sulfat, odnosi se na anorganske dvobazne kiseline koje sadrže kisik. Ova se tvar smatra jednom od najagresivnijih i kemijski aktivnih. U većini kemijskih reakcija djeluje kao oksidant. Ova kiselina se može koristiti u koncentriranom ili razrijeđenom obliku, u ova dva slučaja se malo razlikuje Kemijska svojstva.

Fizička svojstva

Sumporna kiselina u normalnim uvjetima ima tekuće stanje, vrelište joj je približno 279,6 stupnjeva Celzija, ledište kada se pretvori u čvrste kristale je oko -10 stupnjeva za sto posto i oko -20 za 95 posto.

Čista 100% sulfatna kiselina je uljasta tekuća tvar bez mirisa i boje, koji ima gotovo dvostruko veću gustoću od vode - 1840 kg / m3.

Kemijska svojstva sulfatne kiseline

Sumporna kiselina reagira s metalima, njihovim oksidima, hidroksidima i solima. Razrijeđen s vodom u raznim omjerima, može se drugačije ponašati, pa pogledajmo pobliže svojstva koncentrirane i slabe otopine sumporne kiseline zasebno.

koncentrirana otopina sumporne kiseline

Koncentriranom otopinom smatra se otopina koja sadrži od 90 posto sulfatne kiseline. Takva otopina sumporne kiseline sposobna je reagirati čak i s malo aktivni metali, kao i kod nemetala, hidroksida, oksida, soli. Svojstva takve otopine sulfatne kiseline su slična onima koncentrirane nitratne kiseline.

Interakcija s metalima

Tijekom kemijske reakcije koncentrirane otopine sulfatne kiseline s metalima koji se nalaze desno od vodika u elektrokemijskom nizu napona metala (tj. s ne najaktivnijim), nastaju sljedeće tvari: sulfat metala s kojim se dolazi do interakcije vode i sumpor-dioksida. U metale, kao rezultat interakcije s kojima nastaju navedene tvari, spadaju bakar (kuprum), živa, bizmut, srebro (argentum), platina i zlato (aurum).

Interakcija s neaktivnim metalima

S metalima koji su lijevo od vodika u nizu napona, koncentrirana sumporna kiselina ponaša se malo drugačije. Kao rezultat takve kemijske reakcije nastaju sljedeće tvari: sulfat određenog metala, sumporovodik ili čisti sumpor i voda. Metali s kojima se takva reakcija odvija su i željezo (ferum), magnezij, mangan, berilij, litij, barij, kalcij i svi ostali koji su u nizu napona lijevo od vodika, osim aluminija, kroma, nikal i titan - s njima koncentrirana sulfatna kiselina ne reagira.

Interakcija s nemetalima

Ova tvar je jako oksidacijsko sredstvo, stoga je sposobna sudjelovati u redoks kemijskim reakcijama s nemetalima, kao što su, na primjer, ugljik (ugljik) i sumpor. Kao rezultat takvih reakcija, voda se nužno oslobađa. Kada se ova tvar doda ugljiku, također se oslobađaju ugljični dioksid i sumpor dioksid. A ako u sumpor dodate kiselinu, dobivate samo sumporov dioksid i vodu. U takvoj kemijskoj reakciji sulfatna kiselina igra ulogu oksidacijskog sredstva.

Interakcija s organskim tvarima

Karbonizaciju možemo razlikovati među reakcijama sumporne kiseline s organskim tvarima. Takav proces nastaje kada se određena tvar sudari s papirom, šećerom, vlaknima, drvetom itd. U tom slučaju se u svakom slučaju oslobađa ugljik. Ugljik koji nastaje tijekom reakcije može djelomično komunicirati sa sumpornom kiselinom u suvišku. Fotografija prikazuje reakciju šećera s otopinom sulfatne kiseline srednje koncentracije.

Reakcije sa solima

Također, koncentrirana otopina H2SO4 reagira sa suhim solima. U tom slučaju dolazi do standardne reakcije izmjene u kojoj nastaje metalni sulfat koji je bio prisutan u strukturi soli i kiselina s ostatkom koji je bio u sastavu soli. Međutim, koncentrirana sumporna kiselina ne reagira s otopinama soli.

Interakcija s drugim tvarima

Također, ova tvar može reagirati s metalnim oksidima i njihovim hidroksidima, u tim slučajevima dolazi do reakcija izmjene, u prvom se oslobađa metalni sulfat i voda, u drugom - isto.

Kemijska svojstva slabe otopine sulfatne kiseline

Razrijeđena sumporna kiselina reagira s mnogim tvarima i ima ista svojstva kao i sve kiseline. On, za razliku od koncentriranog, stupa u interakciju samo s aktivnim metalima, odnosno onima koji se nalaze lijevo od vodika u nizu napona. U ovom slučaju dolazi do iste supstitucijske reakcije, kao iu slučaju bilo koje kiseline. Time se oslobađa vodik. Također, takva kisela otopina stupa u interakciju s otopinama soli, zbog čega dolazi do reakcije izmjene, o kojoj je već bilo riječi, s oksidima - baš kao i koncentriranim, s hidroksidima - također istim. Osim običnih sulfata, postoje i hidrosulfati, koji su produkt interakcije hidroksida i sumporne kiseline.

Kako znati sadrži li otopina sumpornu kiselinu ili sulfate

Da bi se utvrdilo jesu li te tvari prisutne u otopini, koristi se posebna kvalitativna reakcija za sulfatne ione, što vam omogućuje da saznate. Sastoji se od dodavanja barija ili njegovih spojeva u otopinu. Kao rezultat, može nastati talog bijela boja(barijev sulfat), što ukazuje na prisutnost sulfata ili sumporne kiseline.

Kako se proizvodi sumporna kiselina?

Najčešći način industrijske proizvodnje ove tvari je ekstrakcija iz željeznog pirita. Taj se proces odvija u tri faze, od kojih je svaka određena kemijska reakcija. Razmotrimo ih. Najprije se piritu dodaje kisik, što rezultira stvaranjem ferum oksida i sumporovog dioksida, koji se koristi za daljnje reakcije. Ova interakcija se događa pri visokoj temperaturi. Nakon toga slijedi korak u kojem se dodavanjem kisika u prisutnosti katalizatora, a to je vanadijev oksid, dobiva sumpor trioksid. Sada, u posljednjoj fazi, dobivenoj tvari se dodaje voda i dobiva se sulfatna kiselina. Ovo je najčešći postupak za industrijsku ekstrakciju sulfatne kiseline, najčešće se koristi jer je pirit najpristupačnija sirovina pogodna za sintezu tvari opisane u ovom članku. Sumporna kiselina dobivena takvim postupkom koristi se u raznim industrijama - kako u kemijskoj industriji tako iu mnogim drugim, na primjer, u preradi nafte, preradi rude itd. Također se često koristi u tehnologiji proizvodnje mnogih sintetičkih vlakana.

DEFINICIJA

bezvodni sumporne kiseline je težak viskozna tekućina, koji se lako miješa s vodom u bilo kojem omjeru: interakciju karakterizira iznimno veliki egzotermni učinak (~880 kJ/mol pri beskonačnom razrjeđivanju) i može dovesti do eksplozivnog ključanja i prskanja smjese ako se kiselini doda voda; Zato je toliko važno uvijek koristiti obrnuti redoslijed u pripremi otopina i dodavati kiselinu u vodu, polako i uz miješanje.

Neka fizikalna svojstva sumporne kiseline data su u tablici.

Bezvodni H 2 SO 4 je izvanredan spoj s neobično visokom dielektričnom konstantom i vrlo visokom električnom vodljivošću, što je posljedica ionske autodisocijacije (autoprotolize) spoja, kao i relejnog provodnog mehanizma prijenosa protona koji osigurava protok električna struja kroz viskoznu tekućinu veliki broj vodikove veze.

Stol 1. Fizička svojstva sumporne kiseline.

Dobivanje sumporne kiseline

Sumporna kiselina je najvažnija industrijska kemikalija i najjeftinija je proizvedena u veliki volumen kiseline u bilo kojoj zemlji svijeta.

Koncentrirana sumporna kiselina („vitriol ulje“) prvo je dobivena zagrijavanjem „zelenog vitriola“ FeSO 4 × nH 2 O i utrošena u u velikom broju da se dobije Na 2 SO 4 i NaCl.

Suvremeni postupak za proizvodnju sumporne kiseline koristi se katalizatorom koji se sastoji od vanadij(V) oksida s dodatkom kalijevog sulfata na nosaču silicijevog dioksida ili dijatomejske zemlje. Sumporov dioksid SO 2 se dobiva spaljivanjem čistog sumpora ili prženjem sulfidne rude (prvenstveno pirita ili ruda Cu, Ni i Zn) u procesu ekstrakcije ovih metala. Zatim se SO 2 oksidira u trioksid, a zatim se dobiva sumporna kiselina otapanje u vodi:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0 - 297 kJ / mol);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9,8 kJ / mol);

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 kJ / mol).

Kemijska svojstva sumporne kiseline

Sumporna kiselina je jaka dvobazna kiselina. U prvoj fazi, u otopinama niske koncentracije, gotovo potpuno disocira:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

Disocijacija na drugom stupnju

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

nastavlja u manjoj mjeri. Konstanta disocijacije sumporne kiseline u drugom stupnju, izražena kroz aktivnost iona, K 2 = 10 -2.

Kao dvobazna kiselina, sumporna kiselina tvori dva niza soli: srednju i kiselu. Srednje soli sumporne kiseline nazivaju se sulfati, a kisele soli hidrosulfati.

Sumporna kiselina pohlepno upija vodenu paru i stoga se često koristi za sušenje plinova. Sposobnost upijanja vode također objašnjava pougljenje mnogih organskih tvari, posebno onih koje pripadaju klasi ugljikohidrata (vlakna, šećer, itd.), kada su izložene koncentriranoj sumpornoj kiselini. Sumporna kiselina uklanja vodik i kisik iz ugljikohidrata koji tvore vodu, a ugljik se oslobađa u obliku ugljena.

Koncentrirana sumporna kiselina, osobito vruća, snažno je oksidacijsko sredstvo. On oksidira HI i HBr (ali ne HCl) u slobodne halogene, ugljen u CO 2 , sumpor u SO 2 . Te su reakcije izražene jednadžbama:

8HI + H 2 SO 4 \u003d 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;

2HBr + H2SO4 \u003d Br2 + SO2 + 2H2O;

C + 2H 2 SO 4 \u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

S + 2H 2 SO 4 \u003d 3SO 2 + 2H 2 O.

Interakcija sumporne kiseline s metalima odvija se različito ovisno o njezinoj koncentraciji. Razrijeđena sumporna kiselina oksidira svojim vodikovim ionom. Stoga on djeluje samo s onim metalima koji su u nizu napona samo do vodika, na primjer:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Međutim, olovo se ne otapa u razrijeđenoj kiselini jer je nastala sol PbSO 4 netopiva.

Koncentrirana sumporna kiselina je oksidacijsko sredstvo zbog sumpora (VI). Oksidira metale u nizu napona do i uključujući srebro. Produkti njegove redukcije mogu biti različiti ovisno o aktivnosti metala i uvjetima (koncentracija kiseline, temperatura). U interakciji s nisko aktivnim metalima, kao što je bakar, kiselina se reducira na SO 2:

Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

Kod interakcije s aktivnijim metalima, produkti redukcije mogu biti i dioksid i slobodni sumpor i sumporovodik. Na primjer, pri interakciji s cinkom mogu se pojaviti reakcije:

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O.

Upotreba sumporne kiseline

Korištenje sumporne kiseline razlikuje se od zemlje do zemlje i od desetljeća do desetljeća. Tako je, na primjer, u SAD-u glavno područje potrošnje H 2 SO 4 proizvodnja gnojiva (70%), a zatim kemijska proizvodnja, metalurgija, prerada nafte (~5% u svakom području). U Ujedinjenom Kraljevstvu, distribucija potrošnje prema industriji je drugačija: samo 30% proizvedenog H 2 SO 4 koristi se u proizvodnji gnojiva, ali 18 % odlazi na boje, pigmente i međuprodukte za bojenje, 16 % na kemijsku proizvodnju, 12 % na sapun i deterdžente 10 % za proizvodnju prirodnih i umjetnih vlakana, a 2,5 % koristi se u metalurgiji.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte

Odredite masu sumporne kiseline koja se može dobiti iz jedne tone pirita ako je prinos sumporovog oksida (IV) u reakciji prženja 90%, a sumporovog oksida (VI) u katalitičkoj oksidaciji sumpora (IV) 95% teorijskih.

Odluka

Napišimo jednadžbu reakcije za pečenje pirita:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

Izračunajte količinu tvari pirita:

n(FeS 2) = m(FeS 2) / M(FeS 2);

M (FeS 2) \u003d Ar (Fe) + 2 × Ar (S) \u003d 56 + 2 × 32 \u003d 120 g / mol;

n (FeS 2) \u003d 1000 kg / 120 \u003d 8,33 kmol.

Budući da je u jednadžbi reakcije koeficijent za sumporov dioksid dvostruko veći od koeficijenta za FeS 2, teoretski moguća količina tvari sumporovog oksida (IV) je:

n (SO 2) theor \u003d 2 × n (FeS 2) \u003d 2 × 8,33 \u003d 16,66 kmol.

A praktički količina dobivenog mola sumporovog oksida (IV) je:

n (SO 2) praksa \u003d η × n (SO 2) theor \u003d 0,9 × 16,66 \u003d 15 kmol.

Napišimo jednadžbu reakcije za oksidaciju sumporovog oksida (IV) u sumporov oksid (VI):

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3.

Teoretski moguća količina supstance sumpornog oksida (VI) je:

n(SO 3) teorija \u003d n (SO 2) praksa \u003d 15 kmol.

A praktički količina dobivenog mola sumporovog oksida (VI) je:

n(SO 3) praksa \u003d η × n (SO 3) teorija \u003d 0,5 × 15 \u003d 14,25 kmol.

Zapisujemo reakcijsku jednadžbu za proizvodnju sumporne kiseline:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4.

Nađite količinu supstance sumporne kiseline:

n (H 2 SO 4) \u003d n (SO 3) prakt = 14,25 kmol.

Prinos reakcije je 100%. Masa sumporne kiseline je:

m (H 2 SO 4) \u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4);

M(H2SO4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 g/mol;

m (H 2 SO 4) \u003d 14,25 × 98 \u003d 1397 kg.

Odgovor

Masa sumporne kiseline je 1397 kg

Sumporne kiseline, H2SO4, jaka dvobazna kiselina koja odgovara najvišem stupnju oksidacije sumpora (+6). U normalnim uvjetima - teška uljasta tekućina, bez boje i mirisa. U inženjerstvu, sumporna kiselina se naziva njezinim smjesama s vodom i sumpornim anhidridom. Ako je molarni omjer SO3:H2O manji od 1, onda je ovo vodena otopina sumporne kiseline, ako je veći od 1, to je otopina SO3 u sumpornoj kiselini.

Prirodne naslage prirodnog sumpora su relativno male. Ukupni sadržaj sumpora u zemljinoj kori iznosi 0,1%. Sumpor se nalazi u nafti, ugljenu, zapaljivim i dimnim plinovima. Sumpor se u prirodi najčešće nalazi u obliku spojeva s cinkom, bakrom i drugim metalima. Treba napomenuti da se udio pirita i sumpora u ukupnoj bilanci sumpornokiselinskih sirovina postupno smanjuje, a postupno povećava udio sumpora koji se ekstrahira iz raznih otpada. Mogućnosti dobivanja sumporne kiseline iz otpada su vrlo značajne. Korištenje otpadnih plinova iz obojene metalurgije omogućuje dobivanje bez posebnih troškova u sustavima sumporne kiseline za pečenje sirovina koje sadrže sumpor.

Fizikalna i kemijska svojstva sumporne kiseline

100% H2SO4 (SO3 x H2O) naziva se monohidrat. Spoj ne puši, u koncentriranom obliku ne uništava željezne metale, dok je jedna od najjačih kiselina;

tvar ima štetan učinak na biljna i životinjska tkiva, oduzimajući im vodu, zbog čega su ugljenisani.
kristalizira na 10,45 "C;
tkip 296,2 "C;
gustoća 1,9203 g/cm3;
toplinski kapacitet 1,62 J/g.

Sumporne kiseline miješa se s H2O i SO3 u bilo kojem omjeru, tvoreći spojeve:

H2SO4 x 4 H2O (ttaljenje - 28,36 "C),
H2SO4 x 3 H2O (ttaljenje - 36,31 "C),
H2SO4 x 2 H2O (ttaljenje - 39,60 "C),
H2SO4 x H2O (ttaljenje - 8,48 "C),
H2SO4 x SO3 (H2S2O7 - disumporna ili pirosumporna kiselina, mp 35,15 "C) - oleum,
H2SO x 2 SO3 (H2S3O10 - trisulfurna kiselina, talište 1,20 "C).

Kada se vodene otopine sumporne kiseline koje sadrže do 70% H2SO4 zagrijavaju i kuhaju, u parnu fazu se oslobađa samo vodena para. Pare sumporne kiseline također se pojavljuju iznad koncentriranijih otopina. Otopina 98,3% H2SO4 (azeotropna smjesa) potpuno se destilira pri vrenju (336,5 "C). Sumporna kiselina koja sadrži više od 98,3% H2SO4 oslobađa paru SO3 kada se zagrijava.
Koncentrirana sumporna kiselina je jako oksidacijsko sredstvo. Oksidira HI i HBr u slobodne halogene. Kada se zagrije, oksidira sve metale osim Au i metala platine (s izuzetkom Pd). Na hladnom, koncentrirana sumporna kiselina pasivira mnoge metale, uključujući Pb, Cr, Ni, čelik, lijevano željezo. Razrijeđena sumporna kiselina reagira sa svim metalima (osim Pb) koji prethode vodiku u nizu napona, na primjer: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

kako jaka kiselina H2SO4 istiskuje slabije kiseline iz njihovih soli, kao što je borna kiselina iz boraksa:

Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O = Na2SO4 + 4 H2BO3,

a kada se zagrije, istiskuje više hlapljivih kiselina, na primjer:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3.

Sumporne kiseline oduzima kemijski vezanu vodu iz organskih spojeva koji sadrže hidroksilne skupine – OH. Dehidracija etilnog alkohola u prisutnosti koncentrirane sumporne kiseline dovodi do proizvodnje etilena ili dietil etera. Pougljenje šećera, celuloze, škroba i drugih ugljikohidrata u dodiru sa sumpornom kiselinom također se objašnjava njihovom dehidracijom. Kao dvobazna, sumporna kiselina tvori dvije vrste soli: sulfate i hidrosulfate.

Točka smrzavanja sumporne kiseline:
koncentracija, %	temperatura smrzavanja, "C
74,7	-20
76,4	-20
78,1	-20
79,5	-7,5
80,1	-8,5
81,5	-0,2
83,5	1,6
84,3	8,5
85,7	4,6
87,9	-9
90,4	-20
92,1	-35
95,6	-20

Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline

Sirovine za proizvodnju sumporne kiseline mogu biti: sumpor, sumporni pirit FeS2, ispušni plinovi od oksidativnog prženja sulfidnih ruda Zn, Cu, Pb i drugih metala koji sadrže SO2. U Rusiji se glavna količina sumporne kiseline dobiva iz sumpornih pirita. FeS2 se spaljuje u pećima gdje je u fluidiziranom stanju. To se postiže brzim puhanjem zraka kroz sloj fino mljevenog pirita. Dobivena plinska smjesa sadrži SO2, O2, N2, nečistoće SO3, pare H2O, As2O3, SiO2 i druge, a nosi i dosta prašine od pepela od koje se plinovi čiste u elektrofilterima.

Metode za proizvodnju sumporne kiseline

Sumporna kiselina se iz SO2 dobiva na dva načina: dušičnim (kulasti) i kontaktnim.

dušična metoda

Prerada SO2 u sumpornu kiselinu dušičnom metodom vrši se u proizvodnim tornjevima - cilindričnim spremnicima (visine 15 m i više) ispunjenim pakiranjem keramičkih prstenova. Odozgo, prema struji plina, raspršuje se "nitroza" - razrijeđena sumporna kiselina koja sadrži nitrozil sumpornu kiselinu NOOSO3H, dobivenu reakcijom:

N2O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O.

Oksidacija SO2 dušikovim oksidima događa se u otopini nakon njegove apsorpcije nitrozom. Nitroza se hidrolizira vodom:

NOOSO3H + H2O = H2SO4 + HNO2.

Sumporov dioksid koji ulazi u tornjeve stvara sumpornu kiselinu s vodom:

SO2 + H2O = H2SO3.

Interakcija HNO2 i H2SO3 dovodi do proizvodnje sumporne kiseline:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + H2O.

Oslobođeni NO se u oksidacijskom tornju pretvara u N2O3 (točnije u smjesu NO + NO2). Odatle plinovi ulaze u apsorpcijske tornjeve, gdje se odozgo dovodi sumporna kiselina u susret. Nastaje nitroza koja se pumpa u proizvodne tornjeve. Time je osiguran kontinuitet proizvodnje i ciklus dušikovih oksida. Njihovi neizbježni gubici s ispušnim plinovima nadoknađuju se dodatkom HNO3.

Sumporna kiselina dobivena dušičnom metodom ima nedovoljno visoku koncentraciju i sadrži štetne nečistoće (na primjer As). Njegovu proizvodnju prati ispuštanje dušikovih oksida u atmosferu („lisičji rep“, tako nazvan po boji NO2).

kontaktni način

Princip kontaktne metode za proizvodnju sumporne kiseline otkrio je 1831. P. Philips (Velika Britanija). Prvi katalizator bila je platina. Krajem 19. - početkom 20.st. otkriveno je ubrzanje oksidacije SO2 u SO3 vanadijevim anhidridom V2O5. Studije sovjetskih znanstvenika A. E. Adadurova, G. K. Boreskova i F. N. Juškeviča odigrale su posebno važnu ulogu u proučavanju djelovanja vanadijevih katalizatora i njihovom odabiru.

Moderna postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline izgrađena su za rad po kontaktnoj metodi. Kao osnova katalizatora koriste se vanadijevi oksidi s dodacima SiO2, Al2O3, K2O, CaO, BaO u različitim omjerima. Sve kontaktne mase vanadija pokazuju svoju aktivnost samo na temperaturi ne nižoj od ~ 420 °C. U kontaktnom aparatu plin obično prolazi kroz 4 ili 5 slojeva kontaktne mase. U proizvodnji sumporne kiseline kontaktnom metodom, prženje plin se prethodno pročišćava od nečistoća koje truju katalizator Ostaci prašine se uklanjaju u tornjevima za pranje koji se navodnjavaju sumpornom kiselinom.Magla se uklanja iz sumporne kiseline (nastala iz SO3 i H2O prisutnih u plinskoj smjesi) u mokrim elektrostatičkim filtrima.H2O para se apsorbira koncentriranom sumpornom kiselinom u tornjevima za sušenje. Smjesa SO2 i zraka zatim prolazi kroz katalizator (kontaktna masa) i oksidira u SO3:

SO2 + 1/2 O2 = SO3.

SO3 + H2O = H2SO4.

Ovisno o količini vode koja ulazi u proces, dobiva se otopina sumporne kiseline u vodi ili oleumu.
Oko 80% svjetske H2SO4 sada se proizvodi ovom metodom.

Upotreba sumporne kiseline

Sumporna kiselina se može koristiti za pročišćavanje naftnih derivata od sumpornih, nezasićenih organskih spojeva.

U metalurgiji se sumporna kiselina koristi za uklanjanje kamenca sa žice, kao i limova prije kalajisanja i pocinčavanja (razrijeđeno), za kiseljenje raznih metalnih površina prije oblaganja kromom, bakrom, niklom itd. Složene rude razgrađuju se i sumpornom kiselinom. (osobito uran).

U organskoj sintezi, koncentrirana sumporna kiselina je nužna komponenta nitrirajućih smjesa, kao i sumporno sredstvo u proizvodnji mnogih bojila i ljekovitih tvari.

Sumporna kiselina ima široku primjenu za proizvodnju gnojiva, etilnog alkohola, umjetnih vlakana, kaprolaktama, titanovog dioksida, anilinskih boja i niza drugih. kemijski spojevi.

Istrošena sumporna kiselina (otpad) koristi se u kemijskoj, metalurškoj, drvoprerađivačkoj i drugim industrijama.Akumulatorska sumporna kiselina se koristi u proizvodnji olovno-kiselinskih izvora struje.

Sumporna kiselina (H2SO4) je jedna od najkaustičnijih kiselina i opasnih reagensa, poznat čovjeku posebno u koncentriranom obliku. Kemijski čista sumporna kiselina je teška otrovna tekućina uljne konzistencije, bez mirisa i boje. Dobiva se oksidacijom kiseli plin(SO2) kontaktni način.

Na temperaturi od + 10,5 °C, sumporna kiselina se pretvara u smrznutu staklastu kristalnu masu, pohlepno, poput spužve, upija vlagu iz okoline. U industriji i kemiji, sumporna kiselina je jedan od glavnih kemijskih spojeva i zauzima vodeće mjesto u proizvodnji u tonama. Zato se sumporna kiselina naziva "krv kemije". Sumporna kiselina se koristi za izradu gnojiva lijekovima, druge kiseline, velike , gnojiva i još mnogo toga.

Osnovna fizikalna i kemijska svojstva sumporne kiseline

Sumporna kiselina u svom čistom obliku (formula H2SO4), u koncentraciji od 100%, je bezbojna gusta tekućina. Najvažnije svojstvo H2SO4 je njegova visoka higroskopnost – sposobnost uklanjanja vode iz zraka. Ovaj proces je popraćen masivnim oslobađanjem topline.
H2SO4 je jaka kiselina.
Sumporna kiselina se naziva monohidrat – sadrži 1 mol H2O (vode) na 1 mol SO3. Zbog svojih impresivnih higroskopnih svojstava, koristi se za izdvajanje vlage iz plinova.
Točka vrenja - 330 ° C. U tom slučaju kiselina se razlaže na SO3 i vodu. Gustoća - 1,84. Talište - 10,3 ° C /.
Koncentrirana sumporna kiselina snažno je oksidacijsko sredstvo. Da bi se pokrenula redoks reakcija, kiselina se mora zagrijati. Rezultat reakcije je SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
Ovisno o koncentraciji, sumporna kiselina različito reagira s metalima. U razrijeđenom stanju, sumporna kiselina je sposobna oksidirati sve metale koji su u nizu napona u vodik. Iznimka se čini kao najotporniji na oksidaciju. Razrijeđena sumporna kiselina reagira sa solima, bazama, amfoternim i bazičnim oksidima. Koncentrirana sumporna kiselina je sposobna oksidirati sve metale u nizu napona, pa tako i srebro.
Sumporna kiselina tvori dvije vrste soli: kisele (hidrosulfati) i srednje (sulfate)
H2SO4 stupa u aktivnu reakciju s organskim tvarima i nemetalima, a neke od njih može pretvoriti u ugljen.
Sumporni anhidrit je savršeno topiv u H2SO4 i u tom slučaju nastaje oleum - otopina SO3 u sumpornoj kiselini. Izvana izgleda ovako: dimljena sumporna kiselina, oslobađajući sumporni anhidrit.
Sumporna kiselina u vodenim otopinama je jaka dvobazna kiselina, a kada se doda u vodu, oslobađa se ogromna količina topline. Prilikom pripreme razrijeđenih otopina H2SO4 iz koncentriranih, potrebno je malom mlazu u vodu dodati težu kiselinu, a ne obrnuto. To se radi kako bi se izbjeglo kipuće vode i prskanje kiseline.

Koncentrirane i razrijeđene sumporne kiseline

Koncentrirane otopine sumporne kiseline uključuju otopine od 40%, sposobne otopiti srebro ili paladij.

Razrijeđena sumporna kiselina uključuje otopine čija je koncentracija manja od 40%. To nisu tako aktivne otopine, ali mogu reagirati s mjedim i bakrom.

Dobivanje sumporne kiseline

Proizvodnja sumporne kiseline u industrijskim razmjerima pokrenuta je u 15. stoljeću, ali se tada zvala "vitriol". Ako je ranije čovječanstvo konzumiralo samo nekoliko desetaka litara sumporne kiseline, onda u moderni svijet izračun ide na milijune tona godišnje.

Proizvodnja sumporne kiseline odvija se industrijski, a postoje tri:

kontaktna metoda.
dušična metoda
Ostale metode

Razgovarajmo detaljno o svakom od njih.

kontaktna metoda proizvodnje

Kontaktni način proizvodnje je najčešći, a obavlja sljedeće poslove:

Ispada proizvod koji zadovoljava potrebe maksimalnog broja potrošača.
Tijekom proizvodnje smanjuje se šteta za okoliš.

U kontaktnoj metodi kao sirovine koriste se sljedeće tvari:

pirit (sumporni pirit);
sumpor;
vanadijev oksid (ova tvar uzrokuje ulogu katalizatora);
sumporovodik;
sulfidi raznih metala.

Prije početka procesa proizvodnje sirovine se pripremaju. Za početak, pirit se podvrgava mljevenju u posebnim postrojenjima za drobljenje, što omogućuje, zbog povećanja površine kontakta aktivnih tvari, ubrzavanje reakcije. Pirit se podvrgava pročišćavanju: spušta se u velike posude s vodom, pri čemu otpadne stijene i sve vrste nečistoća isplivaju na površinu. Oni se uklanjaju na kraju procesa.

Proizvodni dio je podijeljen u nekoliko faza:

Nakon drobljenja, pirit se čisti i šalje u peć - gdje se peče na temperaturama do 800 °C. Prema principu protutoka, zrak se dovodi u komoru odozdo, čime se osigurava da je pirit u suspendiranom stanju. Danas ovaj proces traje nekoliko sekundi, ali ranije je trebalo nekoliko sati da se aktivira. Tijekom procesa prženja pojavljuje se otpad u obliku željeznog oksida koji se uklanja i potom prenosi u poduzeća. metalurške industrije. Tijekom pečenja oslobađaju se vodena para, plinovi O2 i SO2. Kada se završi pročišćavanje od vodene pare i najmanjih nečistoća, dobivaju se čisti sumporov oksid i kisik.
U drugoj fazi, egzotermna reakcija se odvija pod tlakom pomoću vanadijevog katalizatora. Početak reakcije počinje kada temperatura dosegne 420 °C, ali se može povećati na 550 °C kako bi se povećala učinkovitost. Tijekom reakcije dolazi do katalitičke oksidacije i SO2 postaje SO.
Bit treće faze proizvodnje je sljedeća: apsorpcija SO3 u apsorpcijskom tornju, pri čemu nastaje oleum H2SO4. U tom obliku, H2SO4 se izlijeva u posebne posude (ne reagira s čelikom) i spreman je za susret krajnjeg korisnika.

Tijekom proizvodnje, kao što smo već rekli, stvara se mnogo toplinske energije koja se koristi za potrebe grijanja. Mnoga postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline ugrađuju parne turbine koje koriste ispušnu paru za proizvodnju dodatne električne energije.

Dušikov postupak za proizvodnju sumporne kiseline

Unatoč prednostima kontaktnog načina proizvodnje, koji daje koncentriraniju i čistiju sumpornu kiselinu i oleum, dušičnom metodom proizvodi se prilično mnogo H2SO4. Konkretno, u postrojenjima superfosfata.

Za proizvodnju H2SO4 sumpor dioksid djeluje kao početna tvar, kako u kontaktnoj tako i u dušičnoj metodi. Dobiva se upravo za te svrhe spaljivanjem sumpora ili prženjem sumpornih metala.

Pretvorba sumpor-dioksida u sumpornu kiselinu sastoji se od oksidacije sumpor-dioksida i dodavanja vode. Formula izgleda ovako:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Ali sumporov dioksid ne reagira izravno s kisikom, stoga se metodom dušika oksidacija sumporovog dioksida provodi pomoću dušikovih oksida. Viši dušikovi oksidi (govorimo o dušikovom dioksidu NO2, dušikovom trioksidu NO3) na ovaj proces reduciraju se u dušikov oksid NO, koji se potom ponovno oksidira kisikom u više okside.

Proizvodnja sumporne kiseline dušičnom metodom tehnički je formalizirana na dva načina:

Komora.
Toranj.

Nitrozna metoda ima niz prednosti i nedostataka.

Nedostaci dušične metode:

Ispada 75% sumporne kiseline.
Kvaliteta proizvoda je niska.
Nepotpun povratak dušikovih oksida (dodatak HNO3). Njihove emisije su štetne.
Kiselina sadrži željezo, dušikove okside i druge nečistoće.

Prednosti dušične metode:

Trošak postupka je niži.
Mogućnost obrade SO2 na 100%.
Jednostavnost dizajna hardvera.

Glavne ruske fabrike sumporne kiseline

Godišnja proizvodnja H2SO4 u našoj zemlji izračunata je šesteroznamenkastim - oko 10 milijuna tona. Vodeći proizvođači sumporne kiseline u Rusiji su tvrtke koje su, osim toga, njezini glavni potrošači. Riječ je o o trgovačkim društvima čije je područje djelatnosti izdavanje mineralna gnojiva. Na primjer, "Balakovo mineralna gnojiva", "Ammophos".

Na Krimu, u Armyansku, na tom teritoriju posluje najveći proizvođač titanovog dioksida istočne Europe Krimski titan. Osim toga, tvornica se bavi proizvodnjom sumporne kiseline, mineralnih gnojiva, željezni sulfat itd.

sumporne kiseline razne vrste koje proizvode mnoge tvornice. Na primjer, akumulatorsku sumpornu kiselinu proizvode: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom itd.

Oleum proizvode UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metalurgical Company, Kirishinefteorgsintez Production Association, itd.

Sumpornu kiselinu visoke čistoće proizvodi UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Istrošena sumporna kiselina može se kupiti u tvornicama ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Proizvođači tehničke sumporne kiseline su Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Cink Plant, Electrocinc itd.

Zbog činjenice da je pirit glavna sirovina u proizvodnji H2SO4, a to je otpadni proizvod poduzeća za obogaćivanje, njegovi dobavljači su postrojenja za obogaćivanje Norilsk i Talnakh.

Vodeće svjetske pozicije u proizvodnji H2SO4 zauzimaju SAD i Kina, na koje otpada 30 milijuna tona, odnosno 60 milijuna tona.

Opseg sumporne kiseline

U svijetu se godišnje potroši oko 200 milijuna tona H2SO4 iz kojeg se proizvodi širok raspon proizvoda. Sumporna kiselina s pravom drži palmu među ostalim kiselinama u industrijskoj upotrebi.

Kao što već znate, sumporna kiselina je jedna od esencijalni proizvodi kemijska industrija, pa je opseg sumporne kiseline prilično širok. Glavne namjene H2SO4 su sljedeće:

Sumporna kiselina se u velikim količinama koristi za proizvodnju mineralnih gnojiva, a zauzima oko 40% ukupne tonaže. Zbog toga se pored tvornica gnojiva grade postrojenja za proizvodnju H2SO4. To su amonijev sulfat, superfosfat itd. U njihovoj proizvodnji uzima se sumporna kiselina u čistom obliku (100% koncentracija). Za proizvodnju tone amofosa ili superfosfata bit će potrebno 600 litara H2SO4. Ova gnojiva se uglavnom koriste u poljoprivredi.
H2SO4 se koristi za izradu eksploziva.
Pročišćavanje naftnih derivata. Za dobivanje kerozina, benzina, mineralnih ulja potrebno je pročišćavanje ugljikovodika, što se događa upotrebom sumporne kiseline. U procesu rafiniranja nafte za pročišćavanje ugljikovodika, ova industrija “odnosi” čak 30% svjetske tonaže H2SO4. Osim toga, oktanski broj goriva povećava se sumpornom kiselinom i bušotine se obrađuju tijekom proizvodnje nafte.
u metalurškoj industriji. Sumporna kiselina se koristi u metalurgiji za uklanjanje kamenca i hrđe sa žice, lima, kao i za redukciju aluminija u proizvodnji obojenih metala. Prije pokrivanja metalne površine bakar, krom ili nikl, površina je urezana sumpornom kiselinom.
U proizvodnji lijekova.
u proizvodnji boja.
u kemijskoj industriji. H2SO4 se koristi u proizvodnji deterdženata, etil deterdženta, insekticida i dr., a bez njega su ti procesi nemogući.
Za dobivanje drugih poznatih kiselina, organskih i anorganskih spojeva koji se koriste u industrijske svrhe.

Soli sumporne kiseline i njihova upotreba

Najvažnije soli sumporne kiseline su:

Glauberova sol Na2SO4 10H2O (kristalinični natrijev sulfat). Opseg njegove primjene je prilično širok: proizvodnja stakla, sode, u veterini i medicini.
Barijev sulfat BaSO4 koristi se u proizvodnji gume, papira, bijele mineralne boje. Osim toga, nezamjenjiv je u medicini za fluoroskopiju želuca. Od njega se za ovaj postupak priprema "barijeva kaša".
Kalcijev sulfat CaSO4. U prirodi se može naći u obliku gipsa CaSO4 2H2O i anhidrita CaSO4. Gips CaSO4 2H2O i kalcijev sulfat koriste se u medicini i građevinarstvu. Kod gipsa, kada se zagrije na temperaturu od 150 - 170 ° C, dolazi do djelomične dehidracije, uslijed čega se dobiva spaljeni gips, kod nas poznat kao alabaster. Gnječenje alabastra s vodom do konzistencije tekuće tijesto, masa se brzo stvrdne i pretvori u svojevrsni kamen. Upravo se ovo svojstvo alabastera aktivno koristi u građevinskim radovima: od njega se izrađuju odljevci i kalupi. U žbukarskim radovima alabaster je nezamjenjiv kao vezivo. Pacijentima traumatskih odjela daju se posebni čvrsti zavoji za pričvršćivanje - izrađeni su na bazi alabastera.
Željezni vitriol FeSO4 7H2O koristi se za pripremu tinte, impregnaciju drva, a također i u poljoprivrednim djelatnostima za uništavanje štetnika.
Stipsa KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O i dr. koriste se u proizvodnji boja i kožnoj industriji (štavljenje).
Mnogi od vas poznaju bakreni sulfat CuSO4 5H2O iz prve ruke. Aktivni je pomoćnik u poljoprivredi u borbi protiv biljnih bolesti i štetnika - vodena otopina CuSO4 5H2O koristi se za kiseljenje zrna i prskanje biljaka. Također se koristi za pripremu nekih mineralnih boja. I u svakodnevnom životu se koristi za uklanjanje plijesni sa zidova.
Aluminij sulfat - koristi se u industriji celuloze i papira.

Sumporna kiselina u razrijeđenom obliku koristi se kao elektrolit u olovnim baterijama. Osim toga, koristi se za proizvodnju deterdženata i gnojiva. Ali u većini slučajeva dolazi u obliku oleuma - ovo je otopina SO3 u H2SO4 (mogu se naći i druge formule oleuma).

Nevjerojatna činjenica! Oleum je reaktivniji od koncentrirane sumporne kiseline, ali unatoč tome ne reagira s čelikom! Iz tog razloga je lakši za transport od same sumporne kiseline.

Sfera upotrebe "kraljice kiselina" uistinu je velika i teško je reći o svim načinima na koje se koristi u industriji. Također se koristi kao emulgator u prehrambenoj industriji, za obradu vode, u sintezi eksploziva i u mnoge druge svrhe.

Povijest sumporne kiseline

Tko od nas nikad nije čuo plavi vitriol? Dakle, proučavan je u antici, a u nekim djelima i počeci nova era znanstvenici su raspravljali o podrijetlu vitriola i njihovim svojstvima. Vitriol je proučavao grčki liječnik Dioscorides, rimski istraživač prirode Plinije Stariji, a u svojim spisima pisali su o eksperimentima koji su u tijeku. U medicinske svrhe, razne tvari vitriola koristio je drevni iscjelitelj Ibn Sina. Kako se vitriol koristio u metalurgiji spominje se u djelima alkemičara antičke Grčke Zosime iz Panopolisa.

Prvi način dobivanja sumporne kiseline je proces zagrijavanja kalijeve stipse, a o tome postoje podaci u alkemijskoj literaturi XIII stoljeća. U to vrijeme alkemičarima nije bio poznat sastav stipse i bit procesa, ali su se već u 15. stoljeću počeli namjerno baviti kemijskom sintezom sumporne kiseline. Proces je bio sljedeći: alkemičari su obrađivali mješavinu sumpora i antimona (III) sulfida Sb2S3 zagrijavanjem s dušičnom kiselinom.

U srednjem vijeku u Europi, sumporna kiselina se zvala "vitriolovo ulje", ali se tada naziv promijenio u vitriol.

U 17. stoljeću Johann Glauber, kao posljedica spaljivanja kalijeva salitra a nativni sumpor u prisutnosti vodene pare dobio sumpornu kiselinu. Kao rezultat oksidacije sumpora s nitratom, dobiven je sumporov oksid, koji je reagirao s vodenom parom, te je kao rezultat dobivena uljasta tekućina. Bilo je to ulje vitriola, a ovaj naziv za sumpornu kiselinu postoji do danas.

Farmaceut iz Londona, Ward Joshua, tridesetih godina 18. stoljeća koristio je ovu reakciju da industrijska proizvodnja sumporne kiseline, ali je u srednjem vijeku njezina potrošnja bila ograničena na nekoliko desetaka kilograma. Opseg uporabe bio je uzak: za alkemijske pokuse, pročišćavanje plemenitih metala i u farmaceutskoj djelatnosti. Koncentrirana sumporna kiselina korištena je u malim količinama u proizvodnji posebnih šibica koje su sadržavale bertolet sol.

U Rusiji se vitriol pojavio tek u 17. stoljeću.

U Birminghamu, Engleska, John Roebuck je 1746. prilagodio gornju metodu za proizvodnju sumporne kiseline i pokrenuo proizvodnju. Istodobno je koristio jake velike komore obložene olovom, koje su bile jeftinije od staklenih posuda.

U industriji je ova metoda zadržala pozicije gotovo 200 godina, a u komorama se dobivalo 65% sumporne kiseline.

Nakon nekog vremena engleski Glover i francuski kemičar Gay-Lussac unaprijedili su sam proces te se počela dobivati sumporna kiselina s koncentracijom od 78%. Ali takva kiselina nije bila prikladna za proizvodnju, na primjer, boja.

Početkom 19. stoljeća otkrivene su nove metode za oksidaciju sumporovog dioksida u sumporni anhidrid.

U početku se to radilo pomoću dušikovih oksida, a zatim je platina korištena kao katalizator. Ove dvije metode oksidacije sumporovog dioksida dodatno su poboljšane. Oksidacija sumporovog dioksida na platini i drugim katalizatorima postala je poznata kao kontaktna metoda. A oksidacija tog plina dušikovim oksidima nazvana je dušična metoda za proizvodnju sumporne kiseline.

Tek 1831. godine britanski trgovac octenom kiselinom Peregrine Philips patentirao je ekonomičan postupak za proizvodnju sumpornog oksida (VI) i koncentrirane sumporne kiseline, a upravo je on taj koji je danas u svijetu poznat kao kontaktna metoda za njegovo dobivanje.

Proizvodnja superfosfata započela je 1864. godine.

Osamdesetih godina devetnaestog stoljeća u Europi je proizvodnja sumporne kiseline dosegla milijun tona. Glavni proizvođači bili su Njemačka i Engleska, koje su proizvodile 72% ukupne količine sumporne kiseline u svijetu.

Prijevoz sumporne kiseline je radno intenzivan i odgovoran posao.

Sumporna kiselina spada u klasu opasnih kemikalija, a u dodiru s kožom izaziva teške opekline. Osim toga, može uzrokovati kemijsko trovanje osobe. Ako se tijekom transporta ne promatraju određena pravila, zatim sumporna kiselina zbog svoje eksplozivnosti može prouzročiti mnogo štete i ljudima i okolišu.

Sumpornoj kiselini dodijeljen je razred opasnosti 8 i moraju je prevoziti posebno obučeni i obučeni stručnjaci. Važan uvjet za isporuku sumporne kiseline je poštivanje posebno izrađenih Pravila za prijevoz opasnih tvari.

dostava automobilom provodi se prema sljedećim pravilima:

Za transport su posebni spremnici izrađeni od posebne legure čelika koja ne reagira sa sumpornom kiselinom ili titanom. Takve posude ne oksidiraju. Opasna sumporna kiselina se prevozi u posebnim spremnicima za kemikalije sumporne kiseline. Razlikuju se po dizajnu i odabiru se tijekom transporta ovisno o vrsti sumporne kiseline.
Prilikom transporta dimljene kiseline uzimaju se specijalizirani izotermni termos spremnici u kojima se održava potreban temperaturni režim kako bi se očuvala kemijska svojstva kiseline.
Ako se transportira obična kiselina, odabire se spremnik za sumpornu kiselinu.
Prijevoz sumporne kiseline cestom, kao što je dima, bezvodna, koncentrirana, za akumulatore, rukavice, obavlja se u posebnim spremnicima: spremnicima, bačvama, kontejnerima.
Prijevoz opasnih tvari mogu obavljati samo vozači koji u rukama imaju ADR certifikat.
Vrijeme putovanja nema ograničenja, jer je tijekom prijevoza potrebno strogo pridržavati se dopuštene brzine.
Tijekom prijevoza gradi se posebna ruta, koja bi trebala voziti, zaobilazeći gužve i proizvodne pogone.
Prijevoz mora imati posebne oznake i znakove opasnosti.

Opasna svojstva sumporne kiseline za ljude

Sumporna kiselina predstavlja povećanu opasnost za ljudski organizam. Njegov toksični učinak nastaje ne samo izravnim dodirom s kožom, već i udisanjem njegovih para, kada se oslobađa sumpor dioksid. Opasnost se odnosi na:

dišni sustav;
Integumenti;
Sluznice.

Opijenost tijela može se pojačati arsenom, koji je često dio sumporne kiseline.

Važno! Kao što znate, kada kiselina dođe u dodir s kožom, nastaju teške opekline. Ništa manje opasno je trovanje parama sumporne kiseline. Sigurna doza sumporne kiseline u zraku je samo 0,3 mg po 1 četvornom metru.

Dospije li sumporna kiselina na sluznicu ili na kožu, javlja se jaka opekotina koja slabo zacjeljuje. Ako je opeklina impresivnih razmjera, žrtva razvija bolest opeklina, koja može dovesti do smrti ako se kvalificirana medicinska pomoć ne pruži na vrijeme.

Važno! Za odraslu osobu smrtonosna doza sumporne kiseline je samo 0,18 cm po 1 litri.

Naravno, "iskusite sami" toksični učinak kiseline u uobicajen život problematično. Najčešće se trovanje kiselinom događa zbog zanemarivanja industrijske sigurnosti pri radu s otopinom.

Zbog tehničkih problema u proizvodnji ili nemara može doći do masovnog trovanja parama sumporne kiseline te dolazi do masovnog ispuštanja u atmosferu. Kako bi se spriječile takve situacije, rade posebne službe čija je zadaća kontrolirati rad proizvodnje u kojoj se koristi opasna kiselina.

Koji su simptomi trovanja sumpornom kiselinom?

Ako je kiselina progutana:

Bol u predjelu probavnih organa.
Mučnina i povračanje.
Kršenje stolice, kao posljedica teških crijevnih poremećaja.
Jako lučenje sline.
Zbog toksičnog djelovanja na bubrege, urin postaje crvenkast.
Oticanje grkljana i grla. Postoje piskanje, promuklost. To može dovesti do smrti od gušenja.
Na desnima se pojavljuju smeđe mrlje.
Koža postaje plava.

S opeklinom koža mogu postojati sve komplikacije svojstvene opeklinskoj bolesti.

Prilikom trovanja u paru, uočava se sljedeća slika:

Opeklina sluznice očiju.
Krvarenje iz nosa.
Opekline sluznice dišnih puteva. U tom slučaju žrtva doživljava jak simptom boli.
Oticanje grkljana sa simptomima gušenja (nedostatak kisika, koža postaje plava).
Ako je trovanje ozbiljno, može doći do mučnine i povraćanja.

Važno je znati! Trovanje kiselinom nakon gutanja puno je opasnije od intoksikacije udisanjem para.

Prva pomoć i terapijski postupci kod oštećenja sumpornom kiselinom

U dodiru sa sumpornom kiselinom postupite na sljedeći način:

Prvo pozovite hitnu pomoć. Ako je tekućina ušla unutra, isperite želudac toplom vodom. Nakon toga, u malim gutljajima morat ćete popiti 100 grama suncokreta odn maslinovo ulje. Osim toga, trebali biste progutati komadić leda, popiti mlijeko ili spaljeni magnezij. To se mora učiniti kako bi se smanjila koncentracija sumporne kiseline i olakšalo ljudsko stanje.
Ako vam kiselina dospije u oči, isperite ih. tekuća voda, a zatim kapati otopinom dikaina i novokaina.
Ako kiselina dospije na kožu, opečeno mjesto treba dobro oprati pod tekućom vodom i zaviti sodom. Ispirite oko 10-15 minuta.
U slučaju trovanja parom, morate ići na Svježi zrak, a također isprati, koliko je to moguće, zahvaćene sluznice vodom.

U bolničkom okruženju liječenje će ovisiti o području opekline i stupnju trovanja. Anestezija se provodi samo s novokainom. Kako bi se izbjegao razvoj infekcije na zahvaćenom području, za pacijenta se odabire tijek antibiotske terapije.

Kod želučanog krvarenja ubrizgava se plazma ili transfuzija krvi. Izvor krvarenja može se ukloniti kirurški.

Sumporna kiselina u svom čistom 100% obliku nalazi se u prirodi. Na primjer, u Italiji, na Siciliji u Mrtvom moru, možete vidjeti jedinstveni fenomen - sumporna kiselina curi s dna! I evo što se događa: pirit iz zemljine kore služi u ovom slučaju kao sirovina za njegovo stvaranje. Ovo mjesto nazivaju i Jezerom smrti, a čak se i insekti boje doletjeti do njega!
Nakon velikih vulkanskih erupcija u zemljinoj atmosferi često se mogu naći kapljice sumporne kiseline, a u takvim slučajevima “krivac” može donijeti negativne posljedice po okoliš i uzrokovati ozbiljne klimatske promjene.
Sumporna kiselina je aktivni apsorber vode, pa se koristi kao sušilica plina. NA stari dani da se prozori u sobama ne zamagljuju, ta se kiselina točila u staklenke i stavljala između stakla prozorskih otvora.
Sumporna kiselina je glavni uzrok kiselih kiša. glavni razlog kisele kiše su onečišćenje zraka sumpornim dioksidom, a kada se otopi u vodi, stvara sumpornu kiselinu. Zauzvrat, sumpor dioksid se emitira kada se izgaraju fosilna goriva. U kiselim kišama proučavan za posljednjih godina, povećan sadržaj dušična kiselina. Razlog za ovu pojavu je smanjenje emisije sumpor-dioksida. Unatoč toj činjenici, sumporna kiselina ostaje glavni uzrok kiselih kiša.

Nudimo vam video kompilaciju zanimljiva iskustva sa sumpornom kiselinom.

Razmotrimo reakciju sumporne kiseline kada se ulije u šećer. U prvim sekundama ulaska sumporne kiseline u tikvicu sa šećerom, smjesa potamni. Nakon nekoliko sekundi tvar postaje crna. Sljedeće se događa ono najzanimljivije. Masa počinje brzo rasti i izlaziti iz tikvice. Na izlazu dobivamo ponosnu tvar, izgleda kao porozna drveni ugljen, premašujući početni volumen za 3-4 puta.

Autor videa predlaže usporedbu reakcije Coca-Cole sa klorovodičnom kiselinom i sumpornom kiselinom. Prilikom miješanja Coca-Cole sa klorovodičnom kiselinom ne uočavaju se nikakve vizualne promjene, ali kada se pomiješa sa sumpornom kiselinom, Coca-Cola počinje ključati.

Zanimljiva interakcija može se uočiti kada sumporna kiselina dospije na toaletni papir. Toaletni papir sastoji se od celuloze. Kada kiselina uđe, molekule celuloze se trenutno razgrađuju uz oslobađanje slobodnog ugljika. Slično ugljenisanje može se primijetiti kada kiselina dospije na drvo.

Dodati u tikvicu s koncentriranom kiselinom mali komad kalij. U prvoj sekundi se oslobađa dim, nakon čega se metal odmah rasplamsa, zasvijetli i eksplodira, režući se na komadiće.

U sljedećem eksperimentu, kada sumporna kiselina udari šibicu, ona se rasplamsa. U drugom dijelu pokusa aluminijska folija je uronjena u aceton i unutra šibica. Dolazi do trenutnog zagrijavanja folije uz oslobađanje ogromne količine dima i njegovo potpuno otapanje.

Pri dodavanju se opaža zanimljiv učinak soda bikarbona u sumpornu kiselinu. Soda odmah požuti. Reakcija se odvija brzim ključanjem i povećanjem volumena.

Kategorično ne savjetujemo da sve gore navedene pokuse provodite kod kuće. Sumporna kiselina je vrlo korozivna i otrovna tvar. Slične pokuse treba provesti u posebne prostorije koji su opremljeni prisilna ventilacija. Plinovi koji se oslobađaju u reakcijama sa sumpornom kiselinom vrlo su otrovni i mogu uzrokovati oštećenje dišnih puteva i otrovati tijelo. Osim toga, slični eksperimenti se provode u sredstvima osobna zaštita kože i dišnih organa. Čuvaj se!