Sērskābe. Sērskābes īpašības, ieguve, pielietojums un cena

“Citas, mākslīgi ražotas, tehnoloģijās tik bieži izmantotas vielas kā sērskābe, gandrīz nav.

Tur, kur nav rūpnīcu tā ieguvei, nav iedomājama daudzu citu ļoti tehniski nozīmīgu vielu rentabla ražošana.

DI. Mendeļejevs

Sērskābi izmanto dažādās ķīmiskās rūpniecības nozarēs:

minerālmēsli, plastmasa, krāsvielas, mākslīgās šķiedras, minerālskābes, mazgāšanas līdzekļi;
naftas un naftas ķīmijas rūpniecībā:

naftas rafinēšanai, parafīnu iegūšanai;

krāsainajā metalurģijā:

krāsaino metālu ražošanai - cinks, varš, niķelis u.c.

melnajā metalurģijā:

metālu kodināšanai;

celulozes un papīra, pārtikas un vieglajā rūpniecībā (cietes, melases ražošanai, audumu balināšanai) u.c.

Sērskābes ražošana

Sērskābi rūpniecībā ražo divos veidos: kontaktskābi un slāpekļskābi.

Kontakta metode sērskābes ražošanai

Sērskābi sērskābes rūpnīcās lielos daudzumos ražo ar kontaktmetodi.

Šobrīd galvenā sērskābes ražošanas metode ir kontakts, jo. Šai metodei ir priekšrocības salīdzinājumā ar citām:

Produkta iegūšana tīras koncentrētas skābes veidā, kas ir pieņemama visiem patērētājiem;

- kaitīgo vielu emisiju samazināšana atmosfērā ar izplūdes gāzēm

I. Sērskābes ražošanai izmantotās izejvielas.

Galvenā izejviela

sērs - S

sēra pirīts (pirīts) - FeS 2

krāsaino metālu sulfīdi - Cu2S, ZnS, PbS

sērūdeņradis - H2S

Palīgmateriāls

Katalizators - vanādija oksīds - V 2 O 5

II. Izejvielu sagatavošana.

Analizēsim sērskābes ražošanu no pirīta FeS 2.

1) Pirīta slīpēšana. Pirms lietošanas lielus pirīta gabalus sasmalcina drupinātājos. Jūs zināt, ka, sasmalcinot vielu, reakcijas ātrums palielinās, jo. palielinās reaģentu saskares virsmas laukums.

2) Pirīta attīrīšana. Pēc pirīta sasmalcināšanas tas tiek attīrīts no piemaisījumiem (atkritumiem un zemes) ar flotācijas palīdzību. Lai to izdarītu, sasmalcinātu pirītu nolaiž milzīgās ūdens tvertnēs, sajauc, atkritumi uzpeld uz augšu, pēc tam atkritumi tiek noņemti.

III. Galvenie ķīmiskie procesi:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800°C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q vai sēra dedzināšana S+O2 t ° C→ SO2

2SO2 + O2 400-500° NO,V2O5 , lpp↔ 2SO 3 + Q

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Tehnoloģiskie principi:

Nepārtrauktības princips;

Izejvielu integrētas izmantošanas princips,citas ražošanas atkritumu izmantošana;

Neatkritumu ražošanas princips;

Siltuma pārneses princips;

Pretplūsmas princips ("fluidized bed");

Ražošanas procesu automatizācijas un mehanizācijas princips.

V . Tehnoloģiskie procesi:

Nepārtrauktības princips: pirīta apdedzināšana krāsnī → sēra oksīda piegāde ( IV ) un skābekli attīrīšanas sistēmā → kontaktaparātā → sēra oksīda padevi ( VI ) absorbcijas tornī.

VI . Vides aizsardzība:

1) cauruļvadu un iekārtu hermētiskumu

2) gāzes tīrīšanas filtri

VII. Ražošanas ķīmija :

PIRMAIS POSMS - pirīta grauzdēšana krāsnī grauzdēšanai "pludinātajā gultnē".

Galvenokārt izmanto sērskābi flotācijas pirīti- ražošanas atkritumi, bagātinot vara rūdas, kas satur vara un dzelzs sēra savienojumu maisījumus. Šo rūdu bagātināšanas process notiek Noriļskas un Talnahas bagātināšanas rūpnīcās, kas ir galvenie izejvielu piegādātāji. Šī izejviela ir izdevīgāka, jo. sēra pirīts tiek iegūts galvenokārt Urālos, un, protams, tā piegāde var būt ļoti dārga. Iespējamā izmantošana sērs, kas veidojas arī raktuvēs iegūto krāsaino metālu rūdu bagātināšanas laikā. Sēru piegādā arī Klusā okeāna flote un NOF. (koncentrācijas rūpnīcas).

Pirmās pakāpes reakcijas vienādojums

4FeS2 + 11O2 t = 800°C → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Sasmalcinātu, attīrītu, slapju (pēc flotācijas) pirītu no augšas ielej krāsnī apdedzināšanai "pludinātajā gultnē". No apakšas (pretplūsmas princips) cauri tiek izvadīts ar skābekli bagātināts gaiss pilnīgākai pirīta sadedzināšanai. Temperatūra krāsnī sasniedz 800°C. Pirīts tiek uzkarsēts līdz sarkanam un atrodas "suspendētā stāvoklī" no apakšas iepūstā gaisa dēļ. Tas viss izskatās kā verdošs sarkans karsts šķidrums. Pat mazākās pirīta daļiņas nesadalās “šķiedru gultā”. Tāpēc apdedzināšanas process ir ļoti ātrs. Ja agrāk pirīta sadedzināšana prasīja 5-6 stundas, tad tagad tas aizņem tikai dažas sekundes. Turklāt "šķiedru gultā" iespējams uzturēt 800°C temperatūru.

Reakcijas rezultātā izdalītā siltuma dēļ temperatūra krāsnī tiek uzturēta. Liekais siltums tiek noņemts: pa krāsns perimetru iet caurules ar ūdeni, kas tiek apsildīta. Karstais ūdens tiek tālāk izmantots blakus esošo telpu centrālapkurei.

Iegūtais dzelzs oksīds Fe 2 O 3 (plēnes) netiek izmantots sērskābes ražošanā. Bet to savāc un nosūta uz metalurģijas rūpnīcu, kur no dzelzs oksīda iegūst dzelzs metālu un tā sakausējumus ar oglekli - tēraudu (2% oglekļa C sakausējumā) un čuguna (4% oglekļa C sakausējumā).

Tādējādi ķīmiskās ražošanas princips- bezatkritumu ražošana.

Iznākot no krāsns krāsns gāze , kura sastāvs: SO 2, O 2, ūdens tvaiki (pirīts bija slapjš!) Un mazākās plēnes daļiņas (dzelzs oksīds).Šāda krāsns gāze ir jāattīra no cieto plēnes daļiņu un ūdens tvaiku piemaisījumiem.

Kurtuves gāzes attīrīšana no cietajām plēnes daļiņām tiek veikta divos posmos - ciklonā (tiek izmantots centrbēdzes spēks, cietās plēnes daļiņas atsitoties pret ciklona sienām un nokrīt). Sīko daļiņu noņemšanai maisījumu nosūta uz elektrostatiskajiem nosēdētājiem, kur to attīra ar ~ 60 000 V augstsprieguma strāvu (tiek izmantota elektrostatiskā pievilcība, plēnes daļiņas pielīp pie elektrostatiskā filtra elektrificētajām plāksnēm, ar pietiekamu akumulāciju zem sava svara tie nokrīt), ūdens tvaiku noņemšanai krāsns gāzē (žāvēšanas krāsns gāzē) izmantojiet koncentrētu sērskābi, kas ir ļoti labs žāvēšanas līdzeklis, jo absorbē ūdeni.

Kurtuves gāzes žāvēšana tiek veikta žāvēšanas tornī - krāsns gāze paceļas no apakšas uz augšu, un koncentrēta sērskābe plūst no augšas uz leju. Lai palielinātu gāzes un šķidruma saskares virsmu, tornis ir piepildīts ar keramikas gredzeniem.

Žāvēšanas torņa izejā krāsns gāze vairs nesatur ne plēnes daļiņas, ne ūdens tvaikus. Krāšņu gāze tagad ir sēra oksīda SO 2 un skābekļa O 2 maisījums.

OTRAIS POSMS - SO 2 katalītiskā oksidēšana par SO 3 ar skābekli kontaktierīcē.

Reakcijas vienādojums šim posmam ir šāds:

2SO2 + O2 400-500°С, V 2 O 5 , lpp ↔ 2 SO 3 + Q

Otrā posma sarežģītība slēpjas faktā, ka viena oksīda oksidēšanās process citā ir atgriezenisks. Tāpēc ir nepieciešams izvēlēties optimālos apstākļus tiešās reakcijas plūsmai (SO 3 iegūšanai).

No vienādojuma izriet, ka reakcija ir atgriezeniska, kas nozīmē, ka šajā posmā ir nepieciešams uzturēt tādus apstākļus, lai līdzsvars novirzītos uz izeju SO 3 pretējā gadījumā viss process tiks izjaukts. Jo reakcija notiek, samazinoties tilpumam (3 V↔2V ), nepieciešams paaugstināts spiediens. Palieliniet spiedienu līdz 7-12 atmosfērām. Reakcija ir eksotermiska, tāpēc, ņemot vērā Le Šateljē principu, šo procesu nevar veikt augstā temperatūrā, jo. līdzsvars nobīdīsies pa kreisi. Reakcija sākas pie temperatūras = 420 grādi, bet pateicoties daudzslāņu katalizatoram (5 slāņi), varam to palielināt līdz 550 grādiem, kas ļoti paātrina procesu. Izmantotais katalizators ir vanādijs (V 2 O 5). Tas ir lēts un kalpo ilgu laiku (5-6 gadi). visizturīgākais pret toksisko piemaisījumu iedarbību. Turklāt tas veicina līdzsvara nobīdi pa labi.

Maisījums (SO 2 un O 2) tiek uzkarsēts siltummainī un virzās pa caurulēm, starp kurām pretējā virzienā iet auksts maisījums, kas ir jāuzsilda. Rezultātā tur siltuma apmaiņa: izejvielas karsē un reakcijas produktus atdzesē līdz vajadzīgajai temperatūrai.

TREŠAIS POSMS - SO 3 absorbcija ar sērskābi absorbcijas tornī.

Kāpēc sēra oksīds SO 3 neuzsūc ūdeni? Galu galā sēra oksīdu būtu iespējams izšķīdināt ūdenī: SO 3 + H2O → H2SO4 . Bet fakts ir tāds, ka, ja sēra oksīda absorbēšanai izmanto ūdeni, sērskābe veidojas miglas veidā, kas sastāv no sīkiem sērskābes pilieniem (sēra oksīds izšķīst ūdenī, izdalot lielu daudzumu siltuma, sērskābe tiek veidota tik karsts, ka uzvārās un pārvēršas tvaikā). Lai izvairītos no sērskābes miglas veidošanās, izmantojiet 98% koncentrētu sērskābi. Divi procenti ūdens ir tik mazs, ka šķidruma karsēšana būs vāja un nekaitīga. Sēra oksīds ļoti labi šķīst šādā skābē, veidojot oleumu: H 2 SO 4 nSO 3 .

Šī procesa reakcijas vienādojums ir:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

Iegūto oleumu ielej metāla tvertnēs un nosūta uz noliktavu. Pēc tam tvertnes piepilda ar oleumu, veido vilcienus un nosūta patērētājam.

Sērskābe, H 2 SO 4, spēcīga divvērtīgā skābe, kas atbilst sēra augstākajam oksidācijas līmenim (+6). Normālos apstākļos - smags eļļains šķidrums, bezkrāsains un bez smaržas. S. līdz tehnikā tā maisījumus sauc gan ar ūdeni, gan ar sērskābes anhidrīdu. Ja SO 3:H 2 O molārā attiecība ir mazāka par 1, tad tas ir sērskābes ūdens šķīdums, ja vairāk nekā 1, tas ir SO 3 šķīdums S. to.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

100% H 2 SO 4 (monohidrāts, SO 3 × H 2 O) kristalizējas 10,45 °C temperatūrā; t kip 296,2 °С; blīvums 1,9203 g/cm3; siltumietilpība 1,62 j/g(UZ. H 2 SO 4 sajaucas ar H 2 O un SO 3 jebkurā attiecībā, veidojot savienojumus:

H2SO4 × 4H2O ( t pl- 28,36 °C), H2SO4 × 3H2O ( t pl- 36,31 °C), H2SO4 × 2H2O ( t pl- 39,60 °C), H2SO4 × H2O ( t pl- 8,48 ° С), H 2 SO 4 × SO 3 (H 2 S 2 O 7 - disulfurskābe vai pirosērskābe, t pl 35,15 ° С), H 2 SO × 2SO 3 (H 2 S 3 O 10 - trisērskābe, t pl 1,20°C).

Karsējot un vārot S. to. ūdens šķīdumus, kas satur līdz 70% H 2 SO 4, tvaika fāzē izdalās tikai ūdens tvaiki. S. tvaiki parādās arī virs koncentrētākiem šķīdumiem.98,3% H 2 SO 4 šķīdums (azeotrops maisījums) vārot (336,5 °C) pilnībā pārtvaicē. S. to., kas satur vairāk nekā 98,3% H 2 SO 4, karsējot, izdala SO 3 tvaikus.

koncentrēta sērskābe. - spēcīgs oksidētājs. Tas oksidē HI un HBr līdz brīviem halogēniem; karsējot, tas oksidē visus metālus, izņemot platīna metālus (izņemot Pd). Aukstumā koncentrēts S. to. pasivē daudzus metālus, tostarp Pb, Cr, Ni, tēraudu, čugunu. Atšķaidīts S. līdz. reaģē ar visiem metāliem (izņemot Pb) pirms ūdeņraža sprieguma virknē, piemēram: Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Kā stipra skābe S. to. izspiež vājākas skābes no saviem sāļiem, piemēram, borskābi no boraksa:

Na2B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O \u003d Na 2 SO 4 + 4H 2 BO 3, un, karsējot, tas izspiež vairāk gaistošās skābes, piemēram:

NaNO 3 + H 2 SO 4 \u003d NaHSO 4 + HNO 3.

S. to. atņem ķīmiski saistīto ūdeni no organiskajiem savienojumiem, kas satur hidroksilgrupas - OH. Etilspirta dehidratācija koncentrēta S. klātbūtnē līdz. noved pie etilēna vai dietilētera veidošanās. Cukura, celulozes, cietes un citu ogļhidrātu pārogļošanās saskarē ar S. to. izskaidrojama arī ar to dehidratāciju. Kā divbāzisks S. to. veido divu veidu sāļus: sulfātus un hidrosulfātus.

Kvīts

Pirmos "vitriola eļļas" (ti, koncentrētas S. līdz.) ražošanas aprakstus sniedza itāļu zinātnieks V. Biringučo 1540. gadā un vācu alķīmiķis, kura darbi tika publicēti ar Vasilija Valentīna vārdu 16. gadsimta beigās. un 17. gadsimta sākumā. 1690. gadā franču ķīmiķi N. Lemērijs un N. Lefevrs lika pamatus pirmajai rūpnieciskajai sērskābes iegūšanas metodei, kas tika ieviesta Anglijā 1740. gadā. Saskaņā ar šo metodi sēra un nitrāta maisījumu sadedzināja kausā. suspendēta stikla cilindrā, kurā ir noteikts ūdens daudzums. Izdalītais SO3 reaģēja ar ūdeni, veidojot S. to. 1746. gadā Dž. Robeks Birmingemā stikla cilindrus nomainīja ar kamerām, kas izgatavotas no lokšņu svina un uzsāka S. to kameru ražošanu. Nepārtraukta S. līdz iegūšanas procesa uzlabošana. Lielbritānijā un Francijā noveda pie pirmās torņu sistēmas parādīšanās (1908). PSRS pirmā torņa iekārta tika nodota ekspluatācijā 1926. gadā Poļevskas metalurģijas rūpnīcā (Urālos).

Sērs, sēra pirīts FeS2 un Cu, Pb, Zn sulfīdu rūdu un citu SO 2 saturošu metālu oksidatīvās apdedzināšanas rezultātā radušās izplūdes gāzes var kalpot kā izejvielas sulfīdu rūdu ražošanai. PSRS galveno daudzumu S. līdz iegūst no sēra pirītiem. FeS 2 tiek sadedzināts krāsnīs, kur tas atrodas verdošā slāņa stāvoklī. To panāk, strauji izpūšot gaisu caur smalki samaltu pirītu slāni. Iegūtais gāzu maisījums satur SO 2, O 2, N 2, SO 3 piemaisījumus, H 2 O tvaikus, As 2 O 3, SiO 2 uc .

S. to iegūst no SO 2 divos veidos: slāpekļa (torņa) un kontakta. SO 2 apstrāde S. līdz. Saskaņā ar slāpekļa metodi tiek veikta ražošanas torņos - cilindriskās tvertnēs (15 m un vairāk), piepildīta ar keramikas gredzenu iepakojumu. No augšas virzienā uz gāzes plūsmu tiek izsmidzināta "nitroze" - atšķaidīta S. līdz., kas satur nitrozilsērskābi NOOSO 3 H, kas iegūta reakcijā:

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

SO 2 oksidēšanās ar slāpekļa oksīdiem notiek šķīdumā pēc tam, kad to absorbē nitroze. Nitrozi hidrolizē ūdens:

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

Sēra dioksīds, kas nonāk torņos, ar ūdeni veido sērskābi: SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3.

HNO 2 un H 2 SO 3 mijiedarbības rezultātā veidojas S. līdz .:

2 HNO 2 + H 2 SO 3 = H 2 SO 4 + 2 NO + H 2 O.

Atbrīvotais NO oksidācijas tornī tiek pārvērsts par N 2 O 3 (precīzāk, par NO + NO 2 maisījumu). No turienes gāzes nonāk absorbcijas torņos, kur S. lai tās sastaptu no augšas. Veidojas nitroze, kas tiek iesūknēta ražošanas torņos. Tas. tiek veikta ražošanas nepārtrauktība un slāpekļa oksīdu cikls. To neizbēgamie zudumi ar izplūdes gāzēm tiek papildināti, pievienojot HNO 3 .

S. to., kas iegūts ar slāpekļa metodi, ir nepietiekami augstas koncentrācijas un satur kaitīgus piemaisījumus (piemēram, As). Tās ražošanu pavada slāpekļa oksīdu izdalīšanās atmosfērā ("lapsas aste", kas tā nosaukta par NO 2 krāsu).

S. to. ražošanas kontaktmetodes principu 1831. gadā atklāja P. Filips (Lielbritānija). Pirmais katalizators bija platīns. 19. gadsimta beigās - 20. gadsimta sākumā. tika atklāts vanādija anhidrīda V 2 O 5 SO 2 oksidēšanās paātrinājums SO 3. Vanādija katalizatoru darbības izpētē un atlasē īpaši liela nozīme bija padomju zinātnieku A. E. Adadurova, G. K. Boreskova, F. N. Juškeviča u.c. pētījumiem.Mūsdienu sērskābes rūpnīcas ir būvētas darbam ar kontaktmetodi. Par katalizatora pamatu izmanto vanādija oksīdus ar SiO 2, Al 2 O 3, K 2 O, CaO, BaO piedevām dažādās proporcijās. Visas vanādija kontaktmasas savu aktivitāti parāda tikai temperatūrā, kas nav zemāka par ~420 °C. Kontakta aparātā gāze parasti iziet cauri 4 vai 5 kontaktmasas slāņiem. Ražojot S. to. ar kontakta metodi, apdedzināšanas gāze vispirms tiek attīrīta no piemaisījumiem, kas saindē katalizatoru. As, Se un putekļu atliekas tiek noņemtas mazgāšanas torņos, kas apūdeņoti ar S. līdz. H 2 SO 4 migla (veidojas no SO 3 un H 2 O, kas atrodas gāzu maisījumā) tiek atbrīvota mitros elektrostatiskajos nogulsnēs. H 2 O tvaikus absorbē koncentrēts S. līdz žāvēšanas torņos. Tad SO 2 maisījums ar gaisu iziet cauri katalizatoram (kontaktmasai) un tiek oksidēts līdz SO 3:

SO2 + 1/2O2 = SO3.

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

Atkarībā no ūdens daudzuma, kas nonāk procesā, iegūst S. to. šķīdumu ūdenī vai oleumā.

1973.gadā S. to. (monohidrātā) ražošanas apjoms bija (milj.t): PSRS - 14,9, ASV - 28,7, Japāna - 7,1, Vācija - 5,5, Francija - 4,4, Lielbritānija - 3,9, Itālija - 3,0 , Polija - 2,9, Čehoslovākija - 1,2, Austrumvācija - 1,1, Dienvidslāvija - 0,9.

Pieteikums

Sērskābe ir viens no svarīgākajiem ķīmiskās rūpniecības pamatproduktiem. Tehniskiem nolūkiem tiek ražotas šādas S. to šķirnes: tornis (vismaz 75% H 2 SO 4), vitriols (vismaz 92,5%) un oleums vai kūpošais S. to. (šķīdums 18,5-20% SO 3 in H 2 SO 4), kā arī ļoti tīrs akumulators S. līdz (92-94%; atšķaidīts ar ūdeni līdz 26-31% kalpo kā elektrolīts svina akumulatoros). Papildus tiek ražots reaktīvais S. līdz (92-94%), kas iegūts ar kontakta metodi iekārtās, kas izgatavotas no kvarca vai Pt. S. līdz stiprumu nosaka tā blīvums, ko mēra ar hidrometru. Lielākā daļa saražotā torņa S. to. tiek tērēta minerālmēslu ražošanai. Sērskābes izmantošana fosforskābes, sālsskābes, borskābes, fluorūdeņražskābes un citu skābju ražošanā ir balstīta uz īpašību izspiest skābes no to sāļiem. Koncentrēts S. līdz kalpo naftas produktu attīrīšanai no sēru saturošiem un nepiesātinātiem organiskiem savienojumiem. Atšķaidītu S. izmanto kaļķakmens noņemšanai no stieples un loksnēm pirms alvošanas un cinkošanas, metāla virsmu kodināšanai pirms pārklāšanas ar hromu, niķeli, varu uc To izmanto metalurģijā - ar tās palīdzību kompleksās rūdas (īpaši urāns) tiek sadalīti. Organiskajā sintēzē koncentrēta sērskābe ir nepieciešama nitrēšanas maisījumu sastāvdaļa un sēru veidojošs līdzeklis daudzu krāsvielu un ārstniecisku vielu ražošanā. Pateicoties augstajai higroskopitātei, sērskābi izmanto gāzu žāvēšanai un slāpekļskābes koncentrēšanai.

Drošība

Sērskābes ražošanā bīstamas ir toksiskas gāzes (SO 2 un NO 2), kā arī SO 3 un H 2 SO 4 tvaiki. Tāpēc ir nepieciešama laba ventilācija un pilnīga iekārtu hermetizācija. S. to. rada smagus ādas apdegumus, kā rezultātā, rīkojoties ar to, nepieciešama īpaša piesardzība un aizsarglīdzekļi (brilles, gumijas cimdi, priekšauti, zābaki). Atšķaidītu, tievā strūkliņā maisot nepieciešams ielej S. to ūdenī. Ūdens pievienošana S. to. izraisa izšļakstīšanos (sakarā ar lielu siltuma izdalīšanos).

Literatūra:

Sērskābes rokasgrāmata, ed. Malina K. M., 2. izd., M., 1971;
Malin K. M., Arkin N. L., Boreskov G. K., Slinko M. G., Technology of sulfuric acid, M., 1950;
Boreskovs G.K., Katalīze sērskābes ražošanā, M. - L., 1954;
Amelin A. G., Yashke E. V., sērskābes ražošana, M., 1974;
Lukjanovs P. M., Īsa PSRS ķīmiskās rūpniecības vēsture, M., 1959.

I. K. Malina.

Šajā rakstā vai sadaļā tiek izmantots teksts

H2SO4, lat. Acidum sulfuricum ir spēcīga divbāziska skābe, kuras molārā masa ir aptuveni 98 g/mol.

Tīra sērskābe ir bezkrāsains, bez smaržas, kodīgs eļļains šķidrums ar blīvumu 1,84 g/cm3, kas 10,4°C temperatūrā pārvēršas cietā kristāliskā masā. Sērskābes ūdens šķīdumu viršanas temperatūra palielinās, palielinoties tā koncentrācijai, un sasniedz maksimumu, ja H2SO4 saturs ir aptuveni 98%.

Koncentrēta sērskābe ļoti spēcīgi reaģē ar ūdeni, jo hidrātu veidošanās dēļ izdalās liels daudzums siltuma (19 kcal uz molu skābes). Šī iemesla dēļ sērskābi vienmēr vajadzētu atšķaidīt, ielejot to ūdenī, nevis otrādi.

Sērskābe ir ļoti higroskopiska, tas ir, tā labi absorbē ūdens tvaikus no gaisa, tāpēc to var izmantot tādu gāzu žāvēšanai, kas ar to nereaģē. Higroskopiskums izskaidro arī organisko vielu, piemēram, cukura vai koksnes, pārogļošanos, ja tās tiek pakļautas koncentrētas sērskābes iedarbībai. Šajā gadījumā veidojas sērskābes hidrāti. Arī zemās nepastāvības dēļ to izmanto, lai izspiestu no to sāļiem citas, gaistošākas skābes.

Koncentrēta sērskābe ir spēcīgs oksidētājs. Tas oksidē metālus sprieguma virknē līdz sudrabam ieskaitot, un reakcijas produkti ir atkarīgi no tā īstenošanas apstākļiem un paša metāla aktivitātes. Tas veido divas sāļu sērijas: vidējus - sulfātus un skābos - hidrosulfātus, kā arī esterus.

Atšķaidīta sērskābe mijiedarbojas ar visiem metāliem, kas atrodas elektroķīmiskajā spriegumu virknē pa kreisi no ūdeņraža (H), izdaloties H2, oksidējošās īpašības tai nav raksturīgas.

Rūpniecībā sērskābi ražo ar divām metodēm: kontakta metodi, izmantojot cietos katalizatorus (kontaktus), un slāpekļa metodi ar slāpekļa oksīdiem. Izejvielas ir sērs, metālu sulfīdi utt. Atkarībā no tīrības un koncentrācijas tiek ražotas vairākas skābes kategorijas: akumulators (vistīrākais), tehniskais, tornis, vitriols, oleums (sērskābes anhidrīda šķīdums sērskābē).

Sērskābes pielietojums:

Minerālmēslu ražošana ir lielākā pielietojuma joma
elektrolīts svina akumulatoros
Sintētisko mazgāšanas līdzekļu, krāsvielu, plastmasu, fluorūdeņraža un citu reaģentu ražošana
Rūdu bagātināšana kalnrūpniecībā
Naftas produktu pārstrāde
Metālapstrāde, tekstila, ādas un citas nozares
Zāļu ražošana
Reģistrēts pārtikas rūpniecībā kā pārtikas piedeva E513
Rūpnieciskā organiskā sintēze

Sērskābes izmantošana rūpniecībā

Pārtikas rūpniecība ir pazīstama ar sērskābi pārtikas piedevas E513 veidā. Skābe darbojas kā emulgators. Šo pārtikas piedevu izmanto dzērienu ražošanā. Tas palīdz regulēt skābumu. Papildus pārtikai E513 ir daļa no minerālmēsliem. Sērskābes izmantošana rūpniecībā ir plaši izplatīta. Rūpnieciskajā organiskajā sintēzē sērskābi izmanto, lai veiktu šādas reakcijas: alkilēšana, dehidratācija, hidratācija. Ar šīs skābes palīdzību tiek atjaunots nepieciešamais sveķu daudzums uz filtriem, kas tiek izmantoti destilētā ūdens ražošanā.

Sērskābes izmantošana ikdienas dzīvē

Sērskābe mājās ir pieprasīta autobraucēju vidū. Automašīnas akumulatora elektrolīta šķīduma pagatavošanas procesu papildina sērskābes pievienošana. Strādājot ar šo skābi, jāatceras drošības noteikumi. Ja skābe nokļūst uz apģērba vai atklātas ādas, nekavējoties noskalojiet ar tekošu ūdeni. Sērskābi, kas izlijusi uz metāla, var neitralizēt ar kaļķi vai krītu. Uzpildot automašīnas akumulatoru, ir jāievēro noteikta secība: pakāpeniski pievienojiet ūdenim skābi, nevis otrādi. Kad ūdens reaģē ar sērskābi, šķidrums kļūst ļoti karsts, kas var izraisīt tā izšļakstīšanos. Tāpēc jābūt īpaši uzmanīgam, lai šķidrums nenokļūtu uz sejas vai acīm. Skābe jāuzglabā cieši noslēgtā traukā. Ir svarīgi, lai ķīmiskā viela būtu bērniem nepieejamā vietā.

Sērskābes izmantošana medicīnā

Sērskābes sāļus plaši izmanto medicīnā. Piemēram, magnija sulfātu cilvēkiem izraksta, lai panāktu caureju veicinošu efektu. Vēl viens sērskābes atvasinājums ir nātrija tiosulfāts. Zāles lieto kā pretlīdzekli šādu vielu ievadīšanas gadījumā: dzīvsudrabs, svins, halogēni, cianīds. Nātrija tiosulfātu kopā ar sālsskābi lieto dermatoloģisko slimību ārstēšanai. Profesors Demjanovičs ierosināja apvienot šīs divas zāles kašķa ārstēšanai. Nātrija tiosulfātu ūdens šķīduma veidā ievada cilvēkiem, kuri cieš no alerģiskām slimībām.

Magnija sulfātam ir plašas iespējas. Tāpēc to izmanto dažādu specialitāšu ārsti. Magnija sulfātu kā spazmolītisku līdzekli ievada pacientiem ar hipertensiju. Ja cilvēkam ir žultspūšļa slimības, viela tiek ievadīta iekšķīgi, lai uzlabotu žults sekrēciju. Sērskābes izmantošana medicīnā magnija sulfāta veidā ginekoloģiskajā praksē ir izplatīta. Ginekologi dzemdētājām palīdz, intramuskulāri ievadot magnija sulfātu, tādā veidā anestēzē dzemdības. Papildus visām iepriekš minētajām īpašībām magnija sulfātam ir pretkrampju iedarbība.

Sērskābes izmantošana ražošanā

Sērskābi, kuras izmantošanas jomas ir dažādas, izmanto arī minerālmēslu ražošanā. Ērtākai sadarbībai rūpnīcas, kas ražo sērskābi un minerālmēslus, galvenokārt atrodas tuvu viena otrai. Šis brīdis rada nepārtrauktu ražošanu.

Sērskābes izmantošana krāsvielu un sintētisko šķiedru ražošanā ir otra izplatītākā pēc minerālmēslu ražošanas. Daudzas nozares dažos ražošanas procesos izmanto sērskābi. Sērskābes izmantošana ir radījusi pieprasījumu ikdienas dzīvē. Cilvēki izmanto ķīmisko vielu, lai apkalpotu savas automašīnas. Jūs varat iegādāties sērskābi veikalos, kas specializējas ķīmisko vielu pārdošanā, ieskaitot mūsu saiti. Sērskābe tiek transportēta saskaņā ar šādu kravu pārvadāšanas noteikumiem. Dzelzceļa vai autotransports skābi transportē atbilstošos konteineros. Pirmajā gadījumā tvertne darbojas kā konteiners, otrajā - muca vai konteiners.

Lietojumprogrammas īpašības un bioloģiskā bīstamība

Sērskābe un tai tuvi produkti ir ārkārtīgi toksiskas vielas, kurām ir piešķirta II bīstamības klase. To tvaiki iedarbojas uz elpceļiem, ādu, gļotādu, izraisa apgrūtinātu elpošanu, klepu, bieži – laringītu, traheītu, bronhītu. Maksimāli pieļaujamā sērskābes tvaiku koncentrācija ražošanas telpu darba zonas gaisā ir 1 mg/m3. Cilvēki, kas strādā ar toksiskām skābēm, tiek nodrošināti ar kombinezonu un individuālajiem aizsardzības līdzekļiem. Koncentrēta sērskābe, ja ar to rīkojas neuzmanīgi, var izraisīt ķīmiskus apdegumus.

Ja sērskābe tiek uzņemta, tūlīt pēc norīšanas parādās asas sāpes mutē un visā gremošanas traktā, spēcīga vemšana, kas vispirms sajaucas ar sarkanām asinīm un pēc tam ar brūnām masām. Vienlaikus ar vemšanu sākas spēcīgs klepus. Attīstās ass balsenes un balss saišu pietūkums, kas izraisa nopietnas elpošanas grūtības. Acu zīlītes paplašinās, un sejas āda iegūst tumši zilu krāsu. Ir sirdsdarbības kritums un pavājināšanās. Nāve iestājas pie 5 miligramu devas. Saindēšanās ar sērskābi gadījumā nepieciešama steidzama kuņģa skalošana un magnija uzņemšana.

Sērskābe- divvērtīgā skābe, kas izskatās kā eļļains šķidrums, un tai nav smaržas. Ķīmiskā viela kristalizējas +10 °C temperatūrā. Sērskābe iegūst cietu agregātstāvokli, kad tā atrodas vidē ar temperatūru -20 ° C. Sērskābei reaģējot ar ūdeni, izdalās liels daudzums siltuma. Sērskābes pielietošanas jomas: rūpniecība, medicīna, tautsaimniecība.

Sērskābes izmantošana rūpniecībā

Sērskābes izmantošana ikdienas dzīvē

Sērskābes izmantošana medicīnā

Sērskābes izmantošana ražošanā

Sērskābes izmantošana krāsvielu un sintētisko šķiedru ražošanā ir otra izplatītākā pēc minerālmēslu ražošanas. Daudzas nozares dažos ražošanas procesos izmanto sērskābi. Sērskābes izmantošana ir radījusi pieprasījumu ikdienas dzīvē. Cilvēki izmanto ķīmisko vielu, lai apkalpotu savas automašīnas. Sērskābi ir iespējams iegādāties veikalos, kas specializējas ķīmisko vielu pārdošanā, tostarp mūsu saitē. Sērskābe tiek transportēta saskaņā ar šādu kravu pārvadāšanas noteikumiem. Dzelzceļa vai autotransports skābi transportē atbilstošos konteineros. Pirmajā gadījumā tvertne darbojas kā konteiners, otrajā - muca vai konteiners.

Mūsdienās sērskābi ražo galvenokārt ar divām rūpnieciskām metodēm: kontakta un slāpekļa. Kontaktu metode ir progresīvāka, un Krievijā to izmanto plašāk nekā slāpekļa metodi, tas ir, torņa metodi.

Sērskābes ražošana sākas ar sēru saturošu izejvielu dedzināšanu, piemēram, speciālās pirīta krāsnīs tiek iegūta tā sauktā grauzdēšanas gāze, kas satur aptuveni 9% sēra dioksīda. Šis posms ir vienāds gan kontakta, gan slāpekļa metodēm.

Pēc tam iegūtais sēra anhidrīds ir jāoksidē par sēra anhidrīdu. Tomēr vispirms tas ir jāattīra no vairākiem piemaisījumiem, kas traucē turpmākajam procesam. Cepšanas gāze tiek attīrīta no putekļiem elektrostatiskajos nogulsnēs vai ciklona aparātos un pēc tam tiek ievadīta cietas kontaktmasas saturošā ierīcē, kur sēra dioksīds SO 2 tiek oksidēts par sēra anhidrīdu SO 3 .

Šī eksotermiskā reakcija ir atgriezeniska - temperatūras paaugstināšanās noved pie izveidotā sērskābes anhidrīda sadalīšanās. No otras puses, temperatūrai pazeminoties, tiešās reakcijas ātrums ir ļoti zems. Tāpēc temperatūra kontakta aparātā tiek uzturēta 480°C robežās, regulējot tā gāzu maisījuma caurlaidības ātrumu.

Nākotnē ar kontakta metodi to veido, savienojot sērskābes anhidrīdu ar ūdeni.

Slāpekļa metodi raksturo tas, ka tā tiek oksidēta.Sērskābes ražošanu ar šo metodi izraisa sērskābes veidošanās, mijiedarbojoties no grauzdēšanas gāzes ar ūdeni. Tālāk iegūtā sērskābe tiek oksidēta ar slāpekļskābi, kas izraisa slāpekļa monoksīda un sērskābes veidošanos.

Šis reakcijas maisījums tiek ievadīts īpašā tornī. Vienlaikus, regulējot gāzes plūsmu, tiek nodrošināts, ka gāzu maisījums, kas nonāk absorbcijas tornī, satur slāpekļa dioksīdu un monoksīdu attiecībā 1:1, kas nepieciešams slāpekļa anhidrīda iegūšanai.

Visbeidzot, sērskābes un slāpekļa anhidrīda mijiedarbība rada NOHSO 4 - nitrozilsērskābi.

Iegūtā nitrozilsērskābe tiek ievadīta ražošanas tornī, kur tā, sadaloties ar ūdeni, izdala slāpekļa anhidrīdu:

2NOHS04 + H2O \u003d N2O3 + 2H2SO4,

kas oksidē tornī izveidojušos sērskābi.

Reakcijas rezultātā izdalītais slāpekļa oksīds atgriežas oksidējošā tornī un ieiet jaunā ciklā.

Pašlaik Krievijā sērskābi ražo galvenokārt ar kontakta metodi. Slāpekļa metodi izmanto reti.

Sērskābes pielietojums ir ļoti plašs un daudzveidīgs.

Lielākā daļa no tā nonāk ķīmisko šķiedru un minerālmēslu ražošanā, tas ir nepieciešams zāļu un krāsvielu ražošanā. Ar sērskābes palīdzību tiek iegūti etilspirti un citi spirti, mazgāšanas līdzekļi un pesticīdi.

Tās šķīdumus izmanto tekstilrūpniecībā un pārtikas rūpniecībā, nitrēšanas procesos, sērskābes akumulatoru skābes ražošanā, kas kalpo kā elektrolīts ieliešanai svina-skābes akumulatoros, ko plaši izmanto transportā.