Kwas siarkowy i jego właściwości chemiczne. Właściwości utleniające kwasu siarkowego

Przemysłowa produkcja kwasu siarkowego rozpoczęła się w XV wieku - wtedy substancję tę nazwano „witriolem”. Dziś jest to pożądana substancja, która znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle. Jeśli u zarania odkrycia kwasu siarkowego całe zapotrzebowanie ludzkości na tę substancję wynosiło kilkadziesiąt litrów, dziś rachunek sięga milionów ton rocznie.

Czysty kwas siarkowy (formuła H2SO4) o stężeniu 100% jest gęstą, bezbarwną cieczą. Jego główną właściwością jest wysoka higroskopijność, której towarzyszy duże wydzielanie ciepła. Skoncentrowane roztwory zawierają roztwory od 40% - mogą rozpuszczać pallad lub srebro. Przy niższym stężeniu substancja jest mniej aktywna i reaguje np. z miedzią czy mosiądzem.

H2SO4 występuje w czystej postaci w naturze. Na przykład w Martwym Jeziorze na Sycylii z dna sączy się kwas siarkowy: w tym przypadku piryt z skorupa Ziemska. Ponadto małe krople kwasu siarkowego często trafiają do ziemskiej atmosfery po dużych erupcjach wulkanicznych, w którym to przypadku H2SO4 może powodować znaczące zmiany klimatyczne.

Otrzymywanie kwasu siarkowego.

Pomimo obecności kwasu siarkowego w przyrodzie, większość z niego jest produkowana sposób przemysłowy.

Najczęstszym dzisiaj jest metoda kontaktu produkcja: zmniejsza szkody dla środowisko i zdobądź produkt, który jest najbardziej odpowiedni dla wszystkich konsumentów. Mniej popularna jest metoda produkcji azotanów, która polega na utlenianiu tlenkiem azotu.

Następujące substancje działają jako surowce w produkcji kontaktowej:

• Siarka;
• piryt (piryty siarkowe);
• tlenek wanadu (stosowany jako katalizator);
• siarczki różnych metali;
• siarkowodór.

Przed rozpoczęciem proces produkcji przygotowywane są surowce, podczas których najpierw kruszy się piryt w specjalnych kruszarkach. Pozwala to na przyspieszenie reakcji dzięki zwiększeniu obszaru kontaktu substancji aktywnych. Następnie piryt jest oczyszczany: w tym celu zanurza się go w dużych pojemnikach z wodą, podczas gdy zanieczyszczenia i skała płonna wypływają na powierzchnię, po czym są usuwane.

Samą produkcję można podzielić na kilka etapów:

1. Oczyszczony piryt po zmieleniu jest ładowany do pieca, gdzie jest wypalany w temperaturze do 800 stopni. Od dołu powietrze jest doprowadzane do komory na zasadzie przeciwprądu, dzięki czemu otwór znajduje się w stanie zawieszonym. Wcześniej takie wypalanie odbywało się w ciągu kilku godzin, ale teraz proces trwa kilka sekund. Powstające w procesie prażenia odpady w postaci tlenku żelaza są usuwane i wysyłane do zakładów hutniczych. Podczas wypalania uwalniane są gazy SO2 i O2 oraz para wodna. Po oczyszczeniu z najmniejszych cząstek i pary wodnej uzyskuje się tlen i czysty tlenek siarki.
2. W drugim etapie zachodzi egzotermiczna reakcja pod ciśnieniem, w której uczestniczy katalizator wanadowy. Reakcja zaczyna się w temperaturze 420 stopni, ale dla większej wydajności można ją podnieść do 550 stopni. Podczas reakcji zachodzi katalityczne utlenianie i SO2 przekształca się w SO
3. Trzeci etap produkcji to absorpcja SO3 w wieży absorpcyjnej, w wyniku czego powstaje oleum H2SO4, które jest napełniane do zbiorników i wysyłane do konsumentów. Nadmiar ciepła podczas produkcji jest wykorzystywany do ogrzewania.

W Rosji rocznie produkuje się około 10 milionów ton H2SO4. Jednocześnie głównymi producentami są firmy będące jednocześnie jej głównymi odbiorcami. Zasadniczo są to przedsiębiorstwa produkujące nawozy mineralne, na przykład Ammophos, Balakovo Mineral Fertilizers. Ponieważ piryt, który jest głównym surowcem, jest produktem odpadowym przedsiębiorstw uszlachetniających, jego dostawcami są zakłady uszlachetniania Talnakh i Norylsk.

Na świecie liderami w produkcji H2SO4 są Chiny i Stany Zjednoczone, które rocznie produkują odpowiednio 60 i 30 mln ton tej substancji.

Zastosowanie kwasu siarkowego.

Światowy przemysł rocznie zużywa około 200 milionów ton kwasu siarkowego do produkcji wielu rodzajów produktów. Pod względem zastosowania przemysłowego zajmuje pierwsze miejsce wśród wszystkich kwasów.

1. Produkcja nawozów. Głównym konsumentem kwasu siarkowego (około 40%) jest produkcja nawozów. Dlatego przy zakładach produkujących nawozy budowane są zakłady produkujące H2SO4. Czasami są to części tego samego przedsiębiorstwa o wspólnym cyklu produkcyjnym. W tej produkcji używany jest czysty kwas o stężeniu 100%. Do produkcji tony superfosfatu, czyli ammofosu, najczęściej używanego w rolnictwo zajmuje około 600 litrów kwasu siarkowego.
2. Oczyszczanie węglowodorów. Produkcja benzyny, nafty, oleje mineralne również nie obejdzie się bez kwasu siarkowego. Przemysł ten zużywa również około 30% całego H2SO4 produkowanego na świecie, który w tym przypadku służy do oczyszczania w procesie rafinacji ropy naftowej. Oczyszcza również studnie podczas wydobycia ropy naftowej i zwiększa liczbę oktanową paliwa.
3. Metalurgia. Kwas siarkowy stosowany w metalurgii do czyszczenia metalowa blacha, drut i wszelkiego rodzaju półfabrykaty z rdzy, zgorzeliny, a także do renowacji aluminium w produkcji metali nieżelaznych. Służy do wytrawiania powierzchni metalowych przed powlekaniem ich niklem, chromem lub miedzią.
4. Przemysł chemiczny. Za pomocą H2SO4 powstaje wiele związków organicznych i nieorganicznych: kwas fosforowy, fluorowodorowy i inne, siarczan glinu, który jest stosowany w przemysł celulozowo-papierniczy. Bez niego nie da się wyprodukować alkoholu etylowego, leków, detergenty, insektycydy i inne substancje.

Zakres H2SO4 jest naprawdę ogromny i nie sposób wymienić wszystkich sposobów jego przemysłowego wykorzystania. Wykorzystywany jest również w uzdatnianiu wody, produkcji barwników, jako emulgator w przemyśle spożywczym, w syntezie materiałów wybuchowych oraz do wielu innych celów.

Kwasy to związki chemiczne składające się z atomów wodoru i reszt kwasowych, na przykład SO4, SO3, PO4 itp. Są nieorganiczne i organiczne. Te pierwsze obejmują kwas solny, fosforowy, siarczkowy, azotowy, siarkowy. Do drugiego - octowy, palmitynowy, mrówkowy, stearynowy itp.

Co to jest kwas siarkowy

Kwas ten składa się z dwóch atomów wodoru i reszty kwasowej SO4. Posiada formułę H2SO4.

Kwas siarkowy lub, jak to się nazywa, siarczan, odnosi się do nieorganicznych kwasów dwuzasadowych zawierających tlen. Substancja ta jest uważana za jedną z najbardziej agresywnych i aktywnych chemicznie. W większości reakcji chemicznych działa jako środek utleniający. Kwas ten może być stosowany w postaci stężonej lub rozcieńczonej, w tych dwóch przypadkach ma nieco inny charakter Właściwości chemiczne.

Właściwości fizyczne

Kwas siarkowy w normalnych warunkach ma stan ciekły, jego temperatura wrzenia wynosi około 279,6 stopni Celsjusza, temperatura zamarzania, gdy zamienia się w stałe kryształy, wynosi około -10 stopni na sto procent i około -20 na 95 procent.

Czysty 100% kwas siarczanowy jest oleisty płynna substancja bezwonny i bezbarwny, który ma prawie dwukrotnie większą gęstość niż woda - 1840 kg/m3.

Właściwości chemiczne kwasu siarczanowego

Kwas siarkowy reaguje z metalami, ich tlenkami, wodorotlenkami i solami. Rozcieńczony wodą w różnych proporcjach może zachowywać się różnie, dlatego przyjrzyjmy się bliżej właściwościom stężonego i słabego roztworu kwasu siarkowego.

stężony roztwór kwasu siarkowego

Za stężony roztwór uważa się roztwór zawierający od 90 procent kwasu siarczanowego. Taki roztwór kwasu siarkowego może reagować nawet z niewielką ilością metale aktywne, a także z niemetalami, wodorotlenkami, tlenkami, solami. Właściwości takiego roztworu kwasu siarczanowego są zbliżone do właściwości stężonego kwasu azotanowego.

Interakcja z metalami

Podczas reakcji chemicznej stężonego roztworu kwasu siarczanowego z metalami znajdującymi się na prawo od wodoru w elektrochemicznej serii napięć metali (czyli nie najbardziej aktywnych) powstają następujące substancje: siarczan metalu, z którym zachodzi interakcja, woda i dwutlenek siarki. Do metali, w wyniku interakcji, z którymi powstają wymienione substancje, należą miedź (cuprum), rtęć, bizmut, srebro (argentum), platyna i złoto (aurum).

Interakcja z metalami nieaktywnymi

W przypadku metali znajdujących się na lewo od wodoru w szeregu napięć, stężony kwas siarkowy zachowuje się nieco inaczej. W wyniku takiej reakcji chemicznej powstają następujące substancje: siarczan określonego metalu, siarkowodór lub czysta siarka i woda. Do metali, z którymi zachodzi taka reakcja, należą również żelazo (ferum), magnez, mangan, beryl, lit, bar, wapń i wszystkie inne znajdujące się w szeregu napięć na lewo od wodoru, z wyjątkiem aluminium, chromu, nikiel i tytan - z nimi stężony kwas siarczanowy nie reaguje.

Interakcja z niemetalami

Substancja ta jest silnym środkiem utleniającym, dlatego może uczestniczyć w reakcjach chemicznych redoks z niemetalami, takimi jak np. węgiel (węgiel) i siarka. W wyniku takich reakcji woda jest koniecznie uwalniana. Po dodaniu tej substancji do węgla uwalniane są również dwutlenek węgla i dwutlenek siarki. A jeśli dodasz kwas do siarki, otrzymasz tylko dwutlenek siarki i wodę. W takiej reakcji chemicznej kwas siarczanowy pełni rolę środka utleniającego.

Interakcja z substancjami organicznymi

Wśród reakcji kwasu siarkowego z substancjami organicznymi można wyróżnić karbonizację. Taki proces zachodzi, gdy dana substancja zderza się z papierem, cukrem, włóknami, drewnem itp. W tym przypadku i tak uwalniany jest węgiel. Węgiel powstały podczas reakcji może częściowo oddziaływać w nadmiarze z kwasem siarkowym. Zdjęcie przedstawia reakcję cukru z roztworem kwasu siarczanowego o średnim stężeniu.

Reaguje z solami

Również stężony roztwór H2SO4 reaguje z suchymi solami. W tym przypadku zachodzi standardowa reakcja wymiany, w której powstaje siarczan metalu, który był obecny w strukturze soli, oraz kwas z pozostałością, który był w składzie soli. Jednak stężony kwas siarkowy nie reaguje z roztworami soli.

Interakcja z innymi substancjami

Również ta substancja może reagować z tlenkami metali i ich wodorotlenkami, w tych przypadkach zachodzą reakcje wymiany, w pierwszym uwalnia się siarczan metalu i woda, w drugim - to samo.

Właściwości chemiczne słabego roztworu kwasu siarczanowego

Rozcieńczony kwas siarkowy reaguje z wieloma substancjami i ma takie same właściwości jak wszystkie kwasy. W przeciwieństwie do skoncentrowanego oddziałuje tylko z metalami aktywnymi, czyli tymi, które znajdują się na lewo od wodoru w szeregu napięć. W tym przypadku zachodzi taka sama reakcja podstawienia, jak w przypadku dowolnego kwasu. To uwalnia wodór. Również taki kwaśny roztwór oddziałuje z roztworami soli, w wyniku czego zachodzi reakcja wymiany, omówiona już powyżej, z tlenkami - podobnie jak stężone, z wodorotlenkami - też tak samo. Oprócz zwykłych siarczanów istnieją również wodorosiarczany, które są produktem oddziaływania wodorotlenku i kwasu siarkowego.

Jak sprawdzić, czy roztwór zawiera kwas siarkowy lub siarczany?

Aby ustalić, czy te substancje są obecne w roztworze, stosuje się specjalną reakcję jakościową dla jonów siarczanowych, która pozwala się dowiedzieć. Polega na dodaniu do roztworu baru lub jego związków. W rezultacie może powstać osad biały kolor(siarczan baru), wskazujący na obecność siarczanów lub kwasu siarkowego.

Jak powstaje kwas siarkowy?

Najpopularniejszą metodą przemysłowej produkcji tej substancji jest jej ekstrakcja z pirytu żelazowego. Proces ten przebiega w trzech etapach, z których każdy jest pewien Reakcja chemiczna. Rozważmy je. Najpierw do pirytu dodawany jest tlen, w wyniku czego powstaje tlenek żelaza i dwutlenek siarki, który jest wykorzystywany do dalszych reakcji. Ta interakcja zachodzi w wysokiej temperaturze. Następnie następuje etap, w którym przez dodanie tlenu w obecności katalizatora, którym jest tlenek wanadu, otrzymuje się trójtlenek siarki. Teraz, na ostatnim etapie, do powstałej substancji dodaje się wodę i otrzymuje się kwas siarczanowy. Jest to najczęstszy proces przemysłowej ekstrakcji kwasu siarczanowego, jest on stosowany najczęściej, ponieważ najbardziej dostępnym surowcem nadającym się do syntezy substancji opisanej w tym artykule jest piryt. Otrzymany takim procesem kwas siarkowy znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu – zarówno w przemyśle chemicznym, jak i w wielu innych, np. w rafinacji ropy naftowej, przeróbce rudy itp. Jest również często wykorzystywany w technologii wytwarzania wielu włókien syntetycznych.

DEFINICJA

bezwodny Kwas siarkowy jest ciężki lepka ciecz, który łatwo miesza się z wodą w dowolnej proporcji: oddziaływanie charakteryzuje się wyjątkowo dużym efektem egzotermicznym (~880 kJ/mol przy nieskończonym rozcieńczeniu) i może prowadzić do wybuchowego wrzenia i rozpryskiwania się mieszaniny w przypadku dodania wody do kwasu; Dlatego tak ważne jest, aby zawsze używać Odwrotna kolejność w przygotowaniu roztworów i powoli i mieszając dodawać kwas do wody.

Niektóre właściwości fizyczne kwasu siarkowego podano w tabeli.

Bezwodny H 2 SO 4 jest niezwykłym związkiem o niezwykle wysokiej stałej dielektrycznej i bardzo wysokiej przewodności elektrycznej, co wynika z autodysocjacji jonowej (autoprotolizy) związku, a także mechanizmu przewodzenia przez przekaźnik przeniesienia protonu, który zapewnia przepływ prąd elektryczny przez lepką ciecz duża liczba wiązania wodorowe.

Tabela 1. Właściwości fizyczne Kwas Siarkowy.

Uzyskiwanie kwasu siarkowego

Kwas siarkowy jest najważniejszą przemysłową substancją chemiczną i najtańszą produkowaną w duża objętość kwasy w dowolnym kraju świata.

Stężony kwas siarkowy („olej witriolowy”) został po raz pierwszy uzyskany przez ogrzewanie „zielonego witriolu” FeSO 4 × nH 2 O i zużyty w w dużych ilościach aby otrzymać Na 2 SO 4 i NaCl.

Nowoczesny proces wytwarzania kwasu siarkowego wykorzystuje katalizator składający się z tlenku wanadu(V) z dodatkiem siarczanu potasu na nośniku z dwutlenku krzemu lub ziemi okrzemkowej. Dwutlenek siarki SO 2 otrzymuje się przez spalanie czystej siarki lub przez prażenie rudy siarczkowej (przede wszystkim pirytu lub rud Cu, Ni i Zn) w procesie ekstrakcji tych metali.Następnie SO 2 jest utleniany do trójtlenku, a następnie kwas siarkowy jest uzyskiwany rozpuszczanie w wodzie:

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).

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego

Kwas siarkowy jest silnym kwasem dwuzasadowym. W pierwszym etapie w roztworach o niskim stężeniu dysocjuje prawie całkowicie:

H 2SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

Dysocjacja na drugim etapie

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

w mniejszym stopniu. Stała dysocjacji kwasu siarkowego w drugim etapie, wyrażona aktywnością jonów, K 2 = 10 -2.

Jako kwas dwuzasadowy kwas siarkowy tworzy dwie serie soli: średnią i kwasową. Średnie sole kwasu siarkowego nazywane są siarczanami, a sole kwasowe nazywane są wodorosiarczanami.

Kwas siarkowy łapczywie pochłania parę wodną i dlatego jest często używany do osuszania gazów. Zdolność do wchłaniania wody wyjaśnia również zwęglenie wielu substancji organicznych, zwłaszcza tych należących do klasy węglowodanów (błonnik, cukier itp.), pod wpływem stężonego kwasu siarkowego. Kwas siarkowy usuwa wodór i tlen z węglowodanów, które tworzą wodę, a węgiel jest uwalniany w postaci węgla.

Stężony kwas siarkowy, szczególnie gorący, jest silnym utleniaczem. Utlenia HI i HBr (ale nie HCl) do wolnych halogenów, węgla do CO 2 , siarki do SO 2 . Reakcje te wyrażają równania:

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

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

C + 2H2SO4 \u003d CO2 + 2SO2 + 2H2O;

S + 2H2SO4 \u003d 3SO2 + 2H2O.

Oddziaływanie kwasu siarkowego z metalami przebiega różnie w zależności od jego stężenia. Rozcieńczony kwas siarkowy utlenia się swoim jonem wodorowym. Dlatego oddziałuje tylko z tymi metalami, które znajdują się w szeregu napięć tylko do wodoru, na przykład:

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

Jednak ołów nie rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie, ponieważ powstała sól PbSO4 jest nierozpuszczalna.

Stężony kwas siarkowy jest środkiem utleniającym ze względu na siarkę (VI). Utlenia metale w szeregu napięciowym do srebra włącznie. Produkty jego redukcji mogą być różne w zależności od aktywności metalu i warunków (stężenie kwasu, temperatura). Podczas interakcji z nieaktywnymi metalami, takimi jak miedź, kwas jest redukowany do SO 2:

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

Podczas interakcji z bardziej aktywnymi metalami produktami redukcji mogą być zarówno dwutlenek, jak i wolna siarka i siarkowodór. Na przykład podczas interakcji z cynkiem mogą wystąpić reakcje:

Zn + 2H2SO4 \u003d ZnSO4 + SO2 + 2H2O;

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O;

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

Zastosowanie kwasu siarkowego

Stosowanie kwasu siarkowego różni się w zależności od kraju iz dekady na dekadę. Tak więc np. w USA głównym obszarem zużycia H 2 SO 4 jest produkcja nawozów (70%), a następnie produkcja chemiczna, metalurgia, rafinacja ropy naftowej (~5% na każdym obszarze). W Wielkiej Brytanii rozkład zużycia według przemysłu jest inny: tylko 30% produkowanego H 2 SO 4 jest wykorzystywane do produkcji nawozów, ale 18% trafia do farb, pigmentów i półproduktów barwników, 16% do produkcji chemicznej, 12% do mydła i detergentów, 10% do produkcji włókien naturalnych i sztucznych, a 2,5% do hutnictwa.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Zadanie	Określić masę kwasu siarkowego, jaką można otrzymać z jednej tony pirytu, jeśli wydajność tlenku siarki (IV) w reakcji prażenia wynosi 90%, a tlenku siarki (VI) w katalitycznym utlenianiu siarki (IV) wynosi 95% teorii.
Rozwiązanie	Napiszmy równanie reakcji na wypalanie pirytu: 4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2. Oblicz ilość substancji pirytowej: n(FeS 2) = m(FeS 2) / M(FeS 2); M (FeS 2) \u003d Ar (Fe) + 2 × Ar (S) \u003d 56 + 2 × 32 \u003d 120 g / mol; n (FeS 2) \u003d 1000 kg / 120 \u003d 8,33 kmol. Ponieważ w równaniu reakcji współczynnik dla dwutlenku siarki jest dwukrotnie większy niż współczynnik dla FeS 2, teoretycznie możliwa ilość substancji tlenku siarki (IV) wynosi: n (SO 2) teorie \u003d 2 × n (FeS 2) \u003d 2 × 8,33 \u003d 16,66 kmol. I praktycznie ilość uzyskanego mola tlenku siarki (IV) wynosi: n (SO 2) pract \u003d η × n (SO 2) teor \u003d 0,9 × 16,66 \u003d 15 kmol. Napiszmy równanie reakcji utleniania tlenku siarki (IV) do tlenku siarki (VI): 2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3. Teoretycznie możliwa ilość substancji tlenku siarki (VI) wynosi: n(SO 3) teor \u003d n (SO 2) pract \u003d 15 kmol. A praktycznie ilość uzyskanego mola tlenku siarki (VI) wynosi: n(SO 3) praktyka \u003d η × n (SO 3) teor \u003d 0,5 × 15 \u003d 14,25 kmol. Piszemy równanie reakcji na produkcję kwasu siarkowego: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4. Znajdź ilość substancji kwasu siarkowego: n (H 2 SO 4) \u003d n (SO 3) praktyka \u003d 14,25 kmol. Wydajność reakcji wynosi 100%. Masa kwasu siarkowego to: m (H 2 SO 4) \u003d n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4); M(H2SO4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 g/mol; m (H 2 SO 4) \u003d 14,25 × 98 \u003d 1397 kg.
Odpowiedź	Masa kwasu siarkowego wynosi 1397 kg

Kwas siarkowy, H2SO4, mocny kwas dwuzasadowy odpowiadający najwyższemu stopniowi utlenienia siarki (+6). W normalnych warunkach - ciężki oleisty płyn, bezbarwny i bezwonny. W inżynierii kwas siarkowy nazywa się jego mieszaninami zarówno z wodą, jak i bezwodnikiem siarkowym. Jeżeli stosunek molowy SO3:H2O jest mniejszy niż 1, to jest to wodny roztwór kwasu siarkowego, jeśli większy niż 1, to jest to roztwór SO3 w kwasie siarkowym.

Naturalne złoża rodzimej siarki są stosunkowo niewielkie. Całkowita zawartość siarki w skorupie ziemskiej wynosi 0,1%. Siarka znajduje się w ropie, węglu, gazach palnych i spalinach. Siarka najczęściej występuje w przyrodzie w postaci związków z cynkiem, miedzią i innymi metalami. Należy zauważyć, że udział pirytów i siarki w ogólnym bilansie surowców kwasu siarkowego sukcesywnie maleje, a udział siarki ekstrahowanej z różnych odpadów stopniowo wzrasta. Bardzo duże są możliwości pozyskiwania kwasu siarkowego z odpadów. Wykorzystanie gazów odlotowych z hutnictwa metali nieżelaznych umożliwia uzyskanie bez specjalnych kosztów instalacji kwasu siarkowego do wypalania surowców zawierających siarkę.

Właściwości fizyczne i chemiczne kwasu siarkowego

100% H2SO4 (SO3 x H2O) to monohydrat. Związek nie dymi, w skoncentrowanej formie nie niszczy metali żelaznych, będąc jednym z najsilniejszych kwasów;

• substancja działa szkodliwie na tkanki roślinne i zwierzęce, odbierając im wodę, w wyniku czego ulegają zwęgleniu.
• krystalizuje w 10,45"C;
• kip 296,2 "C;
• gęstość 1,9203 g/cm3;
• pojemność cieplna 1,62 J/g.

Kwas siarkowy miesza się z H2O i SO3 w dowolnym stosunku, tworząc związki:

• H2SO4 x 4 H2O (temperatura topnienia - 28,36"C),
• H2SO4 x 3 H2O (temperatura topnienia - 36,31"C),
• H2SO4 x 2 H2O (temperatura topnienia - 39,60"C),
• H2SO4 x H2O (temperatura topnienia - 8,48"C),
• H2SO4 x SO3 (H2S2O7 - kwas disiarkowy lub pirosiarkowy, t.t. 35,15 "C) - oleum,
• H2SO x 2 SO3 (H2S3O10 - kwas trisiarkowy, t.t. 1,20 "C).

Gdy wodne roztwory kwasu siarkowego zawierające do 70% H2SO4 są podgrzewane i gotowane, tylko para wodna jest uwalniana do fazy gazowej. Pary kwasu siarkowego pojawiają się również nad bardziej stężonymi roztworami. Roztwór 98,3% H2SO4 (mieszanina azeotropowa) jest całkowicie destylowany we wrzeniu (336,5 "C). Kwas siarkowy zawierający ponad 98,3% H2SO4 uwalnia opary SO3 po podgrzaniu.
Stężony kwas siarkowy jest silnym środkiem utleniającym. Utlenia HI i HBr do wolnych halogenów. Po podgrzaniu utlenia wszystkie metale z wyjątkiem metali Au i platyny (z wyjątkiem Pd). Na zimno stężony kwas siarkowy pasywuje wiele metali, w tym Pb, Cr, Ni, stal, żeliwo. Rozcieńczony kwas siarkowy reaguje ze wszystkimi metalami (z wyjątkiem Pb) poprzedzającymi wodór w szeregu napięć, na przykład: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

W jaki sposób mocny kwas H2SO4 wypiera słabsze kwasy z ich soli, np. kwas borowy z boraksu:

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

a po podgrzaniu wypiera bardziej lotne kwasy, na przykład:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3.

Kwas siarkowy usuwa chemicznie związaną wodę ze związków organicznych zawierających grupy hydroksylowe - OH. Odwodnienie alkoholu etylowego w obecności stężonego kwasu siarkowego prowadzi do wytworzenia etylenu lub eteru dietylowego. Zwęglenie cukru, celulozy, skrobi i innych węglowodanów w kontakcie z kwasem siarkowym tłumaczy się również ich odwodnieniem. Jako dwuzasadowy kwas siarkowy tworzy dwa rodzaje soli: siarczany i wodorosiarczany.

Temperatura zamarzania kwasu siarkowego:
stężenie, %	temperatura zamarzania, „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

Surowce do produkcji kwasu siarkowego

Surowcami do produkcji kwasu siarkowego mogą być: siarka, piryt siarki FeS2, spaliny z utleniającego prażenia rud siarczkowych Zn, Cu, Pb oraz inne metale zawierające SO2. W Rosji główną ilość kwasu siarkowego uzyskuje się z pirytów siarkowych. FeS2 jest spalany w piecach, gdzie znajduje się w stanie złoża fluidalnego. Osiąga się to poprzez szybkie przedmuchiwanie powietrza przez warstwę drobno zmielonych pirytów. Powstała mieszanina gazów zawiera SO2, O2, N2, zanieczyszczenia SO3, pary H2O, As2O3, SiO2 i inne oraz zawiera dużo pyłu żużlowego, z którego gazy są oczyszczane w elektrofiltrach.

Metody wytwarzania kwasu siarkowego

Kwas siarkowy pozyskiwany jest z SO2 na dwa sposoby: podazotowy (wieżowy) i kontaktowy.

metoda azotowa

Przeróbka SO2 na kwas siarkowy metodą azotową odbywa się w wieżach produkcyjnych - zbiornikach cylindrycznych (o wysokości 15 m i więcej) wypełnionych wypełnieniem z pierścieni ceramicznych. Z góry w kierunku strumienia gazu rozpylana jest „nitroza” – rozcieńczony kwas siarkowy zawierający kwas nitrozylosiarkowy NOOSO3H, otrzymany w wyniku reakcji:

N2O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O.

Utlenianie SO2 przez tlenki azotu następuje w roztworze po jego wchłonięciu przez nitrozę. Nitroza jest hydrolizowana przez wodę:

NOOSO3H + H2O = H2SO4 + HNO2.

Dwutlenek siarki wchodzący do wież tworzy z wodą kwas siarkowy:

SO2 + H2O = H2SO3.

Oddziaływanie HNO2 i H2SO3 prowadzi do produkcji kwasu siarkowego:

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

Uwolniony NO jest przekształcany w wieży oksydacyjnej w N2O3 (a dokładniej w mieszaninę NO + NO2). Stamtąd gazy trafiają do wież absorpcyjnych, gdzie z góry dostarczany jest kwas siarkowy. Powstaje nitroza, która jest pompowana do wież produkcyjnych. W ten sposób zapewniona jest ciągłość produkcji i cykl tlenków azotu. Ich nieuniknione straty wraz ze spalinami uzupełnia dodatek HNO3.

Kwas siarkowy otrzymany metodą azotową ma niewystarczająco wysokie stężenie i zawiera szkodliwe zanieczyszczenia (na przykład As). Jego wytwarzaniu towarzyszy uwalnianie do atmosfery tlenków azotu („lisi ogon”, tak nazwany od koloru NO2).

kontakt sposób

Zasadę metody kontaktowej wytwarzania kwasu siarkowego odkrył w 1831 r. P. Philips (Wielka Brytania). Pierwszym katalizatorem była platyna. Koniec XIX - początek XX wieku. odkryto przyspieszenie utleniania SO2 do SO3 przez bezwodnik wanadu V2O5. Szczególnie ważną rolę w badaniu działania katalizatorów wanadowych i ich selekcji odegrały badania radzieckich naukowców A. E. Adadurowa, G. K. Boreskowa i F. N. Juszkiewicza.

Nowoczesne instalacje kwasu siarkowego budowane są do pracy metodą kontaktową. Podstawą katalizatora są tlenki wanadu z dodatkami SiO2, Al2O3, K2O, CaO, BaO w różnych proporcjach. Wszystkie masy kontaktowe wanadowe wykazują swoją aktywność dopiero w temperaturze nie niższej niż ~420 ° C. W aparacie kontaktowym gaz zwykle przechodzi 4 lub 5 warstw masy kontaktowej. Przy produkcji kwasu siarkowego metodą kontaktową prażenie gaz jest wstępnie oczyszczany z zanieczyszczeń zatruwających katalizator pozostałości pyłu są usuwane w wieżach myjących nawadnianych kwasem siarkowym. Mgła jest usuwana z kwasu siarkowego (powstałego z SO3 i H2O obecnych w mieszaninie gazów) w elektrofiltrach mokrych. przez stężony kwas siarkowy w wieżach suszarniczych. Mieszanina SO2-powietrze przechodzi następnie przez katalizator (masę kontaktową) i utlenia się do SO3:

SO2 + 1/2 O2 = SO3.

SO3 + H2O = H2SO4.

W zależności od ilości wody wprowadzanej do procesu otrzymuje się roztwór kwasu siarkowego w wodzie lub oleum.
Około 80% światowego H2SO4 jest obecnie produkowane tą metodą.

Zastosowanie kwasu siarkowego

Kwas siarkowy może być stosowany do oczyszczania produktów naftowych z siarkowych, nienasyconych związków organicznych.

W metalurgii kwas siarkowy służy do usuwania zgorzeliny z drutu, a także blach przed cynowaniem i cynkowaniem (rozcieńczony), do wytrawiania różnych powierzchni metalowych przed powlekaniem ich chromem, miedzią, niklem itp. Złożone rudy są również rozkładane kwasem siarkowym (w szczególności uran).

W syntezie organicznej stężony kwas siarkowy jest niezbędnym składnikiem mieszanin azotujących, a także czynnikiem siarkującym w produkcji wielu barwników i substancji leczniczych.

Kwas siarkowy jest szeroko stosowany do produkcji nawozów, alkoholu etylowego, włókien sztucznych, kaprolaktamu, dwutlenku tytanu, barwników anilinowych i szeregu innych. związki chemiczne.

Zużyty kwas siarkowy (odpad) wykorzystywany jest w przemyśle chemicznym, metalurgicznym, drzewnym itp. Akumulatorowy kwas siarkowy jest wykorzystywany do produkcji ołowiowo-kwasowych źródeł prądu.

Kwas siarkowy (H2SO4) jest jednym z najbardziej żrących kwasów i niebezpiecznych odczynników, znany człowiekowi zwłaszcza w formie skoncentrowanej. Kwas siarkowy chemicznie czysty to ciężka toksyczna ciecz o oleistej konsystencji, bezwonna i bezbarwna. Otrzymywany przez utlenianie kwaśny gaz(SO2) sposób kontaktu.

W temperaturze +10,5°C kwas siarkowy zamienia się w zamarzniętą szklistą, krystaliczną masę, łapczywie, niczym gąbka, pochłaniając wilgoć z otoczenia. W przemyśle i chemii kwas siarkowy jest jednym z głównych związków chemicznych i zajmuje wiodącą pozycję pod względem produkcji w tonach. Dlatego kwas siarkowy nazywany jest „krwią chemii”. Kwas siarkowy jest używany do produkcji nawozów leki, inne kwasy, duże , nawozy i wiele innych.

Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne kwasu siarkowego

1. Kwas siarkowy w czystej postaci (formuła H2SO4) w stężeniu 100% jest bezbarwną gęstą cieczą. Najważniejszą właściwością H2SO4 jest jego wysoka higroskopijność – zdolność do usuwania wody z powietrza. Procesowi temu towarzyszy masowe wydzielanie ciepła.
2. H2SO4 to mocny kwas.
3. Kwas siarkowy nazywany jest monohydratem - zawiera 1 mol H2O (woda) na 1 mol SO3. Ze względu na imponujące właściwości higroskopijne służy do ekstrakcji wilgoci z gazów.
4. Temperatura wrzenia - 330 ° C. W tym przypadku kwas rozkłada się na SO3 i wodę. Gęstość - 1,84. Temperatura topnienia - 10,3 ° C /.
5. Stężony kwas siarkowy jest silnym utleniaczem. Aby rozpocząć reakcję redoks, kwas musi zostać podgrzany. Wynikiem reakcji jest SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. W zależności od stężenia kwas siarkowy różnie reaguje z metalami. W stanie rozcieńczonym kwas siarkowy jest zdolny do utleniania wszystkich metali znajdujących się w szeregu napięć do wodoru. Wyjątek stanowią najbardziej odporne na utlenianie. Rozcieńczony kwas siarkowy reaguje z solami, zasadami, tlenkami amfoterycznymi i zasadowymi. Stężony kwas siarkowy jest zdolny do utleniania wszystkich metali w szeregu napięć, a także srebra.
7. Kwas siarkowy tworzy dwa rodzaje soli: kwaśną (wodorosiarczany) i średnią (siarczany)
8. H2SO4 wchodzi w aktywną reakcję z substancjami organicznymi i niemetalami i może zamienić niektóre z nich w węgiel.
9. Anhydryt siarkowy doskonale rozpuszcza się w H2SO4 iw tym przypadku powstaje oleum - roztwór SO3 w kwasie siarkowym. Na zewnątrz wygląda to tak: dymiący kwas siarkowy, uwalniający anhydryt siarkowy.
10. Kwas siarkowy w roztworach wodnych jest silnym kwasem dwuzasadowym, a po dodaniu go do wody uwalniana jest ogromna ilość ciepła. Przygotowując rozcieńczone roztwory H2SO4 ze stężonych, do wody należy dodać cięższy kwas w małym strumieniu, a nie odwrotnie. Odbywa się to, aby uniknąć wrzenia wody i rozpryskiwania kwasu.

Stężone i rozcieńczone kwasy siarkowe

Stężone roztwory kwasu siarkowego obejmują roztwory od 40%, zdolne do rozpuszczania srebra lub palladu.

Rozcieńczony kwas siarkowy obejmuje roztwory, których stężenie jest mniejsze niż 40%. Nie są to tak aktywne roztwory, ale potrafią reagować z mosiądzem i miedzią.

Uzyskiwanie kwasu siarkowego

Produkcję kwasu siarkowego na skalę przemysłową rozpoczęto w XV wieku, ale wówczas nazywano go „witriolem”. Jeśli wcześniej ludzkość spożywała tylko kilkadziesiąt litrów kwasu siarkowego, to w nowoczesny świat obliczenia sięgają milionów ton rocznie.

Produkcja kwasu siarkowego odbywa się na skalę przemysłową, a są to trzy z nich:

1. metoda kontaktu.
2. metoda azotowa
3. Inne metody

Porozmawiajmy szczegółowo o każdym z nich.

kontakt metoda produkcji

Najczęściej spotykany jest kontaktowy sposób produkcji, który wykonuje następujące zadania:

• Okazuje się, że produkt zaspokaja potrzeby jak największej liczby konsumentów.
• Podczas produkcji zmniejsza się szkodliwość dla środowiska.

W metodzie kontaktowej jako surowce wykorzystywane są następujące substancje:

• piryt (piryty siarkowe);
• siarka;
• tlenek wanadu (substancja ta pełni rolę katalizatora);
• siarkowodór;
• siarczki różnych metali.

Przed rozpoczęciem procesu produkcyjnego surowce są wstępnie przygotowywane. Po pierwsze, w specjalnych kruszarkach piryt poddawany jest rozdrabnianiu, co pozwala, dzięki zwiększeniu powierzchni kontaktu substancji aktywnych, przyspieszyć reakcję. Piryt poddawany jest oczyszczaniu: opuszczany jest do dużych zbiorników z wodą, podczas których na powierzchnię wypływa skała płonna i wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia. Są usuwane pod koniec procesu.

Część produkcyjna podzielona jest na kilka etapów:

1. Po rozdrobnieniu piryt jest oczyszczany i przesyłany do pieca – gdzie jest wypalany w temperaturach do 800°C. Zgodnie z zasadą przeciwprądu do komory doprowadzane jest powietrze od dołu, co zapewnia stan zawieszenia pirytu. Dziś ten proces trwa kilka sekund, ale wcześniej strzelanie zajmowało kilka godzin. Podczas procesu prażenia powstają odpady w postaci tlenku żelaza, który jest usuwany, a następnie przekazywany do przedsiębiorstw. przemysł metalurgiczny. Podczas wypalania uwalniana jest para wodna, gazy O2 i SO2. Po zakończeniu oczyszczania z pary wodnej i najmniejszych zanieczyszczeń uzyskuje się czysty tlenek siarki i tlen.
2. W drugim etapie zachodzi egzotermiczna reakcja pod ciśnieniem z użyciem katalizatora wanadowego. Początek reakcji rozpoczyna się, gdy temperatura osiągnie 420°C, ale można ją zwiększyć do 550°C w celu zwiększenia wydajności. Podczas reakcji zachodzi katalityczne utlenianie i SO2 staje się SO.
3. Istota trzeciego etapu produkcji jest następująca: absorpcja SO3 w wieży absorpcyjnej, podczas której powstaje oleum H2SO4. W tej formie H2SO4 wlewa się do specjalnych pojemników (nie wchodzi w reakcję ze stalą) i jest gotowy do spotkania z użytkownikiem końcowym.

Podczas produkcji, jak powiedzieliśmy powyżej, powstaje dużo energii cieplnej, która jest wykorzystywana do celów grzewczych. Wiele zakładów kwasu siarkowego instaluje turbiny parowe, które wykorzystują parę odlotową do generowania dodatkowej energii elektrycznej.

Proces azotowy do produkcji kwasu siarkowego

Pomimo zalet kontaktowej metody produkcji, która daje bardziej stężony i czysty kwas siarkowy i oleum, dość dużo H2SO4 wytwarza się metodą azotową. W szczególności w zakładach superfosfatowych.

Do produkcji H2SO4 jako substancję wyjściową pełni dwutlenek siarki, zarówno w metodzie kontaktowej, jak i podazotowej. Pozyskuje się go specjalnie do tych celów poprzez spalanie siarki lub prażenie metali siarkowych.

Przekształcenie dwutlenku siarki w kwas siarkowy polega na utlenieniu dwutlenku siarki i dodaniu wody. Formuła wygląda tak:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Ale dwutlenek siarki nie reaguje bezpośrednio z tlenem, dlatego metodą azotową utlenianie dwutlenku siarki odbywa się za pomocą tlenków azotu. Wyższe tlenki azotu (mówimy o dwutlenku azotu NO2, trójtlenku azotu NO3) przy ten proces są redukowane do tlenku azotu NO, który jest następnie ponownie utleniany tlenem do wyższych tlenków.

Produkcja kwasu siarkowego metodą azotową formalizowana jest technicznie na dwa sposoby:

• Izba.
• Wieża.

Metoda azotowa ma wiele zalet i wad.

Wady metody nitro:

• Okazuje się, że 75% kwas siarkowy.
• Jakość produktu jest niska.
• Niepełny powrót tlenków azotu (dodatek HNO3). Ich emisje są szkodliwe.
• Kwas zawiera żelazo, tlenki azotu i inne zanieczyszczenia.

Zalety metody nitro:

• Koszt procesu jest niższy.
• Możliwość przerobu SO2 na 100%.
• Prostota projektowania sprzętu.

Główne rosyjskie wytwórnie kwasu siarkowego

Roczna produkcja H2SO4 w naszym kraju liczona jest sześciocyfrowo - około 10 mln ton. Wiodącymi producentami kwasu siarkowego w Rosji są firmy będące dodatkowo jego głównymi odbiorcami. To jest o o firmach, których obszarem działalności jest emisja nawozy mineralne. Na przykład „Nawozy mineralne Balakovo”, „Ammofos”.

Na Krymie, w Armiańsku, działa największy na tym terytorium producent dwutlenku tytanu Europy Wschodniej Tytan Krymski. Ponadto zakład zajmuje się produkcją kwasu siarkowego, nawozów mineralnych, siarczan żelaza itp.

Kwas Siarkowy różnego rodzaju produkowane przez wiele fabryk. Na przykład akumulatorowy kwas siarkowy jest produkowany przez: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom itp.

Oleum jest produkowane przez UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez Production Association itp.

Kwas siarkowy o wysokiej czystości jest produkowany przez UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Zużyty kwas siarkowy można kupić w zakładach ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Komercyjnymi producentami kwasu siarkowego są Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Zinc Plant, Electrozinc itp.

Ze względu na to, że piryt jest głównym surowcem do produkcji H2SO4, a jest to odpad przedsiębiorstw uszlachetniających, jego dostawcami są zakłady uszlachetniania Norylsk i Talnakh.

Wiodące światowe pozycje w produkcji H2SO4 zajmują USA i Chiny, które wytwarzają odpowiednio 30 mln ton i 60 mln ton.

Zakres kwasu siarkowego

Świat rocznie zużywa około 200 milionów ton H2SO4, z którego wytwarzana jest szeroka gama produktów. Kwas siarkowy słusznie zajmuje palmę pierwszeństwa wśród innych kwasów pod względem zastosowania przemysłowego.

Jak już wiesz, kwas siarkowy jest jednym z podstawowe produkty przemysł chemiczny, więc zakres kwasu siarkowego jest dość szeroki. Główne zastosowania H2SO4 są następujące:

• Kwas siarkowy jest wykorzystywany w ogromnych ilościach do produkcji nawozów mineralnych i zajmuje około 40% całkowitego tonażu. Z tego powodu obok zakładów nawozowych budowane są zakłady produkujące H2SO4. Są to siarczan amonu, superfosfat itp. W ich produkcji kwas siarkowy pobierany jest w czystej postaci (stężenie 100%). Aby wyprodukować tonę ammofosu lub superfosfatu, potrzeba 600 litrów H2SO4. Nawozy te są najczęściej wykorzystywane w rolnictwie.
• H2SO4 służy do wytwarzania materiałów wybuchowych.
• Oczyszczanie produktów naftowych. Aby uzyskać naftę, benzynę, oleje mineralne, wymagane jest oczyszczanie węglowodorów, które odbywa się przy użyciu kwasu siarkowego. W procesie rafinacji ropy naftowej do oczyszczania węglowodorów przemysł ten „zabiera” aż 30% światowego tonażu H2SO4. Ponadto liczba oktanowa paliwa jest zwiększana kwasem siarkowym, a odwierty są oczyszczane podczas wydobycia ropy naftowej.
• w przemyśle metalurgicznym. Kwas siarkowy stosowany jest w metalurgii do usuwania zgorzeliny i rdzy z drutu, blach, a także do redukcji aluminium w produkcji metali nieżelaznych. Przed pokryciem powierzchnie metalowe miedź, chrom lub nikiel, powierzchnia jest trawiona kwasem siarkowym.
• W produkcji leków.
• w produkcji farb.
• w przemyśle chemicznym. H2SO4 jest wykorzystywany do produkcji detergentów, detergentów etylowych, insektycydów itp., a bez niego procesy te są niemożliwe.
• Otrzymywanie innych znanych kwasów, związków organicznych i nieorganicznych wykorzystywanych do celów przemysłowych.

Sole kwasu siarkowego i ich zastosowania

Najważniejsze sole kwasu siarkowego to:

• Sól Glaubera Na2SO4 10H2O (krystaliczny siarczan sodu). Zakres jego zastosowania jest dość pojemny: produkcja szkła, sody, w weterynarii i medycynie.
• Siarczan baru BaSO4 stosuje się w produkcji gumy, papieru, białej farby mineralnej. Ponadto jest niezbędny w medycynie do fluoroskopii żołądka. Służy do robienia "owsianki barowej" do tej procedury.
• Siarczan wapnia CaSO4. W naturze występuje w postaci gipsu CaSO4 2H2O oraz anhydrytu CaSO4. Gips CaSO4 2H2O i siarczan wapnia są wykorzystywane w medycynie i budownictwie. W przypadku gipsu po podgrzaniu do temperatury 150 - 170 ° C następuje częściowe odwodnienie, w wyniku czego uzyskuje się wypalony gips, znany nam jako alabaster. Ugniatanie alabastru z wodą do konsystencji płynne ciasto masa szybko twardnieje i zamienia się w rodzaj kamienia. To właśnie ta właściwość alabastru jest aktywnie wykorzystywana w pracach budowlanych: wykonuje się z niej odlewy i formy. W pracach tynkarskich alabaster jest niezbędnym spoiwem. Pacjenci oddziałów urazowych otrzymują specjalne solidne bandaże mocujące - wykonane są na bazie alabastru.
• Witriol żelazawy FeSO4 7H2O jest stosowany do przygotowania atramentu, impregnacji drewna, a także w działalności rolniczej do niszczenia szkodników.
• Ałun KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O itp. stosowane są w produkcji farb i przemyśle skórzanym (garbowanie).
• Wielu z was zna siarczan miedzi CuSO4 5H2O z pierwszej ręki. Jest aktywnym pomocnikiem w rolnictwie w walce z chorobami roślin i szkodnikami – wodny roztwór CuSO4 5H2O służy do marynowania zbóż i opryskiwania roślin. Służy również do przygotowania niektórych farb mineralnych. A w życiu codziennym służy do usuwania pleśni ze ścian.
• Siarczan glinu – znajduje zastosowanie w przemyśle celulozowo-papierniczym.

Kwas siarkowy w postaci rozcieńczonej jest stosowany jako elektrolit w akumulatorach kwasowo-ołowiowych. Ponadto służy do produkcji detergentów i nawozów. Ale w większości przypadków występuje w postaci oleum - jest to roztwór SO3 w H2SO4 (można znaleźć również inne formuły oleum).

Niesamowity fakt! Oleum jest bardziej reaktywne niż stężony kwas siarkowy, ale mimo to nie wchodzi w reakcję ze stalą! Z tego powodu jest łatwiejszy w transporcie niż sam kwas siarkowy.

Sfera zastosowania „królowej kwasów” jest naprawdę duża i trudno opisać wszystkie sposoby jej wykorzystania w przemyśle. Jest również stosowany jako emulgator w przemyśle spożywczym, do uzdatniania wody, w syntezie materiałów wybuchowych oraz do wielu innych celów.

Historia kwasu siarkowego

Kto z nas nigdy nie słyszał niebieski witriol? Tak więc studiowano ją w starożytności, a w niektórych pracach początki Nowa era naukowcy dyskutowali o pochodzeniu witriolu i jego właściwościach. Vitriol był badany przez greckiego lekarza Dioscoridesa, rzymskiego badacza przyrody Pliniusza Starszego, aw swoich pismach pisali o trwających eksperymentach. W celach medycznych starożytny uzdrowiciel Ibn Sina używał różnych substancji witriolowych. O wykorzystaniu witriolu w metalurgii wspominały prace alchemików starożytnej Grecji Zosimy z Panopolis.

Pierwszym sposobem na otrzymanie kwasu siarkowego jest proces ogrzewania ałunu potasowego, o czym są informacje w literaturze alchemicznej XIII wieku. W tamtym czasie skład ałunu i istota procesu nie były znane alchemikom, ale już w XV wieku zaczęli celowo angażować się w chemiczną syntezę kwasu siarkowego. Proces przebiegał następująco: alchemicy traktowali mieszaninę siarczku siarki i antymonu (III) Sb2S3 przez ogrzewanie z kwasem azotowym.

W średniowieczu w Europie kwas siarkowy nazywano „olejkiem witriolowym”, ale potem nazwę zmieniono na witriol.

W XVII wieku Johann Glauber w wyniku spalenia azotan potasu a siarka natywna w obecności pary wodnej otrzymywała kwas siarkowy. W wyniku utleniania siarki azotanem otrzymano tlenek siarki, który przereagował z parą wodną, ​​w wyniku czego otrzymano oleistą ciecz. Był to olej witriolowy, a ta nazwa kwasu siarkowego istnieje do dziś.

W latach trzydziestych XVIII wieku londyński farmaceuta Ward Joshua wykorzystał tę reakcję, aby produkcja przemysłowa kwas siarkowy, ale w średniowieczu jego spożycie ograniczało się do kilkudziesięciu kilogramów. Zakres zastosowania był wąski: do eksperymentów alchemicznych, oczyszczania metali szlachetnych oraz w branży farmaceutycznej. Stężony kwas siarkowy był używany w niewielkich ilościach do produkcji specjalnych zapałek zawierających sól bertoletową.

W Rosji witriol pojawił się dopiero w XVII wieku.

W Birmingham w Anglii John Roebuck zaadaptował powyższą metodę do produkcji kwasu siarkowego w 1746 roku i uruchomił produkcję. Jednocześnie używał mocnych, dużych komór wyłożonych ołowiem, które były tańsze od pojemników szklanych.

W przemyśle metoda ta utrzymywana była na stanowiskach przez prawie 200 lat, aw komorach uzyskano 65% kwas siarkowy.

Po pewnym czasie angielski Glover i francuski chemik Gay-Lussac poprawili sam proces i zaczęto otrzymywać kwas siarkowy o stężeniu 78%. Ale taki kwas nie nadawał się do produkcji np. barwników.

Na początku XIX wieku odkryto nowe metody utleniania dwutlenku siarki do bezwodnika siarkowego.

Początkowo odbywało się to przy użyciu tlenków azotu, a następnie jako katalizator zastosowano platynę. Te dwie metody utleniania dwutlenku siarki uległy dalszej poprawie. Utlenianie dwutlenku siarki na platynie i innych katalizatorach stało się znane jako metoda kontaktowa. A utlenianie tego gazu tlenkami azotu nazwano metodą azotową do produkcji kwasu siarkowego.

Dopiero w 1831 roku brytyjski dystrybutor kwasu octowego Peregrine Philips opatentował ekonomiczny proces produkcji tlenku siarki (VI) i stężonego kwasu siarkowego i to on jest dziś znany światu jako kontaktowa metoda jego otrzymywania.

Produkcja superfosfatu rozpoczęła się w 1864 roku.

W latach osiemdziesiątych XIX wieku w Europie produkcja kwasu siarkowego sięgnęła 1 miliona ton. Głównymi producentami były Niemcy i Anglia, produkujące 72% całkowitej ilości kwasu siarkowego na świecie.

Transport kwasu siarkowego to pracochłonne i odpowiedzialne przedsięwzięcie.

Kwas siarkowy należy do klasy niebezpiecznych chemikaliów, a w kontakcie ze skórą powoduje poważne oparzenia. Ponadto może powodować chemiczne zatrucie osoby. Jeśli podczas transportu nie są przestrzegane pewne zasady, to kwas siarkowy, ze względu na swoją wybuchowość, może wyrządzić wiele szkód zarówno ludziom, jak i środowisku.

Kwasowi siarkowemu przypisano klasę zagrożenia 8, a transport musi być wykonywany przez specjalnie przeszkolonych i przeszkolonych fachowców. Ważnym warunkiem dostawy kwasu siarkowego jest przestrzeganie specjalnie opracowanych Przepisów dotyczących przewozu towarów niebezpiecznych.

Wysyłka samochodem przeprowadzone zgodnie z następującymi zasadami:

1. Do transportu specjalne pojemniki wykonane są ze specjalnego stopu stali, który nie reaguje z kwasem siarkowym ani tytanem. Takie pojemniki nie utleniają się. Niebezpieczny kwas siarkowy transportowany jest w specjalnych zbiornikach chemicznych kwasu siarkowego. Różnią się konstrukcją i dobierane są podczas transportu w zależności od rodzaju kwasu siarkowego.
2. Podczas transportu dymiącego kwasu brane są pod uwagę specjalistyczne izotermiczne termosy, w których utrzymywany jest niezbędny reżim temperaturowy, aby zachować właściwości chemiczne kwasu.
3. Jeśli transportowany jest zwykły kwas, wybierany jest zbiornik na kwas siarkowy.
4. Transport drogowy kwasu siarkowego, np. dymiącego, bezwodnego, skoncentrowanego, do akumulatorów, rękawic, odbywa się w specjalnych kontenerach: cysterny, beczki, kontenery.
5. Przewozy towarów niebezpiecznych mogą wykonywać wyłącznie kierowcy posiadający w ręku certyfikat ADR.
6. Czas podróży nie ma ograniczeń, ponieważ podczas transportu należy bezwzględnie przestrzegać dopuszczalnej prędkości.
7. Podczas transportu budowana jest specjalna trasa, która powinna przebiegać, omijając zatłoczone miejsca i zakłady produkcyjne.
8. Transport musi posiadać specjalne oznaczenia i znaki ostrzegawcze.

Niebezpieczne właściwości kwasu siarkowego dla ludzi

Kwas siarkowy stanowi zwiększone zagrożenie dla organizmu człowieka. Jego działanie toksyczne następuje nie tylko przez bezpośredni kontakt ze skórą, ale także przez wdychanie jej oparów, gdy uwalniany jest dwutlenek siarki. Zagrożenie dotyczy:

• Układ oddechowy;
• powłoki;
• Błony śluzowe.

Odurzenie organizmu można wzmocnić arsenem, który często wchodzi w skład kwasu siarkowego.

Ważny! Jak wiadomo, gdy kwas wchodzi w kontakt ze skórą, dochodzi do poważnych oparzeń. Nie mniej niebezpieczne jest zatrucie oparami kwasu siarkowego. Bezpieczna dawka kwasu siarkowego w powietrzu to zaledwie 0,3 mg na 1 metr kwadratowy.

Jeśli kwas siarkowy dostanie się na błony śluzowe lub na skórę, pojawia się silne oparzenie, które nie goi się dobrze. Jeśli skala oparzenia jest imponująca, u ofiary rozwija się choroba oparzeniowa, która może nawet doprowadzić do śmierci, jeśli wykwalifikowana opieka medyczna nie zostanie zapewniona w odpowiednim czasie.

Ważny! Dla osoby dorosłej śmiertelna dawka kwasu siarkowego wynosi tylko 0,18 cm na 1 litr.

Oczywiście „przeżyj dla siebie” toksyczne działanie kwasu w zwyczajne życie problematyczny. Najczęściej zatrucie kwasem występuje z powodu zaniedbania bezpieczeństwa przemysłowego podczas pracy z roztworem.

Z powodu problemów technicznych w produkcji lub zaniedbań może wystąpić masowe zatrucie oparami kwasu siarkowego i masowe uwolnienie do atmosfery. Aby zapobiec takim sytuacjom, działają służby specjalne, których zadaniem jest kontrola funkcjonowania produkcji, w której używany jest niebezpieczny kwas.

Jakie są objawy zatrucia kwasem siarkowym?

Jeśli kwas został spożyty:

• Ból w okolicy narządów trawiennych.
• Nudności i wymioty.
• Naruszenie stolca w wyniku ciężkich zaburzeń jelitowych.
• Silne wydzielanie śliny.
• Z powodu toksycznego wpływu na nerki mocz staje się czerwonawy.
• Obrzęk krtani i gardła. Jest świszczący oddech, chrypka. Może to prowadzić do śmierci z powodu uduszenia.
• Na dziąsłach pojawiają się brązowe plamy.
• Skóra staje się niebieska.

Z oparzeniem skóra mogą wystąpić wszystkie komplikacje związane z oparzeniami.

Podczas zatruwania parami obserwuje się następujący obraz:

• Oparzenie błony śluzowej oczu.
• Krwotok z nosa.
• Oparzenia błon śluzowych dróg oddechowych. W takim przypadku ofiara odczuwa silny objaw bólu.
• Obrzęk krtani z objawami uduszenia (brak tlenu, skóra sinieje).
• Jeśli zatrucie jest ciężkie, mogą wystąpić nudności i wymioty.

Warto wiedzieć! Zatrucie kwasem po spożyciu jest znacznie bardziej niebezpieczne niż zatrucie wdychaniem oparów.

Pierwsza pomoc i zabiegi lecznicze na uszkodzenia spowodowane kwasem siarkowym

W kontakcie z kwasem siarkowym postępuj w następujący sposób:

• Najpierw wezwij karetkę. Jeśli płyn dostał się do środka, wykonaj płukanie żołądka ciepłą wodą. Następnie małymi łykami będziesz musiał wypić 100 gramów słonecznika lub Oliwa z oliwek. Dodatkowo należy połknąć kawałek lodu, wypić mleko lub przypaloną magnezję. Należy to zrobić, aby zmniejszyć stężenie kwasu siarkowego i złagodzić stan człowieka.
• Jeśli kwas dostanie się do twoich oczu, wypłucz je. bieżąca woda, a następnie wkroplić roztworem dikainy i nowokainy.
• Jeśli kwas dostanie się na skórę, oparzony obszar należy dobrze umyć pod bieżącą wodą i zabandażować sodą. Płucz przez około 10-15 minut.
• W przypadku zatrucia parą należy udać się do Świeże powietrze, a także opłukać, w miarę możliwości, dotknięte błony śluzowe wodą.

W warunkach szpitalnych leczenie będzie zależeć od obszaru oparzenia i stopnia zatrucia. Znieczulenie przeprowadza się tylko za pomocą nowokainy. Aby uniknąć rozwoju infekcji w dotkniętym obszarze, pacjent wybiera antybiotykoterapię.

W krwawieniu z żołądka wstrzykuje się osocze lub przetacza krew. Źródło krwawienia można usunąć chirurgicznie.

1. Kwas siarkowy w czystej 100% postaci występuje w naturze. Na przykład we Włoszech, na Sycylii nad Morzem Martwym można zobaczyć wyjątkowe zjawisko - kwas siarkowy sączy się prosto z dna! A oto, co się dzieje: piryt ze skorupy ziemskiej służy w tym przypadku jako surowiec do jego tworzenia. To miejsce jest również nazywane Jeziorem Śmierci i nawet owady boją się do niego podlecieć!
2. Po dużych erupcjach wulkanów w atmosferze ziemskiej często można znaleźć kropelki kwasu siarkowego, a w takich przypadkach „winowajca” może przynieść negatywne konsekwencje dla środowiska i spowodować poważne zmiany klimatyczne.
3. Kwas siarkowy jest aktywnym pochłaniaczem wody, dlatego jest stosowany jako osuszacz gazu. W dawne czasy aby okna nie zaparowały w pokojach kwas ten wlewano do słoików i umieszczano między szybami otworów okiennych.
4. Kwas siarkowy jest główną przyczyną kwaśnych deszczy. główny powód kwaśne deszcze to zanieczyszczenie powietrza dwutlenkiem siarki, a po rozpuszczeniu w wodzie tworzy kwas siarkowy. Z kolei podczas spalania paliw kopalnych emitowany jest dwutlenek siarki. W kwaśnym deszczu studiował dla ostatnie lata, zwiększona zawartość kwas azotowy. Powodem tego zjawiska jest redukcja emisji dwutlenku siarki. Mimo to kwas siarkowy pozostaje główną przyczyną kwaśnych deszczy.

Oferujemy kompilację wideo ciekawe doświadczenia z kwasem siarkowym.

Rozważ reakcję kwasu siarkowego po wlaniu go do cukru. W pierwszych sekundach wejścia kwasu siarkowego do kolby z cukrem mieszanina ciemnieje. Po kilku sekundach substancja robi się czarna. Najciekawsza rzecz dzieje się dalej. Masa zaczyna szybko rosnąć i wychodzić z kolby. Na wyjściu otrzymujemy dumną substancję, która wygląda jak porowata węgiel drzewny, przekraczając początkową objętość 3-4 razy.

Autor filmu sugeruje porównanie reakcji Coca-Coli z kwasem solnym i siarkowym. Podczas mieszania Coca-Coli z kwasem solnym nie obserwuje się żadnych wizualnych zmian, ale po zmieszaniu z kwasem siarkowym Coca-Cola zaczyna wrzeć.

Ciekawą interakcję można zaobserwować, gdy kwas siarkowy dostanie się na papier toaletowy. Papier toaletowy składa się z celulozy. Kiedy dostanie się kwas, cząsteczki celulozy natychmiast rozpadają się, uwalniając wolny węgiel. Podobne zwęglenie można zaobserwować, gdy kwas dostanie się na drewno.

Dodaj do kolby ze stężonym kwasem mały kawałek potas. W pierwszej sekundzie uwalniany jest dym, po czym metal natychmiast wybucha, zapala się i eksploduje, tnąc na kawałki.

W następnym eksperymencie, gdy kwas siarkowy trafi na zapałkę, wybucha. W drugiej części eksperymentu folię aluminiową zanurza się w acetonie, a wewnątrz zapałkę. Następuje natychmiastowe nagrzanie folii z wydzieleniem ogromnej ilości dymu i jej całkowite rozpuszczenie.

Przy dodawaniu obserwuje się ciekawy efekt proszek do pieczenia w kwas siarkowy. Soda natychmiast zmienia kolor na żółty. Reakcja przebiega z szybkim wrzeniem i wzrostem objętości.

Kategorycznie nie radzimy przeprowadzać wszystkich powyższych eksperymentów w domu. Kwas siarkowy jest substancją bardzo żrącą i toksyczną. Podobne eksperymenty należy przeprowadzić w pokoje specjalne które są wyposażone wymuszona wentylacja. Gazy uwalniane w reakcjach z kwasem siarkowym są silnie toksyczne i mogą powodować uszkodzenie dróg oddechowych i zatruć organizm. Ponadto podobne eksperymenty przeprowadzane są w środkach ochrona osobista skóra i narządy oddechowe. Dbaj o siebie!