Sērskābe un tās ķīmiskās īpašības. Sērskābes oksidējošās īpašības

Sērskābes rūpnieciskā ražošana sākās 15. gadsimtā - tad šo vielu sauca par "vitriolu". Mūsdienās tā ir pieprasīta viela, ko plaši izmanto rūpniecībā. Ja sērskābes atklāšanas rītausmā visas cilvēces vajadzības pēc šīs vielas bija vairāki desmiti litru, šodien rēķins sasniedz miljoniem tonnu gadā.

Tīra sērskābe (formula H2SO4) 100% koncentrācijā ir biezs, bezkrāsains šķidrums. Tās galvenā īpašība ir augsta higroskopiskums, ko papildina augsta siltuma izdalīšanās. Koncentrēti šķīdumi ietver šķīdumus no 40% - tie var izšķīdināt pallādiju vai sudrabu. Mazākā koncentrācijā viela ir mazāk aktīva un reaģē, piemēram, ar varu vai misiņu.

H2SO4 dabā sastopams tīrā veidā. Piemēram, Nāves ezerā Sicīlijā no apakšas izplūst sērskābe: šajā gadījumā pirīts no. zemes garoza. Tāpat pēc lieliem vulkāna izvirdumiem zemes atmosfērā bieži nonāk nelieli sērskābes pilieni, un tādā gadījumā H2SO4 var izraisīt būtiskas klimata izmaiņas.

Sērskābes iegūšana.

Neskatoties uz sērskābes klātbūtni dabā, lielākā daļa no tās tiek ražota rūpnieciskā veidā.

Mūsdienās visizplatītākais ir kontakta metode ražošana: samazina kaitējumu vide un iegūstiet produktu, kas ir vispiemērotākais visiem patērētājiem. Mazāk populāra ir slāpekļa ražošanas metode, kas ietver oksidēšanu ar slāpekļa oksīdu.

Šādas vielas darbojas kā izejvielas kontaktražošanā:

Sērs;
pirīts (sēra pirīti);
vanādija oksīds (izmantots kā katalizators);
dažādu metālu sulfīdi;
Ūdeņraža sulfīds.

Pirms sākuma ražošanas process tiek gatavota izejviela, kuras laikā, pirmkārt, speciālās drupināšanas mašīnās tiek sasmalcināts pirīts. Tas ļauj paātrināt reakciju, palielinot aktīvo vielu saskares laukumu. Pēc tam pirītu notīra: šim nolūkam to iegremdē lielos ūdens traukos, savukārt piemaisījumi un atkritumi uzpeld uz virsmas, pēc tam tie tiek noņemti.

Pašu ražošanu var iedalīt vairākos posmos:

Attīrīts pirīts pēc malšanas tiek iekrauts krāsnī, kur to apdedzina līdz 800 grādu temperatūrā. No apakšas gaiss tiek padots kamerā pēc pretplūsmas principa, kā rezultātā perīts atrodas suspendētā stāvoklī. Iepriekš šāda apšaude notika dažu stundu laikā, bet tagad process ilgst dažas sekundes. Atkritumi dzelzs oksīda veidā, kas veidojas apdedzināšanas procesā, tiek izņemti un nosūtīti uz metalurģijas uzņēmumiem. Apdedzināšanas laikā izdalās SO2 un O2 gāzes, kā arī ūdens tvaiki. Pēc attīrīšanas no mazākajām daļiņām un ūdens tvaikiem tiek iegūts skābeklis un tīrs sēra oksīds.
Otrajā posmā zem spiediena notiek eksotermiska reakcija, kurā tiek iesaistīts vanādija katalizators. Reakcija sākas 420 grādu temperatūrā, bet lielākai efektivitātei to var paaugstināt līdz 550 grādiem. Reakcijas laikā notiek katalītiskā oksidēšanās un SO2 pārvēršas par SO
Trešais ražošanas posms ir SO3 absorbcija absorbcijas tornī, kā rezultātā veidojas H2SO4 oleums, ko iepilda tvertnēs un nosūta patērētājiem. Siltuma pārpalikums ražošanas laikā tiek izmantots apkurei.

Katru gadu Krievijā tiek saražoti aptuveni 10 miljoni tonnu H2SO4. Tajā pašā laikā galvenie ražotāji ir uzņēmumi, kas ir arī galvenie tā patērētāji. Būtībā tie ir uzņēmumi, kas ražo minerālmēslus, piemēram, Ammophos, Balakovo Mineral Fertilizers. Tā kā pirīts, kas ir galvenā izejviela, ir bagātināšanas uzņēmumu atkritumi, tā piegādātāji ir Talnahas un Noriļskas bagātināšanas rūpnīcas.

Pasaulē līderi H2SO4 ražošanā ir Ķīna un ASV, kas ik gadu saražo attiecīgi 60 un 30 miljonus tonnu šīs vielas.

Sērskābes izmantošana.

Globālā rūpniecība ik gadu patērē aptuveni 200 miljonus tonnu sērskābes daudzu veidu produktu ražošanai. Rūpnieciskās izmantošanas ziņā tas ieņem pirmo vietu starp visām skābēm.

Mēslojuma ražošana. Galvenais sērskābes patērētājs (apmēram 40%) ir mēslošanas līdzekļu ražošana. Tāpēc rūpnīcas, kas ražo H2SO4, tiek būvētas netālu no rūpnīcām, kas ražo mēslojumu. Dažreiz tās ir viena uzņēmuma daļas ar kopīgu ražošanas ciklu. Šajā ražošanā tiek izmantota tīra skābe ar 100% koncentrāciju. Tonnu superfosfāta jeb amofosa ražošanai, ko visbiežāk izmanto lauksaimniecība, aizņem apmēram 600 litrus sērskābes.
Ogļūdeņražu attīrīšana. Benzīna, petrolejas ražošana, minerāleļļas neiztiek arī bez sērskābes. Šī nozare arī patērē aptuveni 30% no visa pasaulē saražotā H2SO4, kas šajā gadījumā tiek izmantots attīrīšanai naftas pārstrādes procesā. Tas arī apstrādā akas naftas ieguves laikā un palielina degvielas oktānskaitli.
Metalurģija. Sērskābe izmanto metalurģijā tīrīšanai lokšņu metāls, stieples un visa veida sagataves no rūsas, skalas, kā arī alumīnija atjaunošanai krāsaino metālu ražošanā. Izmanto metāla virsmu kodināšanai pirms to pārklāšanas ar niķeli, hromu vai varu.
Ķīmiskā rūpniecība. Ar H2SO4 palīdzību tiek iegūti daudzi organiskie un neorganiskie savienojumi: fosforskābe, fluorūdeņražskābe un citas skābes, alumīnija sulfāts, ko izmanto celulozes un papīra rūpniecība. Bez tā nav iespējams ražot etilspirtu, zāles, mazgāšanas līdzekļi, insekticīdi un citas vielas.

H2SO4 darbības joma ir patiešām milzīga, un nav iespējams uzskaitīt visus tā rūpnieciskās izmantošanas veidus. To izmanto arī ūdens attīrīšanā, krāsvielu ražošanā, kā emulgatoru pārtikas rūpniecībā, sprāgstvielu sintēzē un daudziem citiem mērķiem.

Skābes ir ķīmiski savienojumi, kas sastāv no ūdeņraža atomiem un skābiem atlikumiem, piemēram, SO4, SO3, PO4 uc Tie ir neorganiski un organiski. Pirmie ietver sālsskābi, fosforskābi, sulfīdu, slāpekļskābi, sērskābi. Otrajam - etiķskābe, palmitīns, skudrskābe, stearīnskābe utt.

Kas ir sērskābe

Šī skābe sastāv no diviem ūdeņraža atomiem un skābes atlikuma SO4. Tam ir formula H2SO4.

Sērskābe vai, kā to sauc arī, sulfāts, attiecas uz neorganiskām skābekli saturošām divvērtīgām skābēm. Šī viela tiek uzskatīta par vienu no agresīvākajām un ķīmiski aktīvākajām. Lielākajā daļā ķīmisko reakciju tas darbojas kā oksidētājs. Šo skābi var izmantot koncentrētā vai atšķaidītā veidā, šajos divos gadījumos tā ir nedaudz atšķirīga Ķīmiskās īpašības.

Fizikālās īpašības

Sērskābe normālos apstākļos ir šķidrā stāvoklī, tās viršanas temperatūra ir aptuveni 279,6 grādi pēc Celsija, sasalšanas temperatūra, kad tā pārvēršas cietos kristālos, ir aptuveni -10 grādi simts procentiem un aptuveni -20 grādi 95 procentiem.

Tīra 100% sulfāta skābe ir eļļaina šķidra viela bez smaržas un krāsas, kam ir gandrīz divas reizes lielāks blīvums nekā ūdenim - 1840 kg / m3.

Sulfātskābes ķīmiskās īpašības

Sērskābe reaģē ar metāliem, to oksīdiem, hidroksīdiem un sāļiem. Atšķaidīts ar ūdeni dažādās proporcijās, tas var izturēties atšķirīgi, tāpēc atsevišķi aplūkosim koncentrēta un vāja sērskābes šķīduma īpašības.

koncentrēts sērskābes šķīdums

Par koncentrētu šķīdumu uzskata šķīdumu, kas satur no 90 procentiem sulfātskābes. Šāds sērskābes šķīdums spēj reaģēt pat ar nelielu daudzumu aktīvie metāli, kā arī ar nemetāliem, hidroksīdiem, oksīdiem, sāļiem. Šāda sulfātskābes šķīduma īpašības ir līdzīgas koncentrētai nitrātskābei.

Mijiedarbība ar metāliem

Koncentrēta sulfātskābes šķīduma ķīmiskās reakcijas laikā ar metāliem, kas atrodas pa labi no ūdeņraža metāla spriegumu elektroķīmiskajā virknē (tas ir, ar ne visaktīvākajām), veidojas šādas vielas: metāla sulfāts, ar kuru notiek mijiedarbība, ūdens un sēra dioksīds. Metāli, ar kuriem mijiedarbības rezultātā veidojas uzskaitītās vielas, ir varš (cuprum), dzīvsudrabs, bismuts, sudrabs (argentum), platīns un zelts (aurum).

Mijiedarbība ar neaktīviem metāliem

Ar metāliem, kas atrodas pa kreisi no ūdeņraža sprieguma sērijā, koncentrēta sērskābe darbojas nedaudz savādāk. Šādas ķīmiskās reakcijas rezultātā veidojas šādas vielas: noteikta metāla sulfāts, sērūdeņradis vai tīrs sērs un ūdens. Metāli, ar kuriem notiek šāda reakcija, ir arī dzelzs (ferums), magnijs, mangāns, berilijs, litijs, bārijs, kalcijs un visi pārējie, kas atrodas spriegumu virknē pa kreisi no ūdeņraža, izņemot alumīniju, hromu, niķelis un titāns - ar tiem koncentrēta sulfāta skābe nereaģē.

Mijiedarbība ar nemetāliem

Šī viela ir spēcīgs oksidētājs, tāpēc tā spēj piedalīties redoks ķīmiskās reakcijās ar nemetāliem, piemēram, oglekli (oglekli) un sēru. Šādu reakciju rezultātā noteikti izdalās ūdens. Pievienojot šo vielu ogleklim, izdalās arī oglekļa dioksīds un sēra dioksīds. Un, ja sēram pievieno skābi, iegūst tikai sēra dioksīdu un ūdeni. Šādā ķīmiskajā reakcijā sulfātskābe spēlē oksidētāja lomu.

Mijiedarbība ar organiskām vielām

Karbonizāciju var atšķirt starp sērskābes reakcijām ar organiskām vielām. Šāds process notiek, ja dotā viela saduras ar papīru, cukuru, šķiedrām, koksni utt.. Šādā gadījumā ogleklis izdalās jebkurā gadījumā. Reakcijas laikā izveidotais ogleklis var daļēji mijiedarboties ar sērskābi pārpalikumā. Fotoattēlā redzama cukura reakcija ar vidējas koncentrācijas sulfātskābes šķīdumu.

Reakcijas ar sāļiem

Arī koncentrēts H2SO4 šķīdums reaģē ar sausiem sāļiem. Šajā gadījumā notiek standarta apmaiņas reakcija, kurā veidojas metāla sulfāts, kas bija sāls struktūrā, un skābe ar atlikumu, kas bija sāls sastāvā. Tomēr koncentrēta sērskābe nereaģē ar sāls šķīdumiem.

Mijiedarbība ar citām vielām

Tāpat šī viela var reaģēt ar metālu oksīdiem un to hidroksīdiem, šajos gadījumos notiek apmaiņas reakcijas, pirmajā izdalās metāla sulfāts un ūdens, otrajā - tas pats.

Vāja sulfātskābes šķīduma ķīmiskās īpašības

Atšķaidīta sērskābe reaģē ar daudzām vielām, un tai ir tādas pašas īpašības kā visām skābēm. Tas, atšķirībā no koncentrēta, mijiedarbojas tikai ar aktīviem metāliem, tas ir, tiem, kas atrodas pa kreisi no ūdeņraža virknē spriegumu. Šajā gadījumā notiek tāda pati aizstāšanas reakcija kā jebkuras skābes gadījumā. Tas atbrīvo ūdeņradi. Tāpat šāds skābes šķīdums mijiedarbojas ar sāls šķīdumiem, kā rezultātā notiek apmaiņas reakcija, kas jau tika apspriesta iepriekš, ar oksīdiem - tāpat kā koncentrēts, ar hidroksīdiem - arī tas pats. Papildus parastajiem sulfātiem ir arī hidrosulfāti, kas ir hidroksīda un sērskābes mijiedarbības produkts.

Kā uzzināt, vai šķīdums satur sērskābi vai sulfātus

Lai noteiktu, vai šīs vielas atrodas šķīdumā, tiek izmantota īpaša kvalitatīva reakcija uz sulfātu joniem, kas ļauj to noskaidrot. Tas sastāv no bārija vai tā savienojumu pievienošanas šķīdumam. Tā rezultātā var veidoties nogulsnes balta krāsa(bārija sulfāts), kas norāda uz sulfātu vai sērskābes klātbūtni.

Kā tiek ražota sērskābe?

Visizplatītākā šīs vielas rūpnieciskās ražošanas metode ir tās ekstrakcija no dzelzs pirīta. Šis process notiek trīs posmos, no kuriem katrs ir noteikts ķīmiskā reakcija. Apsvērsim tos. Pirmkārt, pirītam pievieno skābekli, kā rezultātā veidojas dzelzs oksīds un sēra dioksīds, ko izmanto turpmākajām reakcijām. Šī mijiedarbība notiek augstā temperatūrā. Tam seko posms, kurā, pievienojot skābekli katalizatora, kas ir vanādija oksīda, klātbūtnē, iegūst sēra trioksīdu. Tagad, pēdējā posmā, iegūtajai vielai pievieno ūdeni un iegūst sulfātu. Šis ir visizplatītākais sulfātskābes rūpnieciskās ekstrakcijas process, to izmanto visbiežāk, jo pirīts ir vispieejamākā izejviela, kas piemērota šajā rakstā aprakstītās vielas sintēzei. Sērskābi, kas iegūta, izmantojot šādu procesu, izmanto dažādās nozarēs - gan ķīmiskajā rūpniecībā, gan daudzās citās, piemēram, naftas pārstrādē, rūdas pārstrādē u.c. To bieži izmanto arī daudzu sintētisko šķiedru ražošanas tehnoloģijās.

DEFINĪCIJA

bezūdens sērskābe ir smags viskozs šķidrums, kas jebkurā proporcijā viegli sajaucas ar ūdeni: mijiedarbību raksturo ārkārtīgi liels eksotermisks efekts (~880 kJ/mol bezgalīgā atšķaidījumā) un var izraisīt sprādzienbīstamu maisījuma viršanu un izšļakstīšanos, ja skābei pievieno ūdeni; Tāpēc ir tik svarīgi vienmēr lietot apgrieztā secībāšķīdumu pagatavošanā un pievieno skābi ūdenim, lēnām un maisot.

Dažas sērskābes fizikālās īpašības ir norādītas tabulā.

Bezūdens H 2 SO 4 ir ievērojams savienojums ar neparasti augstu dielektrisko konstanti un ļoti augstu elektrisko vadītspēju, kas ir saistīts ar savienojuma jonu autodisociāciju (autoprotolīzi), kā arī protonu pārneses releja vadīšanas mehānismu, kas nodrošina plūsmu. elektriskā strāva caur viskozu šķidrumu liels skaitsūdeņraža saites.

1. tabula. Fizikālās īpašības sērskābe.

Sērskābes iegūšana

Sērskābe ir vissvarīgākā rūpnieciskā ķīmiskā viela un lētākā ražotā liels apjoms skābes jebkurā pasaules valstī.

Koncentrētu sērskābi (“vitriola eļļu”) vispirms ieguva, karsējot “zaļo vitriolu” FeSO 4 × nH 2 O un iztērēja lielā skaitā lai iegūtu Na 2 SO 4 un NaCl.

Mūsdienu sērskābes ražošanas procesā tiek izmantots katalizators, kas sastāv no vanādija (V) oksīda, pievienojot kālija sulfātu uz silīcija dioksīda vai diatomīta nesēja. Sēra dioksīdu SO 2 iegūst, sadedzinot tīru sēru vai apgrauzdējot sulfīda rūdu (galvenokārt pirītu vai Cu, Ni un Zn rūdas) šo metālu ekstrakcijas procesā. Pēc tam SO 2 tiek oksidēts līdz trioksīdam, un pēc tam iegūst sērskābi. šķīdināšana ūdenī:

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).

Sērskābes ķīmiskās īpašības

Sērskābe ir spēcīga divvērtīgā skābe. Pirmajā posmā zemas koncentrācijas šķīdumos tas gandrīz pilnībā sadalās:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

Disociācija otrajā posmā

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

ieņēmumus mazākā mērā. Sērskābes disociācijas konstante otrajā posmā, kas izteikta ar jonu aktivitāti, K 2 = 10 -2.

Kā divvērtīgā skābe sērskābe veido divas sāļu sērijas: vidējo un skābo. Vidējos sērskābes sāļus sauc par sulfātiem, bet skābes sāļus sauc par hidrosulfātiem.

Sērskābe alkatīgi absorbē ūdens tvaikus, tāpēc to bieži izmanto gāzu žāvēšanai. Ar ūdens uzsūkšanas spēju izskaidrojama arī daudzu organisko vielu, īpaši ogļhidrātu (šķiedrvielu, cukura u.c.) klasei piederošo vielu pārogļošanās, ja tās tiek pakļautas koncentrētas sērskābes iedarbībai. Sērskābe no ogļhidrātiem atdala ūdeņradi un skābekli, kas veido ūdeni, un ogleklis izdalās ogļu veidā.

Koncentrēta sērskābe, īpaši karsta, ir spēcīgs oksidētājs. Tas oksidē HI un HBr (bet ne HCl) līdz brīviem halogēniem, ogles par CO 2, sēru līdz SO 2. Šīs reakcijas tiek izteiktas ar vienādojumiem:

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.

Sērskābes mijiedarbība ar metāliem notiek atšķirīgi atkarībā no tās koncentrācijas. Atšķaidīta sērskābe oksidējas ar ūdeņraža jonu. Tāpēc tas mijiedarbojas tikai ar tiem metāliem, kas atrodas sprieguma virknē tikai līdz ūdeņradim, piemēram:

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

Tomēr svins nešķīst atšķaidītā skābē, jo iegūtais PbSO 4 sāls ir nešķīstošs.

Koncentrēta sērskābe ir oksidētājs sēra (VI) dēļ. Tas oksidē metālus sprieguma sērijā līdz sudrabam ieskaitot. Tās reducēšanas produkti var būt dažādi atkarībā no metāla aktivitātes un apstākļiem (skābes koncentrācija, temperatūra). Mijiedarbojoties ar neaktīviem metāliem, piemēram, varu, skābe tiek reducēta līdz SO 2:

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

Mijiedarbojoties ar aktīvākiem metāliem, reducēšanās produkti var būt gan dioksīds, gan brīvs sērs un sērūdeņradis. Piemēram, mijiedarbojoties ar cinku, var rasties reakcijas:

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

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O;

4Zn + 5H2SO4 \u003d 4ZnSO4 + H2S + 4H2O.

Sērskābes izmantošana

Sērskābes izmantošana dažādās valstīs un gadu desmitos ir atšķirīga. Tā, piemēram, ASV galvenā H 2 SO 4 patēriņa joma ir mēslošanas līdzekļu ražošana (70%), kam seko ķīmiskā ražošana, metalurģija, naftas pārstrāde (~5% katrā jomā). Apvienotajā Karalistē patēriņa sadalījums pa nozarēm ir atšķirīgs: tikai 30% no saražotā H 2 SO 4 tiek izmantoti mēslošanas līdzekļu ražošanā, bet 18% nonāk krāsām, pigmentiem un krāsvielu starpproduktiem, 16% ķīmiskajā ražošanā, 12% ziepēm un mazgāšanas līdzekļiem 10 % dabisko un mākslīgo šķiedru ražošanai un 2,5 % izmanto metalurģijā.

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Uzdevums

Nosakiet sērskābes masu, ko var iegūt no vienas tonnas pirīta, ja sēra oksīda (IV) iznākums apdedzināšanas reakcijā ir 90%, bet sēra oksīda (VI) sēra (IV) katalītiskajā oksidācijā ir 95%. no teorētiskā.

Risinājums

Uzrakstīsim reakcijas vienādojumu pirīta apdedzināšanai:

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

Aprēķiniet pirīta vielas daudzumu:

n(FeS2) = m(FeS2)/M(FeS2);

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

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

Tā kā reakcijas vienādojumā sēra dioksīda koeficients ir divreiz lielāks par FeS 2 koeficientu, teorētiski iespējamais sēra oksīda (IV) vielas daudzums ir:

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

Un praktiski iegūtais sēra oksīda (IV) molu daudzums ir:

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

Uzrakstīsim reakcijas vienādojumu sēra oksīda (IV) oksidēšanai par sēra oksīdu (VI):

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

Teorētiski iespējamais sēra oksīda vielas (VI) daudzums ir:

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

Un praktiski iegūtais sēra oksīda (VI) molu daudzums ir:

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

Mēs rakstām reakcijas vienādojumu sērskābes ražošanai:

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

Atrodiet sērskābes daudzumu:

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

Reakcijas iznākums ir 100%. Sērskābes masa ir:

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.

Atbilde

Sērskābes masa ir 1397 kg

Sērskābe, H2SO4, stipra divbāziska skābe, kas atbilst augstākajam sēra oksidācijas līmenim (+6). Normālos apstākļos - smags eļļains šķidrums, bezkrāsains un bez smaržas. Inženierzinātnēs sērskābi sauc par tās maisījumiem gan ar ūdeni, gan sērskābes anhidrīdu. Ja SO3:H2O molārā attiecība ir mazāka par 1, tad tas ir sērskābes ūdens šķīdums, ja vairāk nekā 1, tas ir SO3 šķīdums sērskābē.

Dabiskās sēra atradnes ir salīdzinoši nelielas. Kopējais sēra saturs zemes garozā ir 0,1%. Sērs ir atrodams eļļā, oglēs, degošās un dūmgāzēs. Sērs dabā visbiežāk sastopams savienojumu veidā ar cinku, varu un citiem metāliem. Jāatzīmē, ka sērskābes izejvielu kopējā bilancē pakāpeniski samazinās pirītu un sēra īpatsvars, un pakāpeniski palielinās no dažādiem atkritumiem iegūtā sēra īpatsvars. Sērskābes iegūšanas iespējas no atkritumiem ir ļoti nozīmīgas. Krāsainās metalurģijas izplūdes gāzu izmantošana ļauj bez īpašām izmaksām iegūt sērskābes sistēmās sēru saturošu izejvielu apdedzināšanai.

Sērskābes fizikālās un ķīmiskās īpašības

100% H2SO4 (SO3 x H2O) sauc par monohidrātu. Savienojums nesmēķē, koncentrētā veidā neiznīcina melnos metālus, vienlaikus esot viena no spēcīgākajām skābēm;

viela kaitīgi iedarbojas uz augu un dzīvnieku audiem, atņemot no tiem ūdeni, kā rezultātā tie pārogļojas.
kristalizējas 10,45 "C;
tkip 296,2 "C;
blīvums 1,9203 g/cm3;
siltuma jauda 1,62 J/g.

Sērskābe sajaucas ar H2O un SO3 jebkurā attiecībā, veidojot savienojumus:

H2SO4 x 4 H2O (kušanas temperatūra – 28,36 "C),
H2SO4 x 3 H2O (kušanas temperatūra – 36,31 "C),
H2SO4 x 2 H2O (kušanas temperatūra – 39,60 "C),
H2SO4 x H2O (kušanas temperatūra – 8,48 "C),
H2SO4 x SO3 (H2S2O7 — disulfurskābe vai pirosērskābe, mp 35,15 °C) — oleums,
H2SO x 2 SO3 (H2S3O10 - trisērskābe, pp. 1,20 °C).

Karsējot un vārot sērskābes ūdens šķīdumus, kas satur līdz 70% H2SO4, tvaika fāzē izdalās tikai ūdens tvaiki. Sērskābes tvaiki parādās arī virs koncentrētākiem šķīdumiem. 98,3% H2SO4 šķīdums (azeotropais maisījums) tiek pilnībā destilēts vārot (336,5 "C). Sērskābe, kas satur vairāk nekā 98,3% H2SO4, karsējot izdala SO3 tvaikus.
Koncentrēta sērskābe ir spēcīgs oksidētājs. Tas oksidē HI un HBr līdz brīviem halogēniem. Sildot, tas oksidē visus metālus, izņemot Au un platīna metālus (izņemot Pd). Aukstumā koncentrēta sērskābe pasivē daudzus metālus, tostarp Pb, Cr, Ni, tēraudu, čugunu. Atšķaidīta sērskābe reaģē ar visiem metāliem (izņemot Pb), kas atrodas pirms ūdeņraža sprieguma virknē, piemēram: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

Kā stipra skābe H2SO4 izspiež vājākas skābes no to sāļiem, piemēram, borskābi no boraksa:

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

un karsējot, tas izspiež vairāk gaistošās skābes, piemēram:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3.

Sērskābe atņem ķīmiski saistīto ūdeni no organiskajiem savienojumiem, kas satur hidroksilgrupas - OH. Etilspirta dehidratācija koncentrētas sērskābes klātbūtnē izraisa etilēna vai dietilētera ražošanu. Cukura, celulozes, cietes un citu ogļhidrātu pārogļošanās saskarē ar sērskābi ir izskaidrojama arī ar to dehidratāciju. Kā divbāziska sērskābe veido divu veidu sāļus: sulfātus un hidrosulfātus.

Sērskābes sasalšanas temperatūra:
koncentrācija, %	sasalšanas 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

Izejvielas sērskābes ražošanai

Sērskābes ražošanas izejvielas var būt: sērs, sēra pirīts FeS2, sulfīdu rūdu Zn, Cu, Pb un citu SO2 saturošu metālu oksidatīvās apdedzināšanas izplūdes gāzes. Krievijā galveno sērskābes daudzumu iegūst no sēra pirītiem. FeS2 sadedzina krāsnīs, kur tas atrodas verdošā slāņa stāvoklī. To panāk, strauji izpūšot gaisu caur smalki samaltu pirītu slāni. Iegūtais gāzu maisījums satur SO2, O2, N2, SO3 piemaisījumus, H2O, As2O3, SiO2 un citus tvaikus, kā arī pārvadā daudz plēnes putekļu, no kuriem gāzes tiek attīrītas elektrostatiskajos nogulsnēs.

Sērskābes iegūšanas metodes

Sērskābi no SO2 iegūst divos veidos: slāpekļa (torņa) un kontakta.

slāpekļa metode

SO2 pārstrāde sērskābē ar slāpekļa metodi tiek veikta ražošanas torņos - cilindriskās tvertnēs (15 m vai augstākas), kas piepildītas ar keramisko gredzenu iepakojumu. No augšas virzienā uz gāzes plūsmu tiek izsmidzināta "nitroze" - atšķaidīta sērskābe, kas satur nitrozilsērskābi NOOSO3H, kas iegūta reakcijā:

N2O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O.

SO2 oksidēšanās ar slāpekļa oksīdiem notiek šķīdumā pēc tam, kad to absorbē nitroze. Nitrozi hidrolizē ūdens:

NOOSO3H + H2O = H2SO4 + HNO2.

Sēra dioksīds, kas nonāk torņos, kopā ar ūdeni veido sērskābi:

SO2 + H2O = H2SO3.

HNO2 un H2SO3 mijiedarbības rezultātā veidojas sērskābe:

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

Atbrīvotais NO oksidācijas tornī tiek pārvērsts par N2O3 (precīzāk, par NO + NO2 maisījumu). No turienes gāzes nonāk absorbcijas torņos, kur no augšas tiek piegādāta sērskābe. Veidojas nitroze, kas tiek iesūknēta ražošanas torņos. Tādējādi tiek nodrošināta ražošanas nepārtrauktība un slāpekļa oksīdu cikls. To neizbēgamie zudumi ar izplūdes gāzēm tiek papildināti, pievienojot HNO3.

Sērskābe, kas iegūta ar slāpekļa metodi, ir nepietiekami augsta koncentrācija un satur kaitīgus piemaisījumus (piemēram, As). Tās ražošanu pavada slāpekļa oksīdu izdalīšanās atmosfērā ("lapsas aste", tā nosaukta pēc NO2 krāsas).

kontakta metode

Sērskābes ražošanas kontaktmetodes principu 1831. gadā atklāja P. Filips (Lielbritānija). Pirmais katalizators bija platīns. 19. gadsimta beigās - 20. gadsimta sākumā. tika atklāts vanādija anhidrīda V2O5 SO2 oksidēšanās paātrinājums par SO3. Īpaši liela nozīme vanādija katalizatoru darbības izpētē un to izvēlē bija padomju zinātnieku A. E. Adadurova, G. K. Boreskova un F. N. Juškeviča pētījumiem.

Mūsdienu sērskābes ražotnes ir būvētas tā, lai tās darbotos pēc kontakta metodes. Par katalizatora pamatu izmanto vanādija oksīdus ar SiO2, Al2O3, K2O, CaO, BaO piedevām dažādās proporcijās. Visas vanādija kontaktmasas uzrāda savu aktivitāti tikai temperatūrā, kas nav zemāka par ~ 420 ° C. Kontakta aparātā gāze parasti iziet cauri 4 vai 5 kontaktmasas slāņiem Sērskābes ražošanā ar kontaktmetodi apgrauzdē. gāze tiek provizoriski attīrīta no piemaisījumiem, kas saindē katalizatoru.Putekļu atlikumi tiek noņemti mazgāšanas torņos, kas apūdeņoti ar sērskābi.Migla tiek noņemta no sērskābes (veidojas no SO3 un H2O, kas atrodas gāzes maisījumā) mitros elektrostatiskajos nogulsnēs.H2O tvaiki tiek absorbēti. ar koncentrētu sērskābi žāvēšanas torņos. SO2-gaisa maisījums pēc tam iziet cauri katalizatoram (kontaktmasa) un oksidējas līdz SO3:

SO2 + 1/2 O2 = SO3.

SO3 + H2O = H2SO4.

Atkarībā no procesā nonākošā ūdens daudzuma tiek iegūts sērskābes šķīdums ūdenī vai oleumā.
Apmēram 80% no pasaules H2SO4 tagad tiek ražoti ar šo metodi.

Sērskābes izmantošana

Sērskābi var izmantot, lai attīrītu naftas produktus no sēru saturošiem, nepiesātinātiem organiskiem savienojumiem.

Metalurģijā sērskābi izmanto, lai noņemtu nogulsnes no stieples, kā arī loksnēm pirms alvošanas un cinkošanas (atšķaidīta), dažādu metāla virsmu kodināšanai pirms to pārklāšanas ar hromu, varu, niķeli u.c. Sarežģītās rūdas sadala arī ar sērskābi. (jo īpaši urāns).

Organiskajā sintēzē koncentrēta sērskābe ir nepieciešama nitrēšanas maisījumu sastāvdaļa, kā arī sēru veidojošs līdzeklis daudzu krāsvielu un ārstniecisku vielu ražošanā.

Sērskābi plaši izmanto mēslošanas līdzekļu, etilspirta, mākslīgo šķiedru, kaprolaktāma, titāna dioksīda, anilīna krāsvielu un daudzu citu ražošanā. ķīmiskie savienojumi.

Izlietoto sērskābi (atkritumus) izmanto ķīmijas, metalurģijas, kokapstrādes un citās nozarēs.Akumulatoru sērskābi izmanto svina-skābes strāvas avotu ražošanā.

Sērskābe (H2SO4) ir viena no kodīgākajām skābēm un bīstamākajiem reaģentiem, cilvēkam zināmsīpaši koncentrētā veidā. Ķīmiski tīra sērskābe ir smags toksisks šķidrums ar eļļainu konsistenci, bez smaržas un krāsas. Iegūts oksidējot skāba gāze(SO2) kontakta veids.

+ 10,5 °C temperatūrā sērskābe pārvēršas sasalušā stiklveida kristāliskā masā, alkatīgi kā sūklis, uzsūcot mitrumu no apkārtējās vides. Rūpniecībā un ķīmijā sērskābe ir viens no galvenajiem ķīmiskajiem savienojumiem un ieņem vadošo pozīciju pēc ražošanas tonnās. Tāpēc sērskābi sauc par "ķīmijas asinīm". Sērskābi izmanto mēslošanas līdzekļu ražošanā medikamentiem, citas skābes, lielas , mēslošanas līdzekļi un daudz kas cits.

Sērskābes fizikālās un ķīmiskās pamatīpašības

Sērskābe tīrā veidā (formula H2SO4) 100% koncentrācijā ir bezkrāsains biezs šķidrums. Vissvarīgākā H2SO4 īpašība ir tā augstā higroskopiskums - spēja noņemt ūdeni no gaisa. Šo procesu pavada liela siltuma izdalīšanās.
H2SO4 ir spēcīga skābe.
Sērskābi sauc par monohidrātu – tā satur 1 molu H2O (ūdens) uz 1 molu SO3. Iespaidīgo higroskopisko īpašību dēļ to izmanto mitruma iegūšanai no gāzēm.
Vārīšanās temperatūra - 330 ° C. Šajā gadījumā skābe sadalās SO3 un ūdenī. Blīvums - 1,84. Kušanas temperatūra - 10,3 ° C /.
Koncentrēta sērskābe ir spēcīgs oksidētājs. Lai sāktu redoksreakciju, skābe ir jāuzsilda. Reakcijas rezultāts ir SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
Atkarībā no koncentrācijas sērskābe dažādi reaģē ar metāliem. Atšķaidītā stāvoklī sērskābe spēj oksidēt visus metālus, kas atrodas spriegumu virknē, līdz ūdeņradim. Izņēmums ir visizturīgākais pret oksidēšanu. Atšķaidīta sērskābe reaģē ar sāļiem, bāzēm, amfotēriem un bāzes oksīdiem. Koncentrēta sērskābe spēj oksidēt visus spriegumu virknē esošos metālus un arī sudrabu.
Sērskābe veido divu veidu sāļus: skābos (hidrosulfātus) un vidējus (sulfātus)
H2SO4 nonāk aktīvā reakcijā ar organiskām vielām un nemetāliem, un daļu no tiem var pārvērst oglēs.
Sērskābes anhidrīts lieliski šķīst H2SO4, un šajā gadījumā veidojas oleums - SO3 šķīdums sērskābē. Ārēji tas izskatās šādi: kūpoša sērskābe, izdalot sērskābes anhidrītu.
Sērskābe ūdens šķīdumos ir spēcīga divvērtīgā skābe, un, pievienojot to ūdenim, izdalās milzīgs siltuma daudzums. Sagatavojot atšķaidītus H2SO4 šķīdumus no koncentrētiem, ūdenim nelielā strūkliņā jāpievieno smagāka skābe, nevis otrādi. Tas tiek darīts, lai izvairītos no verdoša ūdens un skābes izšļakstīšanas.

Koncentrētas un atšķaidītas sērskābes

Koncentrēti sērskābes šķīdumi ietver šķīdumus no 40%, kas spēj izšķīdināt sudrabu vai pallādiju.

Atšķaidītā sērskābe ietver šķīdumus, kuru koncentrācija ir mazāka par 40%. Tie nav tik aktīvi risinājumi, bet tie spēj reaģēt ar misiņu un varu.

Sērskābes iegūšana

Sērskābes ražošana rūpnieciskā mērogā tika uzsākta 15. gadsimtā, bet tolaik to sauca par "vitriolu". Ja agrāk cilvēce patērēja tikai dažus desmitus litru sērskābes, tad in mūsdienu pasaule aprēķins attiecas uz miljoniem tonnu gadā.

Sērskābes ražošana tiek veikta rūpnieciski, un tās ir trīs:

kontakta metode.
slāpekļa metode
Citas metodes

Parunāsim sīkāk par katru no tiem.

kontaktu ražošanas metode

Kontaktu ražošanas metode ir visizplatītākā, un tā veic šādus uzdevumus:

Izrādās produkts, kas apmierina maksimālā skaita patērētāju vajadzības.
Ražošanas laikā tiek samazināts kaitējums videi.

Kontakta metodē kā izejvielas tiek izmantotas šādas vielas:

pirīts (sēra pirīti);
sērs;
vanādija oksīds (šī viela izraisa katalizatora lomu);
Ūdeņraža sulfīds;
dažādu metālu sulfīdi.

Pirms ražošanas procesa uzsākšanas izejvielas tiek iepriekš sagatavotas. Sākumā pirītu sasmalcina īpašās drupināšanas iekārtās, kas, palielinoties aktīvo vielu saskares laukumam, ļauj paātrināt reakciju. Pirīts tiek attīrīts: tas tiek nolaists lielos ūdens traukos, kuru laikā uz virsmas uzpeld atkritumi un visa veida piemaisījumi. Procesa beigās tie tiek noņemti.

Ražošanas daļa ir sadalīta vairākos posmos:

Pēc sasmalcināšanas pirītu notīra un nosūta uz krāsni - kur to apdedzina temperatūrā līdz 800 ° C. Atbilstoši pretplūsmas principam gaiss tiek padots kamerā no apakšas, un tas nodrošina, ka pirīts atrodas suspendētā stāvoklī. Šodien šis process aizņem dažas sekundes, bet agrāk tas aizņēma vairākas stundas. Grauzdēšanas procesā rodas atkritumi dzelzs oksīda veidā, kas tiek izņemti un pēc tam nodoti uzņēmumiem. metalurģijas rūpniecība. Apdedzināšanas laikā izdalās ūdens tvaiki, O2 un SO2 gāzes. Kad attīrīšana no ūdens tvaikiem un mazākajiem piemaisījumiem ir pabeigta, tiek iegūts tīrs sēra oksīds un skābeklis.
Otrajā posmā zem spiediena notiek eksotermiska reakcija, izmantojot vanādija katalizatoru. Reakcija sākas, kad temperatūra sasniedz 420 °C, bet to var paaugstināt līdz 550 °C, lai palielinātu efektivitāti. Reakcijas laikā notiek katalītiskā oksidēšanās un SO2 kļūst par SO.
Trešā ražošanas posma būtība ir šāda: SO3 absorbcija absorbcijas tornī, kuras laikā veidojas oleums H2SO4. Šādā formā H2SO4 ielej īpašos traukos (tas nereaģē ar tēraudu) un ir gatavs sagaidīt gala lietotāju.

Ražošanas laikā, kā jau minēts iepriekš, tiek ģenerēts daudz siltumenerģijas, kas tiek izmantota apkures vajadzībām. Daudzās sērskābes ražotnēs tiek uzstādītas tvaika turbīnas, kas izmanto izplūdes tvaiku, lai ražotu papildu elektroenerģiju.

Slāpekļa process sērskābes ražošanai

Neskatoties uz ražošanas kontaktmetodes priekšrocībām, kas rada koncentrētāku un tīrāku sērskābi un oleumu, diezgan daudz H2SO4 tiek ražots ar slāpekļa metodi. Jo īpaši superfosfāta rūpnīcās.

H2SO4 ražošanai sēra dioksīds darbojas kā sākotnējā viela gan kontakta, gan slāpekļa metodē. To iegūst speciāli šiem nolūkiem, sadedzinot sēru vai apgrauzdējot sēra saturošus metālus.

Sēra dioksīda pārvēršana sērskābē sastāv no sēra dioksīda oksidēšanas un ūdens pievienošanas. Formula izskatās šādi:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Bet sēra dioksīds tieši nereaģē ar skābekli, tāpēc ar slāpekļa metodi sēra dioksīda oksidēšana tiek veikta, izmantojot slāpekļa oksīdus. Augstāki slāpekļa oksīdi (runājam par slāpekļa dioksīdu NO2, slāpekļa trioksīdu NO3) plkst. šo procesu tiek reducēti par slāpekļa oksīdu NO, ko pēc tam atkal oksidē skābeklis par augstākiem oksīdiem.

Sērskābes ražošanu ar slāpekļa metodi tehniski formalizē divos veidos:

palāta.
Tornis.

Slāpekļa metodei ir vairākas priekšrocības un trūkumi.

Slāpekļa metodes trūkumi:

Izrādās 75% sērskābes.
Produkta kvalitāte ir zema.
Nepilnīga slāpekļa oksīdu atgriešana (HNO3 pievienošana). To emisijas ir kaitīgas.
Skābe satur dzelzi, slāpekļa oksīdus un citus piemaisījumus.

Slāpekļa metodes priekšrocības:

Procedūras izmaksas ir zemākas.
Iespēja pārstrādāt SO2 par 100%.
Aparatūras dizaina vienkāršība.

Galvenās Krievijas sērskābes rūpnīcas

Ikgadējā H2SO4 produkcija mūsu valstī ir aprēķināta sešciparu formātā - aptuveni 10 miljoni tonnu. Vadošie sērskābes ražotāji Krievijā ir uzņēmumi, kas turklāt ir arī galvenie tās patērētāji. Tas ir par par uzņēmumiem, kuru darbības joma ir emisija minerālmēsli. Piemēram, "Balakovo minerālmēsli", "Ammophos".

Krimā, Armjanskā, teritorijā darbojas lielākais titāna dioksīda ražotājs Austrumeiropas Krimas titāns. Turklāt rūpnīca nodarbojas ar sērskābes, minerālmēslu, dzelzs sulfāts utt.

sērskābe dažāda veida ražo daudzas rūpnīcas. Piemēram, akumulatora sērskābi ražo: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom utt.

Oleumu ražo UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum rūpnīca, Urālas kalnrūpniecības un metalurģijas uzņēmums, Kirishinefteorgsintez ražošanas asociācija utt.

Augstas tīrības pakāpes sērskābi ražo UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Izlietoto sērskābi var iegādāties rūpnīcās ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Tehniskās sērskābes ražotāji ir Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Čeļabinskas cinka rūpnīca, Electrozinc u.c.

Sakarā ar to, ka pirīts ir galvenā izejviela H2SO4 ražošanā un tas ir bagātināšanas uzņēmumu atkritumi, tā piegādātāji ir Noriļskas un Talnahas bagātināšanas rūpnīcas.

Pasaules vadošās pozīcijas H2SO4 ražošanā ieņem ASV un Ķīna, kas veido attiecīgi 30 miljonus tonnu un 60 miljonus tonnu.

Sērskābes darbības joma

Pasaulē ik gadu patērē aptuveni 200 miljonus tonnu H2SO4, no kā tiek ražots plašs produktu klāsts. Sērskābe rūpnieciskajā lietošanā pamatoti tur plaukstu starp citām skābēm.

Kā jau jūs zināt, sērskābe ir viena no būtiski produkti ķīmiskā rūpniecība, tāpēc sērskābes klāsts ir diezgan plašs. Galvenie H2SO4 lietojumi ir šādi:

Sērskābe tiek izmantota milzīgos apjomos minerālmēslu ražošanā, un tas aizņem apmēram 40% no kopējās tonnāžas. Šī iemesla dēļ rūpnīcas, kas ražo H2SO4, tiek būvētas blakus mēslojuma rūpnīcām. Tie ir amonija sulfāts, superfosfāts utt. To ražošanā sērskābi ņem tīrā veidā (100% koncentrācija). Lai saražotu tonnu amofosa vai superfosfāta, būs nepieciešami 600 litri H2SO4. Šos mēslojumus galvenokārt izmanto lauksaimniecībā.
H2SO4 izmanto sprāgstvielu ražošanai.
Naftas produktu attīrīšana. Lai iegūtu petroleju, benzīnu, minerāleļļas, nepieciešama ogļūdeņražu attīrīšana, kas notiek, izmantojot sērskābi. Naftas rafinēšanas procesā ogļūdeņražu attīrīšanai šī nozare "paņem" pat 30% no pasaules H2SO4 tonnāžas. Turklāt degvielas oktānskaitlis tiek palielināts ar sērskābi un naftas ieguves laikā tiek apstrādātas akas.
metalurģijas nozarē. Sērskābi izmanto metalurģijā, lai noņemtu katlakmens un rūsu no stieples, lokšņu metāla, kā arī alumīnija reducēšanai krāsaino metālu ražošanā. Pirms pārklāšanas metāla virsmas varš, hroms vai niķelis, virsma ir iegravēta ar sērskābi.
Zāļu ražošanā.
krāsu ražošanā.
ķīmiskajā rūpniecībā. H2SO4 izmanto mazgāšanas līdzekļu, etilmazgāšanas līdzekļu, insekticīdu uc ražošanā, un bez tā šie procesi nav iespējami.
Iegūt citas zināmās skābes, organiskos un neorganiskos savienojumus, ko izmanto rūpnieciskiem nolūkiem.

Sērskābes sāļi un to izmantošana

Svarīgākie sērskābes sāļi ir:

Glaubera sāls Na2SO4 10H2O (kristālisks nātrija sulfāts). Tās pielietojuma joma ir diezgan ietilpīga: stikla, sodas ražošana, veterinārajā medicīnā un medicīnā.
Bārija sulfātu BaSO4 izmanto gumijas, papīra, baltās minerālkrāsas ražošanā. Turklāt tas ir neaizstājams medicīnā kuņģa fluoroskopijai. To izmanto, lai šai procedūrai pagatavotu "bārija putru".
Kalcija sulfāts CaSO4. Dabā to var atrast ģipša CaSO4 2H2O un anhidrīta CaSO4 formā. Ģipša CaSO4 2H2O un kalcija sulfātu izmanto medicīnā un celtniecībā. Ar ģipsi, karsējot līdz 150 - 170 ° C temperatūrai, notiek daļēja dehidratācija, kā rezultātā tiek iegūts sadedzis ģipsis, kas mums pazīstams kā alabastrs. Alabastru mīcīšana ar ūdeni līdz konsistencei šķidra mīkla, masa ātri sacietē un pārvēršas par tādu kā akmeni. Tieši šī alabastra īpašība tiek aktīvi izmantota celtniecības darbos: no tā tiek izgatavoti lējumi un veidnes. Apmetuma darbos alabastrs ir neaizstājams kā saistviela. Traumatoloģijas nodaļu pacientiem tiek piešķirti speciāli fiksējoši cietie pārsēji – tie ir izgatavoti uz alabastra bāzes.
Dzelzs vitriols FeSO4 7H2O tiek izmantots tintes pagatavošanai, koksnes impregnēšanai, kā arī lauksaimniecības darbībās kaitēkļu iznīcināšanai.
Aluns KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O u.c. tiek izmantots krāsu ražošanā un ādas rūpniecībā (miecēšanā).
Daudzi no jums zina vara sulfātu CuSO4 5H2O no pirmavotiem. Tas ir aktīvs palīgs lauksaimniecībā cīņā pret augu slimībām un kaitēkļiem - graudu kodināšanai un augu miglošanai izmanto CuSO4 5H2O ūdens šķīdumu. To izmanto arī dažu minerālkrāsu sagatavošanai. Un ikdienā to izmanto, lai no sienām noņemtu pelējumu.
Alumīnija sulfāts - to izmanto celulozes un papīra rūpniecībā.

Sērskābi atšķaidītā veidā izmanto kā elektrolītu svina-skābes akumulatoros. Turklāt to izmanto mazgāšanas līdzekļu un mēslošanas līdzekļu ražošanai. Bet vairumā gadījumu tas nāk oleuma formā - tas ir SO3 šķīdums H2SO4 (var atrast arī citas oleuma formulas).

Apbrīnojams fakts! Oleums ir reaktīvāks par koncentrētu sērskābi, taču, neskatoties uz to, tas nereaģē ar tēraudu! Šī iemesla dēļ to ir vieglāk transportēt nekā pašu sērskābi.

“Skābju karalienes” izmantošanas sfēra ir patiesi liela, un ir grūti pateikt par visiem veidiem, kā to izmantot rūpniecībā. To izmanto arī kā emulgatoru pārtikas rūpniecībā, ūdens attīrīšanā, sprāgstvielu sintēzē un daudziem citiem mērķiem.

Sērskābes vēsture

Kurš no mums nekad nav dzirdējis zils vitriols? Tātad, tas tika pētīts senatnē un dažos darbos pirmsākumiem jauna ēra zinātnieki apsprieda vitriola izcelsmi un to īpašības. Vitriolu pētīja grieķu ārsts Dioskorids, romiešu dabas pētnieks Plīnijs Vecākais, un savos rakstos rakstīja par notiekošajiem eksperimentiem. Medicīniskiem nolūkiem dažādas vitriola vielas izmantoja senais dziednieks Ibn Sina. Kā vitriols tika izmantots metalurģijā, tika minēts Senās Grieķijas alķīmiķu Zosimas no Panopolisas darbos.

Pirmais veids, kā iegūt sērskābi, ir kālija alauna karsēšanas process, un par to ir informācija XIII gadsimta alķīmiskajā literatūrā. Tolaik alķīmiķi vēl nebija zināmi alauna sastāvs un procesa būtība, taču jau 15. gadsimtā viņi sāka mērķtiecīgi nodarboties ar sērskābes ķīmisko sintēzi. Process bija šāds: alķīmiķi apstrādāja sēra un antimona (III) sulfīda Sb2S3 maisījumu, karsējot ar slāpekļskābi.

Viduslaikos Eiropā sērskābi sauca par "vitriola eļļu", bet pēc tam nosaukums tika mainīts uz vitriolu.

17. gadsimtā Johans Glaubers, dedzināšanas rezultātā kālija nitrāts un dabīgais sērs ūdens tvaiku klātbūtnē saņēma sērskābi. Sēra oksidēšanas rezultātā ar nitrātu tika iegūts sēra oksīds, kas reaģēja ar ūdens tvaikiem, un rezultātā tika iegūts eļļains šķidrums. Tā bija vitriola eļļa, un šis sērskābes nosaukums pastāv līdz šai dienai.

Londonas farmaceits Vords Džošua 18. gadsimta trīsdesmitajos gados izmantoja šo reakciju, lai rūpnieciskā ražošana sērskābe, bet viduslaikos tās patēriņš bija ierobežots līdz dažiem desmitiem kilogramu. Izmantošanas joma bija šaura: alķīmiskiem eksperimentiem, dārgmetālu attīrīšanai un farmācijas biznesā. Koncentrētu sērskābi nelielos daudzumos izmantoja īpašu sērkociņu ražošanā, kas saturēja bertoleta sāli.

Krievijā vitriols parādījās tikai 17. gadsimtā.

Birmingemā, Anglijā, Džons Rūbuks 1746. gadā pielāgoja iepriekš minēto metodi sērskābes iegūšanai un uzsāka ražošanu. Tajā pašā laikā viņš izmantoja spēcīgas lielas ar svinu izklātas kameras, kas bija lētākas nekā stikla konteineri.

Rūpniecībā šī metode ieņēma pozīcijas gandrīz 200 gadus, un kamerās tika iegūta 65% sērskābe.

Pēc kāda laika angļu Glovers un franču ķīmiķis Gay-Lussac uzlaboja pašu procesu, un sērskābi sāka iegūt ar koncentrāciju 78%. Bet šāda skābe nebija piemērota, piemēram, krāsvielu ražošanai.

19. gadsimta sākumā tika atklātas jaunas metodes sēra dioksīda oksidēšanai par sēra anhidrīdu.

Sākotnēji tas tika darīts, izmantojot slāpekļa oksīdus, un pēc tam kā katalizators tika izmantots platīns. Šīs divas sēra dioksīda oksidēšanas metodes ir vēl vairāk uzlabojušās. Sēra dioksīda oksidēšana uz platīna un citiem katalizatoriem kļuva pazīstama kā kontakta metode. Un šīs gāzes oksidēšanu ar slāpekļa oksīdiem sauca par slāpekļa metodi sērskābes iegūšanai.

Tikai 1831. gadā britu etiķskābes tirgotājs Peregrine Philips patentēja ekonomisku sēra oksīda (VI) un koncentrētas sērskābes ražošanas procesu, un tieši viņš mūsdienās ir pasaulē pazīstams kā kontaktmetode tā iegūšanai.

Superfosfāta ražošana sākās 1864. gadā.

Deviņpadsmitā gadsimta astoņdesmitajos gados Eiropā sērskābes ražošana sasniedza 1 miljonu tonnu. Galvenie ražotāji bija Vācija un Anglija, kas saražoja 72% no kopējā sērskābes apjoma pasaulē.

Sērskābes transportēšana ir darbietilpīgs un atbildīgs pasākums.

Sērskābe pieder pie bīstamo ķīmisko vielu klases un, nonākot saskarē ar ādu, izraisa smagus apdegumus. Turklāt tas var izraisīt cilvēka ķīmisku saindēšanos. Ja transportēšanas laikā netiek ievēroti noteikti noteikumi, tad sērskābe savas sprādzienbīstamības dēļ var nodarīt lielu ļaunumu gan cilvēkiem, gan videi.

Sērskābei ir piešķirta 8. bīstamības klase, un transportēšana jāveic speciāli apmācītiem un apmācītiem speciālistiem. Svarīgs nosacījums sērskābes piegādei ir īpaši izstrādātu bīstamo kravu pārvadāšanas noteikumu ievērošana.

Piegāde ar mašīnu veic saskaņā ar šādiem noteikumiem:

Transportēšanai speciālos konteinerus izgatavo no speciāla tērauda sakausējuma, kas nereaģē ar sērskābi vai titānu. Šādi konteineri neoksidējas. Bīstamā sērskābe tiek transportēta speciālās sērskābes ķīmisko vielu tvertnēs. Tie atšķiras pēc konstrukcijas un tiek izvēlēti transportēšanas laikā atkarībā no sērskābes veida.
Transportējot kūpošo skābi, tiek ņemtas specializētas izotermiskas termosa tvertnes, kurās tiek uzturēts nepieciešamais temperatūras režīms, lai saglabātu skābes ķīmiskās īpašības.
Ja tiek transportēta parastā skābe, tad tiek izvēlēta sērskābes tvertne.
Sērskābes transportēšana pa autoceļiem, piemēram, kūpoša, bezūdens, koncentrēta, akumulatoriem, cimdiņa, tiek veikta speciālos konteineros: cisternās, mucās, konteineros.
Bīstamo kravu pārvadājumus drīkst veikt tikai autovadītāji, kuriem rokās ir ADR sertifikāts.
Brauciena laikam nav ierobežojumu, jo pārvadāšanas laikā ir stingri jāievēro pieļaujamais ātrums.
Pārvadāšanas laikā tiek izbūvēts īpašs maršruts, kuram jābrauc, apejot pārpildītas vietas un ražošanas telpas.
Transportam jābūt speciāliem marķējumiem un bīstamības zīmēm.

Bīstamās sērskābes īpašības cilvēkiem

Sērskābe rada paaugstinātu bīstamību cilvēka ķermenim. Tā toksiskā iedarbība rodas ne tikai tiešā saskarē ar ādu, bet arī ieelpojot tās tvaikus, kad izdalās sēra dioksīds. Apdraudējums attiecas uz:

elpošanas sistēmas;
Integuments;
Gļotāda.

Ķermeņa intoksikāciju var pastiprināt arsēns, kas bieži vien ir sērskābes sastāvdaļa.

Svarīgs! Kā zināms, skābei nonākot saskarē ar ādu, rodas smagi apdegumi. Ne mazāk bīstama ir saindēšanās ar sērskābes tvaikiem. Droša sērskābes deva gaisā ir tikai 0,3 mg uz 1 kvadrātmetru.

Ja sērskābe nokļūst uz gļotādām vai uz ādas, rodas smags apdegums, kas slikti sadzīst. Ja apdegums ir iespaidīga mēroga, cietušajam attīstās apdeguma slimība, kas, ja savlaicīgi netiek sniegta kvalificēta medicīniskā palīdzība, var izraisīt pat nāvi.

Svarīgs! Pieaugušam cilvēkam nāvējošā sērskābes deva ir tikai 0,18 cm uz 1 litru.

Protams, "piedzīvojiet paši" skābes toksisko iedarbību parastā dzīve problemātiska. Visbiežāk saindēšanās ar skābi rodas rūpnieciskās drošības neievērošanas dēļ, strādājot ar šķīdumu.

Masveida saindēšanās ar sērskābes tvaikiem var rasties tehnisku ražošanas problēmu vai nolaidības dēļ, un notiek masveida izplūde atmosfērā. Lai šādas situācijas novērstu, strādā specdienesti, kuru uzdevums ir kontrolēt ražošanas darbību, kurā tiek izmantota bīstamā skābe.

Kādi ir sērskābes intoksikācijas simptomi?

Ja skābe tika norīta:

Sāpes gremošanas orgānu rajonā.
Slikta dūša un vemšana.
Izkārnījumu pārkāpums smagu zarnu darbības traucējumu rezultātā.
Spēcīga siekalu sekrēcija.
Sakarā ar toksisko ietekmi uz nierēm urīns kļūst sarkanīgs.
Balsenes un rīkles pietūkums. Ir sēkšana, aizsmakums. Tas var izraisīt nāvi no nosmakšanas.
Uz smaganām parādās brūni plankumi.
Āda kļūst zila.

Ar apdegumu āda var būt visas apdeguma slimībai raksturīgās komplikācijas.

Saindējoties pa pāriem, tiek novērots šāds attēls:

Acu gļotādas apdegums.
Deguna asiņošana.
Elpošanas trakta gļotādu apdegumi. Šajā gadījumā cietušais piedzīvo spēcīgu sāpju simptomu.
Balsenes pietūkums ar nosmakšanas simptomiem (skābekļa trūkums, āda kļūst zila).
Ja saindēšanās ir smaga, var būt slikta dūša un vemšana.

Ir svarīgi zināt! Saindēšanās ar skābi pēc norīšanas ir daudz bīstamāka nekā intoksikācija no tvaiku ieelpošanas.

Pirmā palīdzība un terapeitiskās procedūras sērskābes izraisītiem bojājumiem

Saskaroties ar sērskābi, rīkojieties šādi:

Vispirms izsauciet ātro palīdzību. Ja šķidrums nokļuvis iekšā, veiciet kuņģa skalošanu ar siltu ūdeni. Pēc tam maziem malciņiem vajadzēs izdzert 100 gramus saulespuķu vai olīvju eļļa. Turklāt jums vajadzētu norīt ledus gabalu, dzert pienu vai sadedzinātu magnēziju. Tas jādara, lai samazinātu sērskābes koncentrāciju un atvieglotu cilvēka stāvokli.
Ja skābe nokļūst acīs, izskalojiet tās. tekošs ūdens, un pēc tam pilināt ar dikaīna un novokaīna šķīdumu.
Ja skābe nokļūst uz ādas, apdegušo vietu labi jānomazgā zem tekoša ūdens un pārsien ar sodu. Noskalo apmēram 10-15 minūtes.
Saindēšanās ar tvaiku gadījumā jums jādodas uz Svaigs gaiss, kā arī, cik vien iespējams, noskalojiet skartās gļotādas ar ūdeni.

Slimnīcas apstākļos ārstēšana būs atkarīga no apdeguma vietas un saindēšanās pakāpes. Anestēzija tiek veikta tikai ar novokaīnu. Lai izvairītos no infekcijas attīstības skartajā zonā, pacientam tiek izvēlēts antibiotiku terapijas kurss.

Kuņģa asiņošanas gadījumā tiek injicēta plazma vai pārlietas asinis. Asiņošanas avotu var noņemt ķirurģiski.

Sērskābe 100% tīrā veidā ir sastopama dabā. Piemēram, Itālijā, Sicīlijā Nāves jūrā var redzēt unikālu parādību - sērskābe sūcas tieši no apakšas! Un notiek šādi: pirīts no zemes garozas šajā gadījumā kalpo kā izejviela tā veidošanai. Šo vietu sauc arī par Nāves ezeru, un pat kukaiņi baidās uz to uzlidot!
Pēc lieliem vulkāna izvirdumiem zemes atmosfērā bieži var atrast sērskābes pilienus, un šādos gadījumos "vaininieks" var radīt negatīvas sekas videi un izraisīt nopietnas klimata pārmaiņas.
Sērskābe ir aktīvs ūdens absorbētājs, tāpēc to izmanto kā gāzes žāvētāju. IN vecās dienas lai istabās neaizsvīstos logi, šo skābi lēja burkās un ievietoja starp logu aiļu rūtīm.
Sērskābe ir galvenais skābo lietu cēlonis. galvenais iemesls Skābie lietus ir gaisa piesārņojums ar sēra dioksīdu, un, izšķīdinot ūdenī, veidojas sērskābe. Savukārt sēra dioksīds izdalās, sadedzinot fosilo kurināmo. Skābajā lietū pētīta pēdējie gadi, palielināts saturs slāpekļskābe. Šīs parādības iemesls ir sēra dioksīda emisiju samazināšanās. Neskatoties uz šo faktu, sērskābe joprojām ir galvenais skābo lietus cēlonis.

Piedāvājam jums video apkopojumu interesanta pieredze ar sērskābi.

Apsveriet sērskābes reakciju, kad to ielej cukurā. Pirmajās sekundēs, kad sērskābe nonāk kolbā ar cukuru, maisījums kļūst tumšāks. Pēc dažām sekundēm viela kļūst melna. Pats interesantākais notiek tālāk. Masa sāk strauji augt un kāpt ārā no kolbas. Izejā mēs iegūstam lepnu vielu, tā izskatās kā poraina ogles, pārsniedzot sākotnējo apjomu 3-4 reizes.

Video autors iesaka salīdzināt Coca-Cola reakciju ar sālsskābi un sērskābi. Coca-Cola sajaucot ar sālsskābi, vizuālas izmaiņas nav novērojamas, bet, sajaucot ar sērskābi, Coca-Cola sāk vārīties.

Interesantu mijiedarbību var novērot, kad sērskābe nokļūst uz tualetes papīra. Toaletes papīrs sastāv no celulozes. Kad skābe nokļūst, celulozes molekulas uzreiz sadalās, atbrīvojot brīvo oglekli. Līdzīgu pārogļošanos var novērot, skābei nokļūstot uz koksnes.

Pievieno kolbā ar koncentrētu skābi mazs gabals kālijs. Pirmajā sekundē izdalās dūmi, pēc tam metāls acumirklī uzliesmo, iedegas un eksplodē, sagriežoties gabalos.

Nākamajā eksperimentā, kad sērskābe trāpa sērkociņā, tā uzliesmo. Eksperimenta otrajā daļā alumīnija folija ir iegremdēta ar acetonu un sērkociņu iekšpusē. Notiek momentāna folijas sildīšana, izdalot milzīgu daudzumu dūmu un pilnībā izšķīstot.

Interesants efekts tiek novērots pievienojot cepamā soda sērskābē. Soda uzreiz kļūst dzeltena. Reakcija notiek ar strauju vārīšanu un tilpuma palielināšanos.

Mēs kategoriski neiesakām visus iepriekš minētos eksperimentus veikt mājās. Sērskābe ir ļoti kodīga un toksiska viela. Līdzīgi eksperimenti būtu jāveic arī īpašas telpas kas ir aprīkotas piespiedu ventilācija. Reakcijās ar sērskābi izdalītās gāzes ir ļoti toksiskas un var izraisīt elpceļu bojājumus un saindēt organismu. Turklāt līdzekļos tiek veikti līdzīgi eksperimenti personīgā aizsardzībaāda un elpošanas orgāni. Parūpējies par sevi!