Sieros rūgštis ir jos cheminės savybės. Oksidacinės sieros rūgšties savybės

Pramoninė sieros rūgšties gamyba prasidėjo XV amžiuje – tuomet ši medžiaga buvo vadinama „vitrioliu“. Šiandien tai yra paklausi medžiaga, plačiai naudojama pramonėje. Jei sieros rūgšties atradimo aušroje visas žmonijos poreikis šios medžiagos buvo kelios dešimtys litrų, tai šiandien sąskaita siekia milijonus tonų per metus.

Gryna sieros rūgštis (formulė H2SO4) 100 % koncentracijos yra tirštas bespalvis skystis. Pagrindinė jo savybė yra didelis higroskopiškumas, kartu su dideliu šilumos išsiskyrimu. Koncentruoti tirpalai apima tirpalus nuo 40% - jie gali ištirpinti paladį arba sidabrą. Esant mažesnei koncentracijai, medžiaga yra mažiau aktyvi ir reaguoja, pavyzdžiui, su variu ar žalvariu.

Gryna H2SO4 randama gamtoje. Pavyzdžiui, Sicilijos Negyvajame ežere iš dugno išteka sieros rūgštis: šiuo atveju piritas iš Žemės pluta. Taip pat po didelių ugnikalnių išsiveržimų į žemės atmosferą dažnai patenka nedideli sieros rūgšties lašeliai – tokiu atveju H2SO4 gali sukelti didelių klimato pokyčių.

Sieros rūgšties gavimas.

Nepaisant to, kad gamtoje yra sieros rūgšties, didžioji jos dalis pagaminama pramoniniu būdu.

Šiandien dažniausiai yra kontaktinis metodas gamyba: sumažina žalą aplinką ir gauti produktą, kuris labiausiai tinka visiems vartotojams. Mažiau populiarus yra azoto gamybos būdas, kurio metu oksiduojama azoto oksidu.

Šios medžiagos veikia kaip žaliavos kontaktinėje gamyboje:

• siera;
• piritas (sieros piritai);
• vanadžio oksidas (naudojamas kaip katalizatorius);
• įvairių metalų sulfidai;
• Vandenilio sulfidas.

Prieš pradžią gamybos procesas ruošiama žaliava, kurios metu pirmiausia specialiose smulkinimo mašinose susmulkinamas piritas. Tai leidžia pagreitinti reakciją dėl padidėjusios veikliųjų medžiagų sąlyčio zonos. Tada piritas išvalomas: tam jis panardinamas į didelius vandens indus, o priemaišos ir atliekos išplaukia į paviršių, o po to pašalinamos.

Pati gamybą galima suskirstyti į kelis etapus:

1. Išvalytas piritas po malimo kraunamas į krosnį, kur kūrenamas iki 800 laipsnių temperatūroje. Iš apačios į kamerą tiekiamas oras pagal priešpriešinio srauto principą, dėl kurio peritas yra pakabinamoje būsenoje. Anksčiau toks šaudymas vykdavo per kelias valandas, o dabar procesas užtrunka kelias sekundes. Atliekos geležies oksido pavidalu, susidarančios skrudinimo procese, pašalinamos ir siunčiamos į metalurgijos įmones. Degimo metu išsiskiria SO2 ir O2 dujos bei vandens garai. Išvalius nuo smulkiausių dalelių ir vandens garų, gaunamas deguonis ir grynas sieros oksidas.
2. Antrame etape slėgiu vyksta egzoterminė reakcija, kurioje dalyvauja vanadžio katalizatorius. Reakcija prasideda 420 laipsnių temperatūroje, tačiau siekiant didesnio efektyvumo ją galima pakelti iki 550 laipsnių. Reakcijos metu vyksta katalizinė oksidacija ir SO2 virsta SO
3. Trečiasis gamybos etapas – SO3 absorbcija absorbciniame bokšte, dėl kurio susidaro H2SO4 oleumas, kuris pilamas į rezervuarus ir siunčiamas vartotojams. Šilumos perteklius gamybos metu naudojamas šildymui.

Kasmet Rusijoje pagaminama apie 10 mln. tonų H2SO4. Tuo pačiu metu pagrindiniai gamintojai yra įmonės, kurios kartu yra ir pagrindinės jos vartotojos. Iš esmės tai įmonės, gaminančios mineralines trąšas, pavyzdžiui, Ammophos, Balakovo mineralines trąšas. Kadangi piritas, kuri yra pagrindinė žaliava, yra sodrinimo įmonių atliekos, jo tiekėjai yra Talnakho ir Norilsko sodrinimo gamyklos.

Pasaulyje H2SO4 gamybos lyderiai yra Kinija ir JAV, kasmet pagaminančios atitinkamai 60 ir 30 mln. tonų medžiagos.

Sieros rūgšties naudojimas.

Pasaulinė pramonė kasmet sunaudoja apie 200 milijonų tonų sieros rūgšties daugelio rūšių produktų gamybai. Pagal pramoninį naudojimą jis užima pirmąją vietą tarp visų rūgščių.

1. Trąšų gamyba. Pagrindinis sieros rūgšties vartotojas (apie 40%) yra trąšų gamyba. Štai kodėl gamyklos, gaminančios H2SO4, statomos šalia trąšas gaminančių gamyklų. Kartais tai yra tos pačios įmonės, turinčios bendrą gamybos ciklą, dalys. Šioje gamyboje naudojama gryna 100% koncentracijos rūgštis. Tonai superfosfato arba ammofoso gaminti, dažniausiai naudojamas Žemdirbystė, paima apie 600 litrų sieros rūgšties.
2. Angliavandenilių valymas. Benzino, žibalo gamyba, mineralinės alyvos taip pat neapsieina be sieros rūgšties. Ši pramonė taip pat sunaudoja apie 30% viso pasaulyje pagaminamo H2SO4, kuris šiuo atveju naudojamas valymui naftos perdirbimo procese. Jis taip pat apdoroja šulinius naftos gavybos metu ir padidina kuro oktaninį skaičių.
3. Metalurgija. Sieros rūgštis naudojamas metalurgijoje valymui lakštinio metalo, vielos ir visokių ruošinių nuo rūdžių, apnašų, taip pat aliuminio restauravimui spalvotųjų metalų gamyboje. Naudojamas metaliniams paviršiams ėsdinti prieš dengiant juos nikeliu, chromu ar variu.
4. Chemijos pramonė. H2SO4 pagalba susidaro daug organinių ir neorganinių junginių: fosforo, fluoro ir kitų rūgščių, aliuminio sulfato, kuris naudojamas celiuliozės ir popieriaus pramonė. Be jo neįmanoma pagaminti etilo alkoholio, vaistų, plovikliai, insekticidai ir kitos medžiagos.

H2SO4 apimtys yra tikrai didžiulės ir neįmanoma išvardyti visų jo pramoninio panaudojimo būdų. Jis taip pat naudojamas vandens valymui, dažų gamyboje, kaip emulsiklis maisto pramonėje, sprogmenų sintezėje ir daugeliu kitų tikslų.

Rūgštys yra cheminiai junginiai, susidedantys iš vandenilio atomų ir rūgščių liekanų, pavyzdžiui, SO4, SO3, PO4 ir kt. Jie yra neorganiniai ir organiniai. Pirmieji apima druskos, fosforo, sulfido, azoto, sieros rūgštį. Į antrąjį - acto, palmitino, skruzdžių, stearino ir kt.

Kas yra sieros rūgštis

Ši rūgštis susideda iš dviejų vandenilio atomų ir rūgšties liekanos SO4. Jo formulė yra H2SO4.

Sieros rūgštis arba, kaip ji dar vadinama, sulfatas, reiškia neorganines deguonies turinčias dvibazes rūgštis. Ši medžiaga laikoma viena agresyviausių ir chemiškai aktyviausių. Daugumoje cheminių reakcijų jis veikia kaip oksidatorius. Ši rūgštis gali būti naudojama koncentruota arba praskiesta forma, šiais dviem atvejais ji šiek tiek skiriasi Cheminės savybės.

Fizinės savybės

Sieros rūgštis normaliomis sąlygomis yra skystos būsenos, jos virimo temperatūra yra maždaug 279,6 laipsnio Celsijaus, užšalimo temperatūra, kai ji virsta kietais kristalais, yra apie -10 laipsnių šimtui ir apie -20 laipsnių 95 procentams.

Gryna 100% sulfatinė rūgštis yra riebi skysta medžiaga bekvapis ir bespalvis, kurio tankis beveik dvigubai didesnis nei vandens – 1840 kg/m3.

Cheminės sulfatinės rūgšties savybės

Sieros rūgštis reaguoja su metalais, jų oksidais, hidroksidais ir druskomis. Atskiestas vandeniu įvairiomis proporcijomis, jis gali elgtis skirtingai, todėl atskirai pažvelkime į koncentruoto ir silpno sieros rūgšties tirpalo savybes.

koncentruotas sieros rūgšties tirpalas

Koncentruotu tirpalu laikomas tirpalas, kuriame yra nuo 90 procentų sulfatinės rūgšties. Toks sieros rūgšties tirpalas gali reaguoti net ir mažai aktyvieji metalai, taip pat su nemetalais, hidroksidais, oksidais, druskomis. Tokio sulfatinės rūgšties tirpalo savybės yra panašios į koncentruotos nitratinės rūgšties.

Sąveika su metalais

Koncentruoto sulfato rūgšties tirpalo cheminės reakcijos metu su metalais, esančiais dešinėje nuo vandenilio elektrocheminėje metalo įtampų serijoje (ty su ne pačia aktyviausia), susidaro šios medžiagos: metalo sulfatas, su kuriuo vyksta sąveika, vanduo ir sieros dioksidas. Metalai, dėl kurių sąveikos susidaro išvardytos medžiagos, yra varis (cuprum), gyvsidabris, bismutas, sidabras (argentum), platina ir auksas (aurum).

Sąveika su neaktyviais metalais

Su metalais, kurie yra kairėje nuo vandenilio įtampos serijoje, koncentruota sieros rūgštis elgiasi šiek tiek kitaip. Dėl tokios cheminės reakcijos susidaro šios medžiagos: tam tikro metalo sulfatas, vandenilio sulfidas arba gryna siera ir vanduo. Tarp metalų, su kuriais vyksta tokia reakcija, taip pat yra geležis (ferumas), magnis, manganas, berilis, litis, baris, kalcis ir visi kiti, esantys įtampų eilėje į kairę nuo vandenilio, išskyrus aliuminį, chromą, nikelis ir titanas – su jais koncentruota sulfatinė rūgštis nereaguoja.

Sąveika su nemetalais

Ši medžiaga yra stiprus oksidatorius, todėl gali dalyvauti redokso cheminėse reakcijose su nemetalais, tokiais kaip, pavyzdžiui, anglis (anglis) ir siera. Dėl tokių reakcijų būtinai išsiskiria vanduo. Kai ši medžiaga pridedama prie anglies, taip pat išsiskiria anglies dioksidas ir sieros dioksidas. O jei į sierą įdėsite rūgšties, gausite tik sieros dioksidą ir vandenį. Tokioje cheminėje reakcijoje sulfato rūgštis atlieka oksidatoriaus vaidmenį.

Sąveika su organinėmis medžiagomis

Karbonizaciją galima išskirti iš sieros rūgšties reakcijų su organinėmis medžiagomis. Toks procesas vyksta, kai tam tikra medžiaga susiduria su popieriumi, cukrumi, pluoštu, mediena ir tt Šiuo atveju anglis išsiskiria bet kuriuo atveju. Reakcijos metu susidariusi anglis gali iš dalies sąveikauti su sieros rūgšties pertekliumi. Nuotraukoje parodyta cukraus reakcija su vidutinės koncentracijos sulfato rūgšties tirpalu.

Reakcijos su druskomis

Taip pat koncentruotas H2SO4 tirpalas reaguoja su sausomis druskomis. Šiuo atveju įvyksta standartinė mainų reakcija, kurios metu susidaro metalo sulfatas, kuris buvo druskos struktūroje, ir rūgštis su likučiais, kurie buvo druskos sudėtyje. Tačiau koncentruota sieros rūgštis nereaguoja su druskų tirpalais.

Sąveika su kitomis medžiagomis

Taip pat ši medžiaga gali reaguoti su metalų oksidais ir jų hidroksidais, šiais atvejais vyksta mainų reakcijos, pirmame išsiskiria metalo sulfatas ir vanduo, antruoju – tas pats.

Silpno sulfato rūgšties tirpalo cheminės savybės

Praskiesta sieros rūgštis reaguoja su daugeliu medžiagų ir turi tokias pačias savybes kaip ir visos rūgštys. Jis, skirtingai nei koncentruotas, sąveikauja tik su aktyviais metalais, ty tais, kurie yra į kairę nuo vandenilio tam tikroje įtampoje. Šiuo atveju vyksta ta pati pakeitimo reakcija, kaip ir bet kurios rūgšties atveju. Taip išsiskiria vandenilis. Taip pat toks rūgšties tirpalas sąveikauja su druskų tirpalais, dėl ko vyksta mainų reakcija, jau aptarta aukščiau, su oksidais – kaip ir koncentruotais, su hidroksidais – taip pat. Be įprastų sulfatų, yra ir hidrosulfatų, kurie yra hidroksido ir sieros rūgšties sąveikos produktas.

Kaip sužinoti, ar tirpale yra sieros rūgšties ar sulfatų

Norint nustatyti, ar šių medžiagų yra tirpale, naudojama speciali kokybinė sulfato jonų reakcija, kuri leidžia išsiaiškinti. Jį sudaro bario ar jo junginių pridėjimas į tirpalą. Dėl to gali susidaryti nuosėdos balta spalva(bario sulfatas), nurodant, kad yra sulfatų arba sieros rūgšties.

Kaip gaminama sieros rūgštis?

Dažniausias šios medžiagos pramoninės gamybos būdas yra jos išgavimas iš geležies pirito. Šis procesas vyksta trimis etapais, kurių kiekvienas yra tam tikras cheminė reakcija. Apsvarstykime juos. Pirma, į piritą pridedama deguonies, todėl susidaro ferum oksidas ir sieros dioksidas, kuris naudojamas tolimesnėms reakcijoms. Ši sąveika vyksta aukštoje temperatūroje. Po to seka etapas, kurio metu, pridedant deguonies, dalyvaujant katalizatoriui, kuris yra vanadžio oksidas, gaunamas sieros trioksidas. Dabar, paskutiniame etape, į gautą medžiagą įpilama vandens ir gaunama sulfato rūgštis. Tai labiausiai paplitęs pramoninės sulfatinės rūgšties ekstrahavimo procesas, jis naudojamas dažniausiai, nes piritas yra labiausiai prieinama žaliava, tinkama šiame straipsnyje aprašytos medžiagos sintezei. Sieros rūgštis, gauta naudojant tokį procesą, naudojama įvairiose pramonės šakose – tiek chemijos pramonėje, tiek daugelyje kitų, pavyzdžiui, naftos perdirbimo, rūdos apdorojimo ir kt. Ji taip pat dažnai naudojama daugelio sintetinių pluoštų gamybos technologijoje.

APIBRĖŽIMAS

bevandenis sieros rūgštis yra sunkus klampus skystis, kuris lengvai maišosi su vandeniu bet kokiomis proporcijomis: sąveika pasižymi išskirtinai dideliu egzoterminiu efektu (~880 kJ/mol, esant begaliniam praskiedimui) ir gali sukelti sprogstamą mišinio virimą bei aptaškymą, jei į rūgštį įpilama vandens; Štai kodėl taip svarbu visada naudoti Atvirkštinė tvarka ruošiant tirpalus ir lėtai maišant įpilkite rūgšties į vandenį.

Kai kurios fizikinės sieros rūgšties savybės pateiktos lentelėje.

Bevandenis H 2 SO 4 yra nuostabus junginys, pasižymintis neįprastai didele dielektrine konstanta ir labai dideliu elektriniu laidumu, kuris atsiranda dėl junginio joninės autodisociacijos (autoprotolizės), taip pat protonų perdavimo relės laidumo mechanizmo, užtikrinančio srautą. elektros srovė per klampų skystį didelis skaičius vandeniliniai ryšiai.

1 lentelė. Fizinės savybės sieros rūgšties.

Sieros rūgšties gavimas

Sieros rūgštis yra svarbiausia pramoninė cheminė medžiaga ir pigiausia gaminama didelis tūris rūgščių bet kurioje pasaulio šalyje.

Koncentruota sieros rūgštis („vitriolio aliejus“) pirmą kartą buvo gauta kaitinant „žaliąjį vitriolį“ FeSO 4 × nH 2 O ir panaudota dideliais kiekiais gauti Na 2 SO 4 ir NaCl.

Šiuolaikiniame sieros rūgšties gamybos procese naudojamas katalizatorius, sudarytas iš vanadžio (V) oksido, pridedant kalio sulfato ant silicio dioksido arba diatomito žemės nešiklio. Sieros dioksidas SO 2 gaunamas deginant gryną sierą arba skrudinant sulfidinę rūdą (pirmiausia piritą arba Cu, Ni ir Zn rūdas) šių metalų ekstrahavimo procese. Tada SO 2 oksiduojamas iki trioksido, o sieros rūgštis gaunama ištirpsta vandenyje:

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).

Cheminės sieros rūgšties savybės

Sieros rūgštis yra stipri dvibazė rūgštis. Pirmajame etape mažos koncentracijos tirpaluose jis beveik visiškai disocijuoja:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

Disociacija antrajame etape

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

gaunama mažesniu mastu. Sieros rūgšties disociacijos konstanta antroje pakopoje, išreikšta jonų aktyvumu, K 2 = 10 -2.

Kaip dvibazinė rūgštis, sieros rūgštis sudaro dvi druskų serijas: vidutinę ir rūgštinę. Vidutinės sieros rūgšties druskos vadinamos sulfatais, o rūgštinės – hidrosulfatais.

Sieros rūgštis godžiai sugeria vandens garus, todėl dažnai naudojama dujoms džiovinti. Gebėjimas sugerti vandenį paaiškina ir daugelio organinių medžiagų, ypač priklausančių angliavandenių (ląstelienos, cukraus ir kt.) klasei, susianglėjimą, kai jos veikia koncentruota sieros rūgštimi. Sieros rūgštis pašalina vandenilį ir deguonį iš angliavandenių, kurie sudaro vandenį, o anglis išsiskiria anglies pavidalu.

Koncentruota sieros rūgštis, ypač karšta, yra stiprus oksidatorius. Jis oksiduoja HI ir HBr (bet ne HCl) iki laisvųjų halogenų, anglį į CO 2, sierą į SO 2. Šios reakcijos išreiškiamos lygtimis:

8HI + H2SO4 \u003d 4I2 + H2S + 4H2O;

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.

Sieros rūgšties sąveika su metalais vyksta skirtingai, priklausomai nuo jos koncentracijos. Praskiesta sieros rūgštis oksiduojasi savo vandenilio jonu. Todėl jis sąveikauja tik su tais metalais, kurių įtampa yra tik iki vandenilio, pavyzdžiui:

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

Tačiau švinas netirpsta praskiestoje rūgštyje, nes susidariusi PbSO 4 druska yra netirpi.

Koncentruota sieros rūgštis yra oksiduojanti medžiaga dėl sieros (VI). Jis oksiduoja metalus įtampos serijoje iki sidabro imtinai. Jo redukavimo produktai gali skirtis priklausomai nuo metalo aktyvumo ir sąlygų (rūgšties koncentracijos, temperatūros). Sąveikaujant su mažai aktyviais metalais, tokiais kaip varis, rūgštis redukuojama iki SO 2:

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

Sąveikaujant su aktyvesniais metalais, redukcijos produktai gali būti ir dioksidas, ir laisva siera bei vandenilio sulfidas. Pavyzdžiui, sąveikaujant su cinku gali pasireikšti reakcijos:

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.

Sieros rūgšties naudojimas

Sieros rūgšties naudojimas įvairiose šalyse ir dešimtmečiais skiriasi. Taigi, pavyzdžiui, JAV pagrindinė H 2 SO 4 vartojimo sritis yra trąšų gamyba (70%), po to chemijos gamyba, metalurgija, naftos perdirbimas (~5 proc. kiekvienoje srityje). Jungtinėje Karalystėje vartojimo pasiskirstymas pagal pramonės šakas skiriasi: tik 30% pagaminto H 2 SO 4 sunaudojama trąšų gamyboje, tačiau 18% tenka dažams, pigmentams ir dažų tarpiniams produktams, 16% chemijos gamybai, 12% į muilą ir ploviklius, 10 % – natūralaus ir dirbtinio pluošto gamybai, o 2,5 % – metalurgijoje.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Užduotis	Nustatykite sieros rūgšties masę, kurią galima gauti iš vienos tonos pirito, jei sieros oksido (IV) išeiga skrudinimo reakcijoje yra 90%, o sieros oksido (VI) katalizinėje sieros (IV) oksidacijoje yra 95%. iš teorinių.
Sprendimas	Parašykime pirito degimo reakcijos lygtį: 4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2. Apskaičiuokite pirito medžiagos kiekį: n(FeS2) = m(FeS2)/M(FeS2); M (FeS 2) = Ar (Fe) + 2 × Ar (S) = 56 + 2 × 32 \u003d 120 g / mol; n (FeS 2) \u003d 1000 kg / 120 \u003d 8,33 kmol. Kadangi reakcijos lygtyje sieros dioksido koeficientas yra dvigubai didesnis už FeS 2 koeficientą, teoriškai galimas sieros oksido (IV) medžiagos kiekis yra: n (SO 2) teorija \u003d 2 × n (FeS 2) \u003d 2 × 8,33 \u003d 16,66 kmol. Ir praktiškai gaunamas sieros oksido (IV) molio kiekis: n (SO 2) praktika \u003d η × n (SO 2) teorija \u003d 0,9 × 16,66 \u003d 15 kmol. Parašykime sieros oksido (IV) oksidacijos į sieros oksidą (VI) reakcijos lygtį: 2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3. Teoriškai galimas sieros oksido medžiagos (VI) kiekis: n(SO 3) teorija \u003d n (SO 2) praktika \u003d 15 kmol. Ir praktiškai gaunamas sieros oksido (VI) molis: n(SO 3) praktika \u003d η × n (SO 3) teorija \u003d 0,5 × 15 \u003d 14,25 kmol. Rašome sieros rūgšties gamybos reakcijos lygtį: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4. Raskite sieros rūgšties kiekį: n (H 2 SO 4) \u003d n (SO 3) praktika \u003d 14,25 kmol. Reakcijos išeiga yra 100%. Sieros rūgšties masė yra: m (H2SO4) \u003d n (H2SO4) × M (H2SO4); 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.
Atsakymas	Sieros rūgšties masė yra 1397 kg

Sieros rūgštis, H2SO4, stipri dvibazinė rūgštis, atitinkanti didžiausią sieros oksidacijos laipsnį (+6). Normaliomis sąlygomis – sunkus aliejinis skystis, bespalvis ir bekvapis. Inžinerijoje sieros rūgštis vadinama jos mišiniais su vandeniu ir sieros anhidridu. Jei SO3:H2O molinis santykis yra mažesnis nei 1, tai yra vandeninis sieros rūgšties tirpalas, jei didesnis nei 1, tai SO3 tirpalas sieros rūgštyje.

Natūralūs sieros telkiniai yra palyginti nedideli. Bendras sieros kiekis žemės plutoje yra 0,1%. Sieros randama naftoje, anglyse, degiosiose ir išmetamosiose dujose. Siera gamtoje dažniausiai randama junginių su cinku, variu ir kitais metalais pavidalu. Pažymėtina, kad piritų ir sieros dalis bendrame sieros rūgšties žaliavų balanse palaipsniui mažėja, o iš įvairių atliekų išgaunamos sieros dalis palaipsniui didėja. Galimybės gauti sieros rūgštį iš atliekų yra labai didelės. Naudojant spalvotosios metalurgijos išmetamąsias dujas, be ypatingų išlaidų galima gauti sieros rūgšties sistemose sieros turinčioms žaliavoms skrudinti.

Sieros rūgšties fizinės ir cheminės savybės

100% H2SO4 (SO3 x H2O) vadinamas monohidratu. Junginys nerūko, koncentruota forma nesunaikina juodųjų metalų, būdama viena stipriausių rūgščių;

• medžiaga neigiamai veikia augalų ir gyvūnų audinius, pašalindama iš jų vandenį, todėl jie suanglėja.
• kristalizuojasi 10,45 "C temperatūroje;
• tkip 296,2 "C;
• tankis 1,9203 g/cm3;
• šiluminė talpa 1,62 J/g.

Sieros rūgštis susimaišo su H2O ir SO3 bet kokiu santykiu, sudarydami junginius:

• H2SO4 x 4 H2O (lydymosi temperatūra – 28,36 °C),
• H2SO4 x 3 H2O (lydymosi temperatūra – 36,31 °C),
• H2SO4 x 2 H2O (lydymosi temperatūra – 39,60 °C),
• H2SO4 x H2O (lydymosi temperatūra – 8,48 °C),
• H2SO4 x SO3 (H2S2O7 – disieros arba pirosieros rūgštis, lyd. 35,15 °C) – oleumas,
• H2SO x 2 SO3 (H2S3O10 – trisieros rūgštis, lyd. 1,20 °C).

Kaitinant ir verdant vandeninius sieros rūgšties tirpalus, kuriuose yra iki 70 % H2SO4, į garų fazę išsiskiria tik vandens garai. Sieros rūgšties garai taip pat atsiranda virš labiau koncentruotų tirpalų. 98,3% H2SO4 tirpalas (azeotropinis mišinys) verdant (336,5 "C) visiškai distiliuojamas. Sieros rūgštis, kurioje yra daugiau nei 98,3% H2SO4, kaitinant išskiria SO3 garus.
Koncentruota sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius. Jis oksiduoja HI ir HBr iki laisvųjų halogenų. Kaitinamas, oksiduojasi visi metalai, išskyrus Au ir platinos metalus (išskyrus Pd). Šaltyje koncentruota sieros rūgštis pasyvina daugelį metalų, įskaitant Pb, Cr, Ni, plieną, ketų. Praskiesta sieros rūgštis reaguoja su visais metalais (išskyrus Pb), kurie yra prieš vandenilį įtampos serijoje, pavyzdžiui: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

Kaip stipri rūgštis H2SO4 išstumia silpnesnes rūgštis iš jų druskų, pavyzdžiui, boro rūgštį iš borakso:

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

o kaitinamas, išstumia daugiau lakiųjų rūgščių, pvz.:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3.

Sieros rūgštis atima chemiškai surištą vandenį iš organinių junginių, turinčių hidroksilo grupes – OH. Dehidratuojant etilo alkoholį, kai yra koncentruota sieros rūgštis, susidaro etilenas arba dietilo eteris. Cukraus, celiuliozės, krakmolo ir kitų angliavandenių suanglėjimas susilietus su sieros rūgštimi taip pat paaiškinamas jų dehidratacija. Sieros rūgštis, kaip dvibazė, sudaro dviejų tipų druskas: sulfatus ir hidrosulfatus.

Sieros rūgšties užšalimo temperatūra:
koncentracija, %	užšalimo temperatūra, "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

Žaliavos sieros rūgšties gamybai

Sieros rūgšties gamybos žaliavos gali būti: siera, sieros piritas FeS2, išmetamosios dujos, susidarančios oksidacinio skrudinimo sulfidų rūdų Zn, Cu, Pb ir kitų metalų, turinčių SO2, metu. Rusijoje pagrindinis sieros rūgšties kiekis gaunamas iš sieros piritų. FeS2 deginamas krosnyse, kuriose jis yra verdančiojo sluoksnio būsenoje. Tai pasiekiama greitai pučiant orą per smulkiai sumaltų piritų sluoksnį. Gautame dujų mišinyje yra SO2, O2, N2, SO3 priemaišų, H2O, As2O3, SiO2 ir kitų garų, pernešama daug pelenų dulkių, nuo kurių dujos valomos elektrostatiniuose nusodintuvuose.

Sieros rūgšties gamybos būdai

Sieros rūgštis iš SO2 gaunama dviem būdais: azotiniu (bokštu) ir kontaktiniu.

azoto metodas

SO2 perdirbimas į sieros rūgštį azoto metodu vykdomas gamybiniuose bokštuose – cilindriniuose rezervuaruose (15 m ir daugiau aukščio), užpildytuose keraminių žiedų įpakavimu. Iš viršaus, link dujų srauto, purškiama „nitrozė“ – praskiesta sieros rūgštis, turinti nitrozilo sieros rūgšties NOOSO3H, gaunama vykstant reakcijai:

N2O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O.

SO2 oksiduojasi azoto oksidais tirpale po to, kai jį absorbuoja nitozė. Nitrozę hidrolizuoja vanduo:

NOOSO3H + H2O = H2SO4 + HNO2.

Į bokštus patekęs sieros dioksidas su vandeniu sudaro sieros rūgštį:

SO2 + H2O = H2SO3.

Dėl HNO2 ir H2SO3 sąveikos susidaro sieros rūgštis:

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

Išsiskyręs NO oksidacijos bokšte paverčiamas N2O3 (tiksliau – NO + NO2 mišiniu). Iš ten dujos patenka į absorbcinius bokštus, į kuriuos iš viršaus tiekiama sieros rūgštis. Susidaro nitozė, kuri pumpuojama į gamybos bokštus. Taip užtikrinamas gamybos ir azoto oksidų ciklo tęstinumas. Jų neišvengiami nuostoliai išmetamosiomis dujomis papildomi pridedant HNO3.

Sieros rūgštis, gauta azoto metodu, yra nepakankamai didelės koncentracijos ir kenksmingų priemaišų (pavyzdžiui, As). Jo gamybą lydi azoto oksidų išmetimas į atmosferą („lapės uodega“, taip pavadinta dėl NO2 spalvos).

kontaktinis metodas

Kontaktinio sieros rūgšties gamybos metodo principą 1831 metais atrado P. Philipsas (Didžioji Britanija). Pirmasis katalizatorius buvo platina. XIX amžiaus pabaigoje – XX amžiaus pradžioje. buvo atrastas vanadžio anhidrido V2O5 SO2 oksidacijos į SO3 pagreitis. Tyrinėjant vanadžio katalizatorių veikimą ir jų parinkimą, ypač svarbų vaidmenį suvaidino sovietų mokslininkų A. E. Adadurovo, G. K. Boreskovo, F. N. Juškevičiaus tyrimai.

Šiuolaikinės sieros rūgšties gamyklos yra pastatytos dirbti pagal kontaktinį metodą. Katalizatoriaus pagrindu naudojami vanadžio oksidai su įvairiomis proporcijomis SiO2, Al2O3, K2O, CaO, BaO. Visos vanadžio kontaktinės masės rodo savo aktyvumą tik esant ne žemesnei nei ~ 420 ° C temperatūrai.Kontaktiniame aparate dujos dažniausiai praeina 4 ar 5 kontaktinės masės sluoksnius Gaminant sieros rūgštį kontaktiniu būdu, skrudinimas dujos preliminariai išvalomos nuo priemaišų, nuodijančių katalizatorių.Sieros rūgštimi laistomose plovimo bokšteliuose pašalinamos dulkių likučiai.Rūkas pašalinamas iš sieros rūgšties (susidaro iš SO3 ir H2O, esančio dujų mišinyje) šlapiuose elektrostatiniuose nusodintuvuose.H2O garai sugeriami. koncentruota sieros rūgštimi džiovinimo bokštuose. SO2 ir oro mišinys praeina per katalizatorių (kontaktinė masė) ir oksiduojamas iki SO3:

SO2 + 1/2 O2 = SO3.

SO3 + H2O = H2SO4.

Priklausomai nuo į procesą patenkančio vandens kiekio, gaunamas sieros rūgšties tirpalas vandenyje arba oleume.
Šiuo metu šiuo metodu pagaminama apie 80 % pasaulio H2SO4.

Sieros rūgšties naudojimas

Sieros rūgštis gali būti naudojama naftos produktams valyti iš sieringų, nesočiųjų organinių junginių.

Metalurgijoje sieros rūgštis naudojama nuosėdoms pašalinti nuo vielos, taip pat lakštų prieš skardinimą ir cinkavimą (skiedžiama), įvairių metalinių paviršių ėsdymui prieš dengiant juos chromu, variu, nikeliu ir kt. Sudėtinės rūdos taip pat skaidomos sieros rūgštimi. (ypač urano).

Organinėje sintezėje koncentruota sieros rūgštis yra būtinas nitrinančių mišinių komponentas, taip pat sieros medžiaga gaminant daugelį dažiklių ir vaistinių medžiagų.

Sieros rūgštis plačiai naudojama trąšų, etilo alkoholio, dirbtinių pluoštų, kaprolaktamo, titano dioksido, anilino dažų ir daugelio kitų gamyboje. cheminiai junginiai.

Panaudota sieros rūgštis (atliekos) naudojama chemijos, metalurgijos, medienos apdirbimo ir kitose pramonės šakose.Akumuliatorinė sieros rūgštis naudojama švino rūgšties srovės šaltinių gamyboje.

Sieros rūgštis (H2SO4) yra viena iš labiausiai šarminių rūgščių ir pavojingiausių reagentų, pažįstamas žmogui ypač koncentruota forma. Chemiškai gryna sieros rūgštis yra sunkus toksiškas aliejinės konsistencijos skystis, bekvapis ir bespalvis. Gaunamas oksidacijos būdu rūgščių dujų(SO2) kontaktinis būdas.

+ 10,5 °C temperatūroje sieros rūgštis virsta sustingusia stikline kristaline mase, godžiai, kaip kempinė, sugeria drėgmę iš aplinkos. Pramonėje ir chemijoje sieros rūgštis yra vienas iš pagrindinių cheminių junginių ir užima pirmaujančią vietą pagal gamybą tonomis. Štai kodėl sieros rūgštis vadinama „chemijos krauju“. Sieros rūgštis naudojama trąšoms gaminti vaistai, kitos rūgštys, didelės , trąšos ir daug daugiau.

Pagrindinės fizinės ir cheminės sieros rūgšties savybės

1. Sieros rūgštis gryna forma (formulė H2SO4), kurios koncentracija 100%, yra bespalvis tirštas skystis. Svarbiausia H2SO4 savybė yra didelis higroskopiškumas – gebėjimas pašalinti vandenį iš oro. Šį procesą lydi didžiulis šilumos išsiskyrimas.
2. H2SO4 yra stipri rūgštis.
3. Sieros rūgštis vadinama monohidratu – joje yra 1 molis H2O (vandens) 1 moliui SO3. Dėl savo įspūdingų higroskopinių savybių jis naudojamas drėgmei iš dujų išgauti.
4. Virimo temperatūra - 330 ° C. Šiuo atveju rūgštis suskaidoma į SO3 ir vandenį. Tankis - 1,84. Lydymosi temperatūra – 10,3 °C /.
5. Koncentruota sieros rūgštis yra galingas oksidatorius. Norint pradėti redokso reakciją, rūgštis turi būti kaitinama. Reakcijos rezultatas – SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. Priklausomai nuo koncentracijos, sieros rūgštis skirtingai reaguoja su metalais. Atskiestoje būsenoje sieros rūgštis gali oksiduoti visus metalus, esančius tam tikroje įtampoje, iki vandenilio. Išimtis daroma kaip atspariausias oksidacijai. Praskiesta sieros rūgštis reaguoja su druskomis, bazėmis, amfoteriniais ir baziniais oksidais. Koncentruota sieros rūgštis gali oksiduoti visus metalus tam tikroje įtampoje, taip pat sidabrą.
7. Sieros rūgštis sudaro dviejų tipų druskas: rūgštines (hidrosulfatai) ir vidutines (sulfatai)
8. H2SO4 aktyviai reaguoja su organinėmis medžiagomis ir nemetalais ir kai kuriuos iš jų gali paversti anglimi.
9. Sieros anhidritas puikiai tirpsta H2SO4, ir tokiu atveju susidaro oleumas – SO3 tirpalas sieros rūgštyje. Išoriškai tai atrodo taip: rūksta sieros rūgštis, išskiria sieros anhidritą.
10. Sieros rūgštis vandeniniuose tirpaluose yra stipri dvibazė rūgštis, kurią įpylus į vandenį išsiskiria didžiulis šilumos kiekis. Ruošiant atskiestus H2SO4 tirpalus iš koncentruotų, į vandenį reikia maža srovele įpilti sunkesnės rūgšties, o ne atvirkščiai. Tai daroma siekiant išvengti verdančio vandens ir rūgšties aptaškymo.

Koncentruotos ir praskiestos sieros rūgštys

Koncentruotiems sieros rūgšties tirpalams priskiriami tirpalai nuo 40%, galintys ištirpinti sidabrą arba paladį.

Praskiesta sieros rūgštis apima tirpalus, kurių koncentracija mažesnė nei 40%. Tai nėra tokie aktyvūs tirpalai, bet jie gali reaguoti su žalvariu ir variu.

Sieros rūgšties gavimas

Sieros rūgštis pramoniniu mastu buvo pradėta gaminti XV amžiuje, tačiau tuo metu ji buvo vadinama „vitrioliu“. Jei anksčiau žmonija suvartodavo tik kelias dešimtis litrų sieros rūgšties, tai m modernus pasaulis skaičiuojama milijonais tonų per metus.

Sieros rūgšties gamyba vykdoma pramoniniu būdu ir yra trys iš jų:

1. kontaktinis metodas.
2. azoto metodas
3. Kiti Metodai

Pakalbėkime išsamiai apie kiekvieną iš jų.

kontaktinis gamybos būdas

Kontaktinis gamybos būdas yra labiausiai paplitęs ir jis atlieka šias užduotis:

• Pasirodo, gaminys, patenkinantis maksimalaus vartotojų skaičiaus poreikius.
• Gamybos metu sumažinama žala aplinkai.

Taikant kontaktinį metodą, kaip žaliavos naudojamos šios medžiagos:

• piritas (sieros piritai);
• siera;
• vanadžio oksidas (ši medžiaga atlieka katalizatoriaus vaidmenį);
• Vandenilio sulfidas;
• įvairių metalų sulfidai.

Prieš pradedant gamybos procesą, iš anksto paruošiamos žaliavos. Pirmiausia piritas yra sumalamas specialiuose smulkinimo įrenginiuose, o tai leidžia pagreitinti reakciją, padidėjus veikliųjų medžiagų sąlyčio plotui. Piritas valomas: nuleidžiamas į didelius vandens konteinerius, kurių metu į paviršių išplaukia atliekos ir visokios priemaišos. Proceso pabaigoje jie pašalinami.

Gamybos dalis yra padalinta į kelis etapus:

1. Susmulkinus, piritas išvalomas ir siunčiamas į krosnį - kur jis kūrenamas iki 800 ° C temperatūroje. Pagal priešpriešinio srauto principą oras į kamerą tiekiamas iš apačios, o tai užtikrina pirito sustabdymą. Šiandien šis procesas užtrunka kelias sekundes, bet anksčiau užtrukdavo kelias valandas. Skrudinimo metu susidaro atliekos geležies oksido pavidalu, kurios pašalinamos ir vėliau perduodamos įmonėms. metalurgijos pramonė. Degimo metu išsiskiria vandens garai, O2 ir SO2 dujos. Baigus valymą nuo vandens garų ir smulkiausių priemaišų, gaunamas grynas sieros oksidas ir deguonis.
2. Antrame etape egzoterminė reakcija vyksta esant slėgiui naudojant vanadžio katalizatorių. Reakcija prasideda, kai temperatūra pasiekia 420 °C, tačiau, siekiant padidinti efektyvumą, ją galima padidinti iki 550 °C. Reakcijos metu vyksta katalizinė oksidacija ir SO2 tampa SO.
3. Trečiojo gamybos etapo esmė tokia: SO3 absorbcija absorbciniame bokšte, kurio metu susidaro oleumas H2SO4. Šioje formoje H2SO4 pilamas į specialias talpyklas (nereaguoja su plienu) ir yra paruoštas susitikti su galutiniu vartotoju.

Gamybos metu, kaip minėjome aukščiau, susidaro daug šiluminės energijos, kuri panaudojama šildymui. Daugelis sieros rūgšties gamyklų įrengia garo turbinas, kurios naudoja išmetamuosius garus papildomai elektros energijai gaminti.

Azoto procesas sieros rūgšties gamybai

Nepaisant kontaktinio gamybos metodo privalumų, kai gaunama labiau koncentruota ir gryna sieros rūgštis bei oleumas, azoto metodu susidaro gana daug H2SO4. Ypač superfosfato gamyklose.

Gaminant H2SO4 sieros dioksidas veikia kaip pradinė medžiaga tiek kontaktiniu, tiek azotiniu būdu. Jis gaunamas specialiai šiems tikslams deginant sierą arba skrudinant sieringus metalus.

Sieros dioksidas paverčiamas sieros rūgštimi oksiduojant sieros dioksidą ir įpilant vandens. Formulė atrodo taip:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Tačiau sieros dioksidas tiesiogiai nereaguoja su deguonimi, todėl taikant azoto metodą, sieros dioksidas oksiduojamas naudojant azoto oksidus. Didesni azoto oksidai (kalbame apie azoto dioksidą NO2, azoto trioksidą NO3) šis procesas redukuojami iki azoto oksido NO, kuris vėliau vėl oksiduojamas deguonimi iki aukštesnių oksidų.

Sieros rūgšties gamyba azoto metodu techniškai įforminama dviem būdais:

• Kameros.
• Bokštas.

Azoto metodas turi nemažai privalumų ir trūkumų.

Azoto metodo trūkumai:

• Pasirodo, 75% sieros rūgšties.
• Produkto kokybė žema.
• Nevisiškas azoto oksidų grąžinimas (HNO3 pridėjimas). Jų emisijos yra kenksmingos.
• Rūgštyje yra geležies, azoto oksidų ir kitų priemaišų.

Azoto metodo pranašumai:

• Procedūros kaina mažesnė.
• Galimybė apdoroti SO2 100%.
• Techninės įrangos dizaino paprastumas.

Pagrindiniai Rusijos sieros rūgšties augalai

Metinė H2SO4 gamyba mūsų šalyje skaičiuojama šešiaženkle skaitmenimis – apie 10 mln. Pagrindiniai sieros rūgšties gamintojai Rusijoje yra įmonės, kurios, be to, yra pagrindinės jos vartotojos. Tai apie apie įmones, kurių veiklos sritis yra emisija mineralinių trąšų. Pavyzdžiui, „Balakovo mineralinės trąšos“, „Ammofosas“.

Kryme, Armjanske, teritorijoje veikia didžiausias titano dioksido gamintojas Rytų Europos Krymo titanas. Be to, gamykla užsiima sieros rūgšties, mineralinių trąšų, geležies sulfatas ir tt

sieros rūgšties įvairių rūšių gamina daugelis gamyklų. Pavyzdžiui, akumuliatorių sieros rūgštį gamina: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom ir kt.

Oleumą gamina UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum gamykla, Uralo kasybos ir metalurgijos įmonė, Kirishinefteorgsintez gamybos asociacija ir kt.

Didelio grynumo sieros rūgštį gamina UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Panaudotos sieros rūgšties galima nusipirkti gamyklose ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Techninės sieros rūgšties gamintojai yra Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Čeliabinsko cinko gamykla, Electrozinc ir kt.

Kadangi piritas yra pagrindinė žaliava gaminant H2SO4, o tai yra sodrinimo įmonių atliekos, jo tiekėjai yra Norilsko ir Talnako sodrinimo gamyklos.

Pasaulyje H2SO4 gamyboje pirmaujančias pozicijas užima JAV ir Kinija, kurioms atitinkamai tenka 30 mln. tonų ir 60 mln. tonų.

Sieros rūgšties taikymo sritis

Pasaulyje kasmet sunaudojama apie 200 milijonų tonų H2SO4, iš kurio gaminama įvairiausių produktų. Sieros rūgštis pagrįstai laikosi palmių tarp kitų rūgščių pramoniniu požiūriu.

Kaip jau žinote, sieros rūgštis yra viena iš būtiniausius produktus chemijos pramonė, todėl sieros rūgšties taikymo sritis yra gana plati. Pagrindiniai H2SO4 naudojimo būdai yra šie:

• Sieros rūgštis mineralinių trąšų gamybai naudojama didžiuliais kiekiais ir užima apie 40% viso tonažo. Dėl šios priežasties šalia trąšų gamyklos statomos gamyklos, gaminančios H2SO4. Tai amonio sulfatas, superfosfatas ir kt. Jų gamyboje sieros rūgštis imama gryna forma (100% koncentracija). Tonai ammofoso arba superfosfato pagaminti prireiks 600 litrų H2SO4. Šios trąšos dažniausiai naudojamos žemės ūkyje.
• H2SO4 naudojamas sprogmenims gaminti.
• Naftos produktų valymas. Norint gauti žibalą, benziną, mineralines alyvas, būtinas angliavandenilių valymas, kuris vyksta naudojant sieros rūgštį. Naftos rafinavimo procese angliavandenilių valymui ši pramonė „paima“ net 30% viso pasaulio H2SO4 tonažo. Be to, sieros rūgštimi didinamas kuro oktaninis skaičius, o naftos gavybos metu apdorojami šuliniai.
• metalurgijos pramonėje. Sieros rūgštis naudojama metalurgijoje nuo vielos, lakštinio metalo apnašų ir rūdžių šalinimui, taip pat aliuminio kiekiui redukuoti spalvotųjų metalų gamyboje. Prieš dengiant metaliniai paviršiai vario, chromo arba nikelio, paviršius išgraviruotas sieros rūgštimi.
• Vaistų gamyboje.
• dažų gamyboje.
• chemijos pramonėje. H2SO4 naudojamas ploviklių, etilo detergentų, insekticidų ir kt. gamyboje, be jo šie procesai neįmanomi.
• Gauti kitas žinomas rūgštis, organinius ir neorganinius junginius, naudojamus pramoniniais tikslais.

Sieros rūgšties druskos ir jų panaudojimas

Svarbiausios sieros rūgšties druskos yra:

• Glauberio druska Na2SO4 10H2O (kristalinis natrio sulfatas). Jo taikymo sritis gana talpi: stiklo, sodos gamyba, veterinarijoje ir medicinoje.
• Bario sulfatas BaSO4 naudojamas gumos, popieriaus, baltų mineralinių dažų gamyboje. Be to, jis yra būtinas medicinoje atliekant skrandžio fluoroskopiją. Šiai procedūrai iš jo gaminama „bario košė“.
• Kalcio sulfatas CaSO4. Gamtoje jo galima rasti gipso CaSO4 2H2O ir anhidrito CaSO4 pavidalu. Gipsas CaSO4 2H2O ir kalcio sulfatas naudojami medicinoje ir statybose. Su gipsu, kaitinamas iki 150–170 ° C temperatūros, įvyksta dalinė dehidratacija, dėl kurios gaunamas sudegintas gipsas, žinomas kaip alebastras. Minkyti alabastrą su vandeniu iki konsistencijos skysta tešla, masė greitai sukietėja ir virsta savotišku akmeniu. Būtent ši alebastro savybė aktyviai naudojama statybose: iš jo gaminami liejiniai ir formos. Tinkavimo darbuose alebastras yra nepakeičiamas kaip rišiklis. Traumatologijos skyrių pacientams skiriami specialūs fiksuojantys tvirti tvarsčiai – jie gaminami alebastro pagrindu.
• Geležies vitriolis FeSO4 7H2O naudojamas rašalui ruošti, medienai impregnuoti, taip pat žemės ūkio veikloje kenkėjams naikinti.
• Alūnas KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O ir kt. naudojamas dažų gamyboje ir odos pramonėje (rauginimo).
• Daugelis iš jūsų žino vario sulfatą CuSO4 5H2O iš pirmų rankų. Tai aktyvus asistentas žemės ūkyje kovojant su augalų ligomis ir kenkėjais – vandeninis CuSO4 5H2O tirpalas naudojamas grūdams raugti ir augalams purkšti. Jis taip pat naudojamas kai kuriems mineraliniams dažams ruošti. O kasdieniame gyvenime jis naudojamas pelėsiui nuo sienų pašalinti.
• Aliuminio sulfatas – naudojamas celiuliozės ir popieriaus pramonėje.

Atskiesta sieros rūgštis naudojama kaip elektrolitas švino rūgšties akumuliatoriuose. Be to, jis naudojamas plovikliams ir trąšoms gaminti. Tačiau daugeliu atvejų jis būna oleumo pavidalu – tai SO3 tirpalas H2SO4 (galima rasti ir kitų oleumo formulių).

Nuostabus faktas! Oleumas yra reaktyvesnis nei koncentruota sieros rūgštis, tačiau nepaisant to, jis nereaguoja su plienu! Būtent dėl ​​šios priežasties ją lengviau transportuoti nei pačią sieros rūgštį.

„Rūgščių karalienės“ panaudojimo sfera yra tikrai plati, todėl sunku pasakyti apie visus jo panaudojimo būdus pramonėje. Jis taip pat naudojamas kaip emulsiklis maisto pramonėje, vandens valymui, sprogmenų sintezei ir daugeliui kitų tikslų.

Sieros rūgšties istorija

Kas iš mūsų nėra girdėjęs mėlynas vitriolis? Taigi, ji buvo tyrinėta senovėje, o kai kuriuose darbuose ir pradžia nauja era mokslininkai aptarė vitriolio kilmę ir jų savybes. Vitriolį tyrinėjo graikų gydytojas Dioskoridas, romėnų gamtos tyrinėtojas Plinijus Vyresnysis, ir savo raštuose rašė apie vykstančius eksperimentus. Medicininiais tikslais įvairias vitriolio medžiagas naudojo senovės gydytojas Ibn Sina. Kaip vitriolis buvo naudojamas metalurgijoje, buvo paminėtas Senovės Graikijos alchemikų Zosimos iš Panopolio darbuose.

Pirmasis sieros rūgšties gavimo būdas yra kalio alūno kaitinimo procesas, apie tai yra informacijos XIII amžiaus alcheminėje literatūroje. Tuo metu alūno sudėtis ir proceso esmė alchemikams nebuvo žinomi, tačiau jau XV amžiuje jie ėmė tikslingai užsiimti chemine sieros rūgšties sinteze. Procesas buvo toks: alchemikai sieros ir stibio (III) sulfido Sb2S3 mišinį apdorojo kaitindami azoto rūgštimi.

Viduramžiais Europoje sieros rūgštis buvo vadinama „vitriolio aliejumi“, tačiau vėliau pavadinimas pasikeitė į vitrioliu.

17 amžiuje Johanas Glauberis, dėl sudeginimo kalio nitratas o gimtoji siera, esant vandens garams, gavo sieros rūgštį. Oksiduojant sierą nitratu, gautas sieros oksidas, kuris sureagavo su vandens garais ir dėl to gautas aliejinis skystis. Tai buvo vitriolio aliejus, ir toks sieros rūgšties pavadinimas egzistuoja iki šiol.

Vaistininkas iš Londono Ward Joshua XVIII amžiaus trisdešimtajame dešimtmetyje panaudojo šią reakciją pramoninės gamybos sieros rūgšties, tačiau viduramžiais jos suvartojimas buvo ribojamas iki kelių dešimčių kilogramų. Naudojimo sritis buvo siaura: alcheminiams eksperimentams, tauriųjų metalų valymui ir farmacijos versle. Koncentruota sieros rūgštis nedideliais kiekiais buvo naudojama gaminant specialius degtukus, kuriuose buvo bertoleto druskos.

Rusijoje vitriolis atsirado tik XVII a.

Birmingame, Anglijoje, John Roebuck pritaikė minėtą sieros rūgšties gamybos metodą 1746 m. ​​ir pradėjo gamybą. Tuo pačiu metu jis naudojo tvirtas dideles, švinu išklotas kameras, kurios buvo pigesnės už stiklinę tarą.

Pramonėje šis metodas išlaikė pozicijas beveik 200 metų, o kamerose buvo gauta 65% sieros rūgšties.

Po kurio laiko anglas Gloveris ir prancūzų chemikas Gay-Lussac patobulino patį procesą ir buvo pradėta gauti 78% koncentracijos sieros rūgštis. Tačiau tokia rūgštis netiko, pavyzdžiui, dažų gamybai.

XIX amžiaus pradžioje buvo atrasti nauji sieros dioksido oksidavimo į sieros anhidridą metodai.

Iš pradžių tai buvo daroma naudojant azoto oksidus, o vėliau kaip katalizatorius buvo naudojama platina. Šie du sieros dioksido oksidavimo būdai dar labiau pagerėjo. Sieros dioksido oksidavimas ant platinos ir kitų katalizatorių tapo žinomas kaip kontaktinis metodas. O šių dujų oksidavimas azoto oksidais buvo vadinamas azotiniu sieros rūgšties gamybos metodu.

Tik 1831 m. britų acto rūgšties pardavėjas Peregrine Philips užpatentavo ekonomišką sieros oksido (VI) ir koncentruotos sieros rūgšties gamybos būdą ir būtent jis šiandien pasauliui žinomas kaip kontaktinis jo gavimo būdas.

Superfosfatas pradėtas gaminti 1864 m.

Devintojo dešimtmečio devintajame dešimtmetyje Europoje sieros rūgšties gamyba siekė 1 mln. Pagrindinės gamintojos buvo Vokietija ir Anglija, pagaminančios 72% viso pasaulio sieros rūgšties kiekio.

Sieros rūgšties transportavimas yra daug darbo reikalaujantis ir atsakingas darbas.

Sieros rūgštis priklauso pavojingų cheminių medžiagų klasei, o patekusi ant odos sukelia stiprius nudegimus. Be to, tai gali sukelti žmogaus apsinuodijimą cheminėmis medžiagomis. Jei transportavimo metu nesilaikoma tam tikros taisyklės, tuomet sieros rūgštis dėl savo sprogstamumo gali pridaryti daug žalos tiek žmonėms, tiek aplinkai.

Sieros rūgščiai priskirta 8 pavojaus klasė, o transportavimą turi atlikti specialiai apmokyti ir apmokyti specialistai. Svarbi sieros rūgšties pristatymo sąlyga yra specialiai parengtų pavojingų krovinių vežimo taisyklių laikymasis.

Siuntimas automobiliu atliekama pagal šias taisykles:

1. Transportavimui specialūs konteineriai gaminami iš specialaus plieno lydinio, kuris nereaguoja su sieros rūgštimi ar titanu. Tokie indai nesioksiduoja. Pavojinga sieros rūgštis gabenama specialiose sieros rūgšties cheminių medžiagų talpyklose. Jie skiriasi konstrukcija ir parenkami transportavimo metu, atsižvelgiant į sieros rūgšties rūšį.
2. Gabenant rūkstančią rūgštį paimami specializuoti izoterminiai termosai, kuriuose palaikomas reikiamas temperatūros režimas, kad būtų išsaugotos cheminės rūgšties savybės.
3. Jei gabenama įprasta rūgštis, pasirenkamas sieros rūgšties bakas.
4. Sieros rūgštis gabenama keliais, pavyzdžiui, dūminė, bevandenė, koncentruota, akumuliatoriams, pirštinė, atliekama specialiuose konteineriuose: cisternos, statinės, konteineriai.
5. Vežti pavojingus krovinius gali tik vairuotojai, turintys rankose ADR sertifikatą.
6. Kelionės laikas neribojamas, nes transportuojant būtina griežtai laikytis leistino greičio.
7. Pervežimo metu nutiesiamas specialus maršrutas, kuris turėtų važiuoti aplenkiant sausakimšas vietas ir gamybos patalpas.
8. Transportas turi turėti specialius ženklus ir pavojaus ženklus.

Žmonėms pavojingos sieros rūgšties savybės

Sieros rūgštis kelia didesnį pavojų žmogaus organizmui. Toksinis jo poveikis pasireiškia ne tik tiesioginiam sąlyčiui su oda, bet ir įkvėpus jos garų, kai išsiskiria sieros dioksidas. Pavojus galioja:

• Kvėpavimo sistema;
• Integumentai;
• Gleivinės.

Organizmo intoksikaciją gali sustiprinti arsenas, kuris dažnai yra sieros rūgšties dalis.

Svarbu! Kaip žinote, kai rūgštis patenka ant odos, atsiranda sunkūs nudegimai. Ne mažiau pavojingas yra apsinuodijimas sieros rūgšties garais. Saugi sieros rūgšties dozė ore yra tik 0,3 mg 1 kvadratiniam metrui.

Jei sieros rūgšties patenka ant gleivinių ar odos, atsiranda stiprus nudegimas, kuris blogai gyja. Jei nudegimas yra įspūdingo masto, auka suserga nudegimo liga, kuri gali net mirti, jei laiku nesuteikiama kvalifikuota medicinos pagalba.

Svarbu! Suaugusiam žmogui mirtina sieros rūgšties dozė yra tik 0,18 cm 1 litrui.

Žinoma, „patirkite“ toksinį rūgšties poveikį įprastas gyvenimas problemiškas. Dažniausiai apsinuodijimas rūgštimi atsiranda dėl pramoninės saugos nepaisymo dirbant su tirpalu.

Masinis apsinuodijimas sieros rūgšties garais gali įvykti dėl techninių gamybos problemų ar aplaidumo, o į atmosferą įvyksta didžiulis išmetimas. Siekiant užkirsti kelią tokioms situacijoms, dirba specialiosios tarnybos, kurių užduotis – kontroliuoti gamybos, kurioje naudojama pavojinga rūgštis, funkcionavimą.

Kokie yra apsinuodijimo sieros rūgštimi simptomai?

Jei rūgštis buvo nuryta:

• Skausmas virškinimo organų srityje.
• Pykinimas ir vėmimas.
• Išmatų pažeidimas dėl sunkių žarnyno sutrikimų.
• Stipri seilių sekrecija.
• Dėl toksinio poveikio inkstams šlapimas parausta.
• Gerklų ir gerklės patinimas. Yra švokštimas, užkimimas. Tai gali sukelti mirtį nuo uždusimo.
• Ant dantenų atsiranda rudos dėmės.
• Oda pamėlyna.

Su nudegimu oda gali būti visos nudegimo ligai būdingos komplikacijos.

Apsinuodijus poromis stebimas toks vaizdas:

• Akių gleivinės nudegimas.
• Nosies kraujavimas.
• Kvėpavimo takų gleivinės nudegimai. Tokiu atveju nukentėjusysis jaučia stiprų skausmo simptomą.
• Gerklų patinimas su dusimo simptomais (deguonies trūkumas, oda pamėlynuoja).
• Jei apsinuodijimas yra sunkus, gali pasireikšti pykinimas ir vėmimas.

Svarbu žinoti! Apsinuodijimas rūgštimi nurijus yra daug pavojingesnis nei apsinuodijimas įkvėpus garų.

Pirmoji pagalba ir gydomosios procedūros sieros rūgšties pažeidimams

Kai liečiatės su sieros rūgštimi, elkitės taip:

• Pirmiausia iškvieskite greitąją pagalbą. Jei skysčio pateko į vidų, plaukite skrandį šiltu vandeniu. Po to mažais gurkšneliais reikės išgerti 100 gramų saulėgrąžų arba alyvuogių aliejus. Be to, reikėtų nuryti ledo gabalėlį, išgerti pieno ar pridegusios magnezijos. Tai turi būti daroma siekiant sumažinti sieros rūgšties koncentraciją ir palengvinti žmogaus būklę.
• Jei rūgšties pateko į akis, jas išskalaukite. begantis vanduo, o po to lašinamas dikaino ir novokaino tirpalu.
• Jei ant odos pateko rūgšties, nudegusią vietą reikia gerai nuplauti po tekančiu vandeniu ir sutvarstyti soda. Skalauti apie 10-15 minučių.
• Apsinuodijus garais reikia kreiptis į Grynas oras, taip pat kiek įmanoma nuplaukite paveiktas gleivines vandeniu.

Ligoninėje gydymas priklausys nuo nudegimo vietos ir apsinuodijimo laipsnio. Anestezija atliekama tik su novokainu. Siekiant išvengti infekcijos išsivystymo paveiktoje vietoje, pacientui parenkamas antibiotikų terapijos kursas.

Kraujuojant iš skrandžio, suleidžiama plazma arba perpilamas kraujas. Kraujavimo šaltinis gali būti pašalintas chirurginiu būdu.

1. Sieros rūgštis gryna 100% forma randama gamtoje. Pavyzdžiui, Italijoje, Sicilijoje Negyvojoje jūroje galima pamatyti unikalų reiškinį – sieros rūgštis prasiskverbia tiesiai iš dugno! O štai kas atsitinka: piritas iš žemės plutos šiuo atveju pasitarnauja kaip žaliava jo formavimuisi. Ši vieta dar vadinama Mirties ežeru, ir net vabzdžiai bijo prie jos skristi!
2. Po didelių ugnikalnių išsiveržimų žemės atmosferoje dažnai galima rasti sieros rūgšties lašelių, o tokiais atvejais „kaltininkas“ gali atnešti neigiamų pasekmių aplinkai ir sukelti rimtus klimato pokyčius.
3. Sieros rūgštis yra aktyvus vandens sugėriklis, todėl naudojama kaip dujų džiovintuvas. IN Senos dienos kad kambariuose nerasotų langai, ši rūgštis buvo supilta į stiklainius ir dedama tarp langų angų stiklų.
4. Sieros rūgštis yra pagrindinė rūgščių lietaus priežastis. Pagrindinė priežastis rūgštus lietus – tai oro tarša sieros dioksidu, o ištirpus vandenyje susidaro sieros rūgštis. Savo ruožtu sieros dioksidas išsiskiria deginant iškastinį kurą. Tirtas rūgštus lietus pastaraisiais metais, padidintas turinys azoto rūgštis. Šio reiškinio priežastis – sieros dioksido emisijos sumažėjimas. Nepaisant šio fakto, sieros rūgštis išlieka pagrindine rūgščių lietaus priežastimi.

Siūlome jums vaizdo įrašų rinkinį įdomių patirčių su sieros rūgštimi.

Apsvarstykite sieros rūgšties reakciją, kai ji pilama į cukrų. Per pirmąsias sekundes, kai į kolbą su cukrumi patenka sieros rūgšties, mišinys tamsėja. Po kelių sekundžių medžiaga pasidaro juoda. Įdomiausias dalykas vyksta toliau. Masė pradeda sparčiai augti ir lipti iš kolbos. Išeigoje gauname išdidią medžiagą, ji atrodo kaip porėta anglis, viršijant pradinį tūrį 3-4 kartus.

Vaizdo įrašo autorius siūlo palyginti Coca-Cola reakciją su druskos rūgštimi ir sieros rūgštimi. Coca-Cola maišant su druskos rūgštimi vizualinių pakitimų nepastebima, tačiau sumaišius su sieros rūgštimi Coca-Cola pradeda virti.

Įdomią sąveiką galima pastebėti, kai sieros rūgštis patenka ant tualetinio popieriaus. Tualetinis popierius yra sudarytas iš celiuliozės. Kai rūgštis patenka, celiuliozės molekulės akimirksniu suyra, išsiskiriant laisvai anglimi. Panašų apanglėjimą galima pastebėti, kai rūgštis patenka ant medienos.

Įpilkite į kolbą su koncentruota rūgštimi mažas gabaliukas kalio. Pirmą sekundę išsiskiria dūmai, po kurių metalas akimirksniu užsidega, užsidega ir sprogsta, supjaustomas į gabalus.

Kitame eksperimente, kai sieros rūgštis patenka į degtuką, ji užsidega. Antroje eksperimento dalyje aliuminio folija panardinama su acetonu ir degtuku viduje. Folija akimirksniu įkaista, išskiriant didžiulį dūmų kiekį ir visiškai ištirpinant.

Pridedant pastebimas įdomus efektas kepimo sodaį sieros rūgštį. Soda akimirksniu pagelsta. Reakcija vyksta greitai verdant ir didėjant tūriui.

Kategoriškai nepatariame visų minėtų eksperimentų atlikti namuose. Sieros rūgštis yra labai ėsdinanti ir toksiška medžiaga. Panašūs eksperimentai turėtų būti atlikti specialios patalpos kurios yra įrengtos priverstinė ventiliacija. Dujos, išsiskiriančios reakcijose su sieros rūgštimi, yra labai toksiškos ir gali pakenkti kvėpavimo takams bei apnuodyti organizmą. Be to, priemonėse atliekami panašūs eksperimentai asmeninė apsauga odos ir kvėpavimo organų. Pasirūpink savimi!