Сірчана кислота та її використання. Одержання сірчаної кислоти та області її застосування

Сірчана кислота H 2 SO 4 молярна маса 98,082; безбарвна масляниста без запаху. Дуже сильна двоосновна кислота, при 18°С p K a 1 - 2,8, K 2 1,2 · 10 -2 pK a 2 1,92; довжини зв'язків S=O 0,143 нм, S-ОН 0,154 нм, кут HOSOH 104°, OSO 119°; кипить з розкладанням, утворюючи (98,3% H 2 SO 4 і 1,7% Н 2 Про з температурою кипіння 338,8 ° С; див. також табл. 1). Сірчана кислота, Що відповідає 100%-ного змісту H 2 SO 4 має склад (%): H 2 SO 4 99,5%, HSO 4 - 0,18%, H 3 SO 4 + 0,14%, H 3 Про + 0 ,09%, H 2 S 2 O 7 0,04%, HS 2 O 7 0,05%. Змішується з SO 3 у всіх співвідношеннях. У водних розчинах сірчана кислотапрактично повністю дисоціює на Н + HSO 4 - і SO 4 2- . Утворює H 2 SO 4 · n H 2 O де n=1, 2, 3, 4 та 6,5.

розчини SO 3 в сірчаній кислоті називаються олеумом, вони утворюють дві сполуки H 2 SO 4 ·SO 3 і H 2 SO 4 ·2SO 3 . Олеум містить також піросерну кислоту, що виходить за реакцією: Н 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Одержання сірчаної кислоти

Сировиною для отримання сірчаної кислотислужать: S, сульфіди металів, H 2 S, що відходять теплоелектростанцій, сульфати Fe, Ca та ін. сірчаної кислоти: 1) сировини з отриманням SO2; 2) SO 2 до SO 3 (конверсія); 3) SO 3 . У промисловості застосовують два методи одержання сірчаної кислоти, Що відрізняються способом окиснення SO 2 , - Контактний з використанням твердих каталізаторів (контактів) і нітрозний - з оксидами азоту. Для отримання сірчаної кислотиконтактним способом на сучасних заводах застосовують ванадієві каталізатори, що витіснили Pt та оксиди Fe. Чистий V 2 O 5 має слабку каталітичну активність, що різко зростає в присутності лужних металів, причому найбільший вплив мають солі К. Промотируюча роль лужних металів обумовлена ​​утворенням низькоплавких піросульфованадатів (3К 2 S 2 Про 7 · V 2 Про 5 , 2К 2 S 2 7 · V 2 O 5 і K 2 S 2 O 7 ·V 2 O 5 розкладаються відповідно при 315-330, 365-380 і 400-405 °С). Активний компонент в умовах каталізу знаходиться у розплавленому стані.

Схему окиснення SO 2 SO 3 можна представити наступним чином:

На першій стадії досягається рівновага, друга стадія повільна та визначає швидкість процесу.

Виробництво сірчаної кислотиіз сірки за методом подвійного контактування та подвійної абсорбції (рис. 1) складається з наступних стадій. Повітря після очищення від пилу подається газодувкою в сушильну вежу, де воно осушується 93-98%-ною сірчаною кислотоюдо вмісту вологи 0,01% за обсягом. Осушене повітря надходить у сірчану піч після попереднього підігріву в одному з теплообмінників контактного вузла. У печі спалюється сірка, що подається форсунками: S + 2 = SO 2 + 297,028 кДж. Газ, що містить 10-14% за обсягом SO 2 охолоджується в котлі і після розведення повітрям до вмісту SO 2 9-10% за об'ємом при 420°С надходить в контактний апарат на першу стадію конверсії, яка протікає на трьох шарах каталізатора (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 кДж), після чого газ охолоджується у теплообмінниках. Потім газ, що містить 8,5-9,5% SO 3 при 200°С надходить на першу стадію абсорбції в абсорбер, зрошуваний і 98%-ний сірчаною кислотою: SO 3 + Н 2 О = Н 2 SO 4 + 130,56 кДж. Далі газ проходить очищення від бризок сірчаної кислоти, нагрівається до 420°З надходить на другу стадію конверсії, що протікає на двох шарах каталізатора. Перед другою стадією абсорбції газ охолоджується в економайзері і подається в абсорбер другого ступеня, що зрошується 98%-ною сірчаною кислотою, а потім після очищення від бризок викидається в атмосферу.

1 – сірчана піч; 2 – котел-утилізатор; 3 – економайзер; 4 – пускова топка; 5, 6 – теплообмінники пускової топки; 7 – контактний апарат; 8 – теплообмінники; 9 – олеумний абсорбер; 10 – сушильна вежа; 11 та 12 - відповідно перший та другий моногідратні абсорбери; 13 – збірники кислоти.

1 - тарілчастий живильник; 2 - пекти; 3 – котел-утилізатор; 4 – циклони; 5 – електрофільтри; 6 – промивні вежі; 7 – мокрі електрофільтри; 8 - віддувна вежа; 9 – сушильна вежа; 10 - бризкоуловлювач; 11 - перший моногідратний абсорбер; 12 – теплообмінники; 13 – контактний апарат; 14 – олеумний абсорбер; 15 - другий моногідратний абсорбер; 16 – холодильники; 17 – збірники.

1 – денітраційна вежа; 2, 3 - перша та друга продукційні вежі; 4 – окисна вежа; 5, 6, 7 – абсорбційні вежі; 8 – електрофільтри.

Виробництво сірчаної кислотиіз сульфідів металів (рис. 2) істотно складніше і складається з наступних операцій. Випал FeS 2 проводять у печі киплячого шару на повітряному дутті: 4FeS 2 + 11О 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 кДж. Випалювальний газ із вмістом SO 2 13-14%, що має температуру 900°С, надходить у котел, де охолоджується до 450°С. Очищення від пилу здійснюють у циклоні та електрофільтрі. Далі газ проходить через дві промивні вежі, зрошувані 40% і 10%. сірчаною кислотою. При цьому газ остаточно очищається від пилу, фтору та миш'яку. Для очищення газу від аерозолю сірчаної кислоти, що утворюється в промивних вежах, передбачені два ступені мокрих електрофільтрів Після осушення в сушильній вежі, перед якою газ розбавляється до вмісту 9% SO 2 його газодувкою подають на першу стадію конверсії (3 шари каталізатора). У теплообмінниках газ підігрівається до 420°З завдяки теплу газу, що надходить із першої стадії конверсії. SO 2 , окислений на 92-95% в SO 3 йде на першу стадію абсорбції в олеумний і моногідратний абсорбери, де звільняється від SO 3 . Далі газ із вмістом SO 2 ~ 0,5% надходить на другу стадію конверсії, яка протікає на одному або двох шарах каталізатора. Попередньо газ нагрівається в іншій групі теплообмінників до 420 ° С завдяки теплу газів, що йдуть з другої стадії каталізу. Після відділення SO 3 другої стадії абсорбції газ викидається в атмосферу.

Ступінь перетворення SO 2 SO 3 при контактному способі 99,7%, ступінь абсорбції SO 3 99,97%. Виробництво сірчаної кислотиздійснюють і в одну стадію каталізу, при цьому ступінь перетворення SO 2 SO 3 не перевищує 98,5%. Перед викидом в атмосферу газ очищають від SO 2 (див. ). Продуктивність сучасних установок 1500-3100 т/добу.

Сутність нітрозного методу (рис. 3) полягає в тому, що випалювальний газ після охолодження та очищення від пилу обробляють так званою нітрозою. сірчаною кислотою, В якій розчинені оксиди азоту. SO 2 поглинається нітрозою, а потім окислюється: SO 2 + N 2 O 3 + Н 2 О = Н 2 SO 4 + NO. Утворений NO погано розчинний у нітрозі та виділяється з неї, а потім частково окислюється киснем у газовій фазі до NO 2 . Суміш NO та NO 2 знову поглинається сірчаною кислотоюі т.д. Оксиди азоту не витрачаються в нітрозному процесі та повертаються у виробничий цикл, внаслідок неповного поглинання їх сірчаною кислотоювони частково відносяться газами, що відходять. Переваги нітрозного способу: простота апаратурного оформлення, нижча собівартість (на 10-15% нижче контактної), можливість 100%-ної переробки SO 2 .

Апаратурне оформлення вежового нітрозного процесу нескладно: SO 2 переробляється в 7-8 футерованих вежах з керамічною насадкою, одна з веж (порожниста) є регульованим окисним об'ємом. Башти мають збірники кислоти, холодильники, насоси, що подають кислоту напірні баки над вежами. Перед двома останніми вежами встановлюється хвостовий вентилятор. Для очищення газу від аерозолю сірчаної кислотислужить електрофільтр. Оксиди азоту, необхідні процесу, отримують з HNO 3 . Для скорочення викиду оксидів азоту в атмосферу та 100%-ної переробки SO 2 між продукційною та абсорбційною зонами встановлюється безнітрозний цикл переробки SO 2 у комбінації з водно-кислотним методом глибокого уловлювання оксидів азоту. Недолік нітрозного методу – низька якість продукції: концентрація сірчаної кислоти 75%, наявність оксидів азоту, Fe та ін. домішок.

Для зменшення можливості кристалізації сірчаної кислотипри перевезенні та зберіганні встановлено стандарти на товарні сорти сірчаної кислоти, концентрація яких відповідає найбільш низьким температурамкристалізації. Зміст сірчаної кислотиу технічних сортах (%): баштова (нітрозна) 75, контактна 92,5-98,0, олеум 104,5, високопроцентний олеум 114,6, акумуляторна 92-94. Сірчану кислотузберігають у сталевих резервуарах обсягом до 5000 м 3 їх загальна ємність на складі розрахована на десятидобовий випуск продукції. Олеум та сірчану кислотуперевозять у залізничних цистернах. Концентровану та акумуляторну сірчану кислотуперевозять у цистернах із кислотостійкої сталі. Цистерни для перевезення олеуму покривають теплоізоляцією і перед заливкою олеум підігрівають.

Визначають сірчану кислотуколориметрично і фотометрично, у вигляді суспензії BaSO 4 - фототурбідиметрично, а також кулонометричним методом.

Застосування сірчаної кислоти

Сірчану кислоту застосовують у виробництві мінеральних добрив, як електроліт у свинцевих акумуляторах, для отримання різних мінеральних кислот і солей, хімічних волокон, барвників, димоутворюючих речовин та вибухових речовин, у нафтовій, металообробній, текстильній, шкіряній та ін галузях промисловості. Її використовують у промисловому органічному синтезі в реакціях дегідратації (одержання діетилового ефіру, складних ефірів), гідратації (етанол з етилену), сульфування ( проміжні продуктиу виробництві барвників), алкілування (отримання ізооктану, поліетиленгліколю, капролактаму) та ін. Найбільший споживач сірчаної кислоти- Виробництво мінеральних добрив. На 1 т Р 2 Про 5 фосфорних добрив витрачається 2,2-3,4 т сірчаної кислотиа на 1 т (NH 4) 2 SO 4 - 0,75 т сірчаної кислоти. Тому сірчанокислотні заводи прагнуть будувати в комплексі із заводами з виробництва мінеральних добрив. Світове виробництво сірчаної кислотиу 1987 досягло 152 млн. тонн.

Сірчана кислотаі олеум - надзвичайно агресивні речовини, що вражають дихальні шляхи, шкіру, слизові оболонки, викликають утруднення дихання, кашель, нерідко - ларингіт, трахеїт, бронхіт тощо. ГДК аерозолю сірчаної кислоти у повітрі робочої зони 1,0 мг/м 3 в атмосферному 0,3 мг/м 3 (максимальна разова) і 0,1 мг/м 3 (середньодобова). Вражаюча концентрація пари сірчаної кислоти 0,008 мг/л (експозиція 60 хв), смертельна 0,18 мг/л (60 хв). Клас небезпеки 2. Аерозоль сірчаної кислотиможе утворюватися в атмосфері в результаті викидів хімічних та металургійних виробництв, що містять оксиди S, та випадати у вигляді кислотних дощів.

“Чи навряд чи знайдеться інша, штучно добувана речовина, яка так часто застосовується в техніці, як сірчана кислота.

Де немає заводів на її добування - немислимо вигідне виробництво багатьох інших речовин, мають важливе технічні значення”

Д.І. Менделєєв

Сірчана кислота застосовується у різноманітних виробництвах хімічної промисловості:

• мінеральних добрив, пластмас, барвників, штучних волокон, мінеральних кислот, миючих засобів;
• у нафтовій та нафтохімічній промисловості:

для очищення нафти, одержання парафінів;

• у кольоровій металургії:

для отримання кольорових металів - цинку, міді, нікелю та ін.

• у чорній металургії:

для травлення металів;

• у целюлозно-паперовій, харчовій та легкій промисловості (для отримання крохмалю, патоки, відбілювання тканин) тощо.

Виробництво сірчаної кислоти

Сірчану кислоту в промисловості виробляють двома способами: контактним та нітрозним.

Контактний спосіб виробництва сірчаної кислоти

Сірчану кислоту контактним способом виробляють у великих кількостяхна сірчанокислотних заводах.

Нині основним способом виробництва сірчаної кислоти є контактний, т.к. цей метод має переваги перед іншими:

Одержання продукту як чистої концентрованої кислоти, прийнятної всім споживачів;

- Зменшення викидів шкідливих речовинв атмосферу із вихлопними газами

I. Сировина, що використовується для виробництва сірчаної кислоти.

Основна сировина

сірка - S

сірчаний колчедан (пірит) - FeS 2

сульфіди кольорових металів - Cu 2 S , ZnS , PbS

сірководень – H 2 S

Допоміжний матеріал

Каталізатор - оксид ванадію – V 2 O 5

ІІ. Підготовка сировини

Розберемо виробництво сірчаної кислоти з піриту FeS2.

1) Подрібнення піриту. Перед використанням великі шматки піриту подрібнюють у дробильних машинах. Ви знаєте, що з подрібненні речовини швидкість реакції збільшується, т.к. збільшується площа поверхні зіткнення реагуючих речовин.

2) Очищення піриту. Після подрібнення піриту його очищають від домішок (порожньої породи і землі) методом флотації. Для цього подрібнений пірит опускають у величезні чани з водою, перемішують, порожня порода спливає нагору, потім видаляють порожню породу.

III. Основні хімічні процеси:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800 °C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q або спалювання сірки S + O 2 t ° C→ SO 2

2SO 2 + O 2 400-500 ° З,V2O5 , p↔ 2SO 3 + Q

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Технологічні принципи:

Принцип безперервності;

Принцип комплексного використання сировинивикористання відходів іншого виробництва;

принцип безвідходного виробництва;

Принцип теплообміну;

Принцип протитечії (“киплячий шар”);

Принцип автоматизації та механізації виробничих процесів.

V . Технологічні процеси:

Принцип безперервності: випал піриту в печі → надходження оксиду сірки ( IV ) та кисню в очисну систему →в контактний апарат →подача оксиду сірки ( VI ) у поглинальну вежу.

VI . Охорона довкілля:

1) герметичність трубопроводів та апаратури

2) газоочисні фільтри

VII. Хімізм виробництва :

ПЕРША СТАДІЯ - випалення піриту в печі для випалу в "киплячому шарі".

Для отримання сірчаної кислоти використовують переважно флотаційний колчедан- відхід виробництва при збагаченні мідних руд, що містять суміші сірчистих сполук міді та заліза. Процес збагачення цих руд відбувається на Норильській та Талнахській збагачувальних фабриках, які є основними постачальниками сировини. Ця сировина є більш вигідною, т.к. сірчаний колчедан видобувають, переважно, на Уралі, і, природно, доставка його може бути дуже дорогою. Можливе використання сіркияка також утворюється при збагаченні руд кольорових металів, що видобуваються на рудниках.Постачальниками сірки є також ТОФ та НОФ. (Збагачувальні фабрики).

Рівняння реакції першої стадії

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

Подрібнений очищений вологий (після флотації) пірит зверху засипають у піч для випалу в "киплячому шарі". Знизу (принцип протитечії) пропускають повітря, збагачене киснем, для повнішого випалу піриту. Температура печі для випалу досягає 800°С. Пірит розжарюється до червона і знаходиться в "підвішеному стані" через повітря, що продувається знизу. Схоже це все на киплячу рідину розпечено-червоного кольору. У “киплячому шарі” не злежуються навіть найдрібніші частинки піриту. Тому процес випалювання відбувається дуже швидко. Якщо раніше для випалу піриту потрібно 5-6 годин, то тепер – лише кілька секунд. До того ж, у “киплячому шарі” можна підтримувати температуру 800°С.

За рахунок теплоти, що виділяється, в результаті реакції підтримується температура в печі. Надмірна кількість теплоти відводять: по периметру печі проходять труби з водою, що нагрівається. Гарячу воду використовують далі для центрального опалення поруч приміщень, що стоять.

Оксид заліза Fe 2 O 3 (огарок), що утворився, у виробництві сірчаної кислоти не використовують. Але його збирають і відправляють на металургійний комбінат, на якому з оксиду заліза отримують метал залізо та його сплави з вуглецем - сталь (2% вуглецю в сплаві) і чавун (4% вуглецю в сплаві).

Таким чином, виконується принцип хімічного виробництва- безвідходність виробництва.

З печі виходить пічний газ склад якого: SO 2 , O 2 пари води (пірит був вологий!) і дрібні частинки недогарка (оксиду заліза).Такий пічний газ необхідно очистити від домішок твердих частинок недогарка та пари води.

Очищення пічного газу від твердих частинок недогарка проводять у два етапи - у циклоні (використовується відцентрова сила, тверді частинки недогарка вдаряються об стінки циклону та ссипаються вниз). Для видалення дрібних частинок суміш направляємо в електрофільтри, де йде очищення під дією струму високої напруги ~ 60000 В (використовується електростатичне тяжіння, частки недогарка прилипають до наелектризованих пластин електрофільтра, при достатньому накопиченні під власним вагою вони ссипаються вниз), для видалення парів води в печі газ (осушення пічного газу) використовують сірчану концентровану кислоту, яка є дуже хорошим осушувачем, оскільки поглинає воду.

Осушування пічного газу проводять у сушильній вежі - знизу вгору піднімається пічний газ, а зверху вниз ллється концентрована сірчана кислота. Для збільшення поверхні зіткнення газу та рідини башту заповнюють керамічними кільцями.

На виході із сушильної вежі пічний газ вже не містить ні частинок недогарка, ні пари води. Пічний газ тепер є сумішшю оксиду сірки SO 2 і кисню О 2 .

ДРУГА СТАДІЯ – каталітичне окиснення SO 2 в SO 3 киснем у контактному апараті.

Рівняння реакції цієї стадії:

2 SO 2 + O 2 400-500°С, V 2 O 5 , p ↔ 2 SO 3 + Q

Складність другої стадії полягає в тому, що окислення одного оксиду в інший є оборотним. Тому необхідно вибрати оптимальні умови протікання прямої реакції (отримання SO 3).

З рівняння слід, що реакція оборотна, отже, на цій стадії необхідно підтримувати такі умови, щоб рівновага зміщувалося у бік виходу SO 3 , інакше порушиться весь процес Т.к. реакція йде із зменшенням обсягу (3 V ↔2 V ), то необхідний підвищений тиск. Підвищують тиск до 7-12 атмосфер. Реакція екзотермічна, тому, враховуючи принцип Ле-Шательє, за високої температури цей процес вести не можна, т.к. рівновага зрушить вліво. Починається реакція за температури = 420 градусів, але завдяки багатошаровості каталізатора (5 шарів), ми можемо її підвищувати до 550 градусів, що значно прискорює процес. Каталізатор використовують ванадієвий (V 2 O 5). Він дешевий, довго слугує (5-6 років), т.к. найбільш стійкий до дії отруйних домішок. Крім того, він сприяє зсуву рівноваги праворуч.

Суміш (SO 2 і O 2) нагрівається в теплообміннику і рухається трубами, між якими в протилежному напрямку проходить холодна суміш, яку треба нагріти. В результаті відбувається теплообмін: вихідні речовини нагріваються, а продукти реакції охолоджуються до потрібних температур

ТРЕТЯ СТАДІЯ - поглинання SO 3 сірчаною кислотою у поглинальній вежі.

А чому оксид сірки SO 3 не поглинають водою? Адже можна було б оксид сірки розчинити у воді: SO 3 + H 2 O →H 2 SO 4 . Але справа в тому, що якщо для поглинання оксиду сірки використовувати воду, утворюється сірчана кислота у вигляді туману, що складається з дрібних крапельок сірчаної кислоти (оксид сірки розчиняється у воді з виділенням великої кількості теплоти, сірчана кислота настільки розігрівається, що закипає і перетворюється на пару ). Для того, щоб не утворювалося сірчанокислотного туману, використовують 98% концентровану сірчану кислоту. Два відсотки води - це так мало, що нагрівання рідини буде слабким та безпечним. Оксид сірки дуже добре розчиняється у такій кислоті, утворюючи олеум: H 2 SO 4 ·nSO 3 .

Рівняння реакції цього процесу:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 ·nSO 3

Олеум, що утворився, зливають у металеві резервуари і відправляють на склад. Потім олеумом заповнюють цистерни, формують залізничні склади та відправляють споживачеві.

Сірчана кислота, H 2 SO 4 сильна двоосновна кислота, що відповідає вищого ступеня окислення сірки (+6). За звичайних умов - важка масляниста рідина без кольору та запаху. У техніці С. к. називають її суміші як з водою, так і з сірчаним ангідридом. Якщо молярне відношення SO 3:Н 2 Про менше 1, це водний розчин сірчаної кислоти, якщо більше 1, - розчин SO 3 в С. до.

Фізичні та хімічні властивості

100%-на H 2 SO 4 (моногідрат, SO 3 ×H 2 O) кристалізується при 10,45 °З; t kіп 296,2 ° С; щільність 1,9203 г/см 3; теплоємність 1,62 дж/г(До. H 2 SO 4 змішується з Н 2 Про і SO 3 у будь-яких співвідношеннях, утворюючи сполуки:

H 2 SO 4 ×4H 2 O ( t пл- 28,36°С), H 2 SO 4 ×3H 2 O ( t пл- 36,31°С), H 2 SO 4 ×2H 2 O ( t пл- 39,60°С), H 2 SO 4 ×H 2 O ( t пл- 8,48 °С), H 2 SO 4 ×SO 3 (H 2 S 2 O 7 - двосірча або піросерна кислота, t пл 35,15 °С), H 2 SO×2SO 3 (H 2 S 3 O 10 - трисерна кислота, t пл 1,20 °C).

При нагріванні та кипінні водних розчинів С. до., що містять до 70% H 2 SO 4 , у парову фазу виділяються лише пари води. Над більш концентрованими розчинами з'являються і пари С. к. Розчин 98,3%-ний H 2 SO 4 (азеотропна суміш) при кипінні (336,5 ° С) повністю переганяється. С. до., що містить понад 98,3% H 2 SO 4 при нагріванні виділяє пари SO 3 .

Концентрована сірчана кислота. - сильний окисник. Вона окислює HI та НВг до вільних галогенів; при нагріванні окислює всі метали, крім платинових металів (за винятком Pd). На холоді концентрована С. к. пасивує багато металів, у тому числі РЬ, Cr, Ni, сталь, чавун. Розведена С. к. реагує з усіма металами (крім РЬ), що передують водню в ряді напрузі, наприклад: Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + Н 2 .

Як сильна кислотаС. к. витісняє слабші кислоти з їх солей, наприклад борну кислотуз бури:

Na2B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O = Na 2 SO 4 + 4H 2 BO 3 , а при нагріванні витісняє летючі кислоти, наприклад:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3.

С. к. забирає хімічно зв'язану воду від органічних сполук, що містять гідроксильні групи - ВІН. Дегідратація етилового спирту в присутності концентрованої С. к. призводить до одержання етилену або діетилового ефіру. Обвуглювання цукру, целюлози, крохмалю та ін. вуглеводів при контакті з С. до. пояснюється також їх зневодненням. Як двоосновна, С. до. утворює два типи солей: сульфати та гідросульфати.

Отримання

Перші описи отримання «купоросної олії» (тобто концентрованої С. к.) дали італійський учений В. Бірінгуччо в 1540 і німецький алхімік, чиї праці були опубліковані під ім'ям Василя Валентина наприкінці 16 – початку 17 ст. У 1690 французькі хіміки Н. Лемері і Н. Лефевр започаткували перший промисловий спосіб отримання С. до., реалізований в Англії в 1740. За цим методом суміш сірки і селітри спалювалася в ковші, підвішеному в скляному балоні, що містив деяку кількість води. SO3, що виділявся, реагував з водою, утворюючи С. к. У 1746 Дж. Робек в Бірмінгемі замінив скляні балони камерами з листового свинцю і поклав початок камерному виробництву С. к. Безперервне вдосконалення процесу отримання С. к. у Великій Британії та Франції призвело до появи 1908) першої баштової системи. У СРСР перша баштова установка була пущена в 1926 році на Полевському металургійному заводі (Урал).

Сировиною для отримання С. к. можуть служити: сірка, сірчаний колчедан FeS2, гази печей, що відходять окислювального випалу сульфідних руд Сі, РЬ, Zn та інших металів, що містять SO 2 . У СРСР основну кількість С. до. одержують із сірчаного колчедану. Спалюють FeS 2 у печах, де він знаходиться в стані киплячого шару. Це досягається швидким продуванням повітря через шар тонко подрібненого колчедану. Одержувана газова суміш містить SO 2 , O 2 , N 2 , домішки SO 3 , парів Н 2 Про, As 2 O 3 , SiO 2 та ін. і несе багато пилу, від якого гази очищаються в електрофільтрах.

С. к. отримують з SO 2 двома способами: нітрозним (баштовим) та контактним. Переробка SO 2 в С. к. за нітрозним способом здійснюється у продукційних вежах - циліндричних резервуарах (висотою 15 мі більше), заповнених насадкою з керамічних кілець. Зверху, назустріч газовому потоку розбризкується «нітроза» - розведена С. до., що містить нітрозілсерну кислоту NOOSO 3 H, що отримується за реакцією:

N 2 O 3 + 2H 2 SO 4 = 2 NOOSO 3 H + H 2 O.

Окислення SO 2 оксидами азоту відбувається у розчині після його абсорбції нітрозою. Водою нітрозу гідролізується:

NOOSO3H+H2O=H2SO4+HNO2.

Сірчистий газ, що надійшов у вежі, з водою утворює сірчисту кислоту: SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 .

Взаємодія HNO 2 і H 2 SO 3 призводить до отримання С. до.

2 HNO 2 + H 2 SO 3 = H2SO4+2NO+H2O.

NO, що виділяється, перетворюється в окислювальній вежі в N 2 O 3 (точніше в суміш NO + NO 2). Звідти гази надходять у поглинальні вежі, де назустріч їм зверху подається С. до. Утворюється нітроза, яку перекачують у продукційні вежі. Т. о. здійснюється безперервність виробництва та кругообіг оксидів азоту. Неминучі втрати їх із вихлопними газами заповнюються додаванням HNO 3 .

С. до., одержувана нітрозним способом, має недостатньо високу концентрацію і містить шкідливі домішки(наприклад, As). Її виробництво супроводжується викидом в атмосферу оксидів азоту («лисий хвіст», названий так за кольором NO 2).

Принцип контактного способу виробництва С. до. був відкритий в 1831 П. Філіпсом (Великобританія). Першим каталізатором була платина. Наприкінці 19 - на початку 20 ст. було відкрито прискорення окиснення SO 2 SO 3 ванадієвим ангідридом V 2 O 5 . Особливо велику роль у вивченні дії ванадієвих каталізаторів та їх доборі зіграли дослідження радянських учених А. Є. Ададурова, Г. К. Борескова, Ф. Н. Юшкевича та ін. Сучасні сірчанокислотні заводи будують для роботи за контактним методом. В якості основи каталізатора застосовуються окисли ванадію з добавками SiO 2 Al 2 O 3 K 2 O CaO BaO в різних співвідношеннях. Усі ванадієві контактні маси виявляють свою активність лише за температури не нижче ~420 °С. У контактному апараті газ зазвичай проходить 4 або 5 шарів контактної маси. У виробництві С. до. контактним способом випалювальний газ попередньо очищають від домішок, що отруюють каталізатор. As, Se і залишки пилу видаляють у промивних вежах, зрошуваних С. ​​к. Від туману H 2 SO 4 (що утворюється з присутніх у газовій суміші SO 3 і H 2 O) звільняють у мокрих електрофільтрах. Пари H 2 O поглинаються концентрованою С. до сушильних вежах. Потім суміш SO 2 з повітрям проходить через каталізатор (контактну масу) і окислюється до SO 3:

SO 2 + 1/2O 2 = SO 3 .

SO3 + H2O = H2SO4.

Залежно від кількості води, що надійшла в процес, виходить розчин С. до. у воді або олеум.

У 1973 обсяг виробництва С. к. (у моногідраті) становив (млн. т): СРСР - 14,9, США - 28,7, Японія - 7,1, ФРН - 5,5, Франція - 4,4, Великобританія – 3,9, Італія – 3,0, Польща – 2,9, Чехословаччина – 1,2, НДР – 1,1, Югославія – 0,9.

Застосування

Сірчана кислота - одне з найважливіших продуктів основний хімічної промисловості. Для технічних цілей випускаються наступні сортиС. к.: баштова (не менше 75% H 2 SO 4), купоросна олія (не менше 92,5%) і олеум, або димна С. к. (розчин 18,5-20% SO 3 в H 2 SO 4), а також особливо чиста акумуляторна С. к. (92-94%; розведена водою до 26-31% служить електролітом у свинцевих акумуляторах). Крім того, проводиться реактивна С. к. (92-94%), що отримується контактним способом в апаратурі з кварцу або Pt. Фортеця С. до. визначають за її щільністю, що вимірюється ареометром. Велика частина баштової С. до., що виробляється, витрачається на виготовлення мінеральних добрив. На властивості витісняти кислоти з їх солей засноване застосування С. к. у виробництві фосфорної, соляної, борної, плавикової та ін кислот. Концентрована С. к. служить для очищення нафтопродуктів від сірчистих та ненасичених органічних сполук. Розведена С. к. застосовується для видалення окалини з дроту та листів перед лудінням та оцинкуванням, для травлення металевих поверхонь перед покриттям хромом, нікелем, міддю та ін. Вона використовується в металургії – з її допомогою розкладають комплексні руди (зокрема, уранові). В органічному синтезі концентрована С. до. необхідний компонентнітруючих сумішей і сульфуючий засіб при отриманні багатьох барвників та лікарських речовин. Завдяки високій гігроскопічності С. к. застосовується для осушення газів, для концентрування азотної кислоти.

Техніка безпеки

У виробництві сірчаної кислоти небезпеку становлять отруйні гази (SO 2 і NO 2), а також пари SO 3 і H 2 SO 4 . Тому обов'язково хороша вентиляція, повна герметизація апаратури. С. до. викликає на шкірі важкі опіки, внаслідок чого поводження з нею вимагає крайньої обережності та захисних пристосувань (окуляри, гумові рукавички, фартухи, чоботи). При розведенні треба лити С. до. у воду тонким струменем при перемішуванні. Приливання води до С. до. викликає розбризкування (внаслідок великого виділення тепла).

Література:

• Довідник сірчанокислотника, під ред. Маліна До. М., 2 видавництва, М., 1971;
• Малін До. М., Аркін Н. Л., Боресков Р. До., Слинько М. Р., Технологія сірчаної кислоти, М., 1950;
• Боресков Р. До., Каталіз у виробництві сірчаної кислоти, М. - Л., 1954;
• Амелін А. Р., Яшка Е. Ст, Виробництво сірчаної кислоти, М., 1974;
• Лук'янов П. М., Коротка історія хімічної промисловості СРСР, М., 1959.

І. К. Маліна.

Ця стаття чи розділ використовує текст

Сірчана кислота (H₂SO₄) – це одна з найсильніших двоосновних кислот.

Якщо говорити про фізичні властивості, то сірчана кислота виглядає як прозора густувата масляниста рідина без запаху. Залежно від концентрації, сірчана кислота має безліч різних властивостей та сфер застосування:

• обробка металів;
• обробка руд;
• виробництво мінеральних добрив;
• хімічний синтез.

Історія відкриття сірчаної кислоти

Контактна сірчана кислота має концентрацію від 92 до 94 відсотків:

2SO₂ + O₂ = 2SO₂;

H₂O + SO₃ = H₂SO₄.

Фізичні та фізико-хімічні властивості сірчаної кислоти

H₂SO₄ змішується з водою та SO₃ у всіх співвідношеннях.

У водних розчинах Н₂SO₄ утворює гідрати типу Н₂SO₄·nH₂O

Температура кипіння сірчаної кислоти залежить від рівня концентрації розчину і досягає максимуму при концентрації більше 98 відсотків.

Їдке з'єднання олеумявляє собою розчин SO₃ у сірчаній кислоті.

У разі підвищення концентрації триоксиду сірки в олеумі температура кипіння знижується.

Хімічні властивості сірчаної кислоти

При нагріванні концентрована сірчана кислота є сильним окисником, який здатний окислювати багато металів. Виняток становлять лише деякі метали:

• золото (Au);
• платина (Pt);
• іридій (Ir);
• родій (Rh);
• тантал (Та).

Окислюючи метали, концентрована сірчана кислота може відновлюватися до H₂S, S та SO₂.

Активний метал:

8Al + 15H₂SO₄(конц.) → 4Al₂(SO₄)₃ + 12H₂O + 3H₂S

Метал середньої активності:

2Cr + 4 H₂SO₄(конц.)→ Cr₂(SO₄)₃ + 4 H₂O + S

Малоактивний метал:

2Bi + 6H₂SO₄(конц.) → Bi₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂

З холодною концентрованою сірчаною кислотою залізо не реагують, оскільки покриваються оксидною плівкою. Цей процес називається пасивація.

Реакція сірчаної кислоти та H₂O

При змішуванні H₂SO₄ з водою відбувається екзотермічний процес: виділяється таке велика кількістьтепла, що розчин може навіть закипіти. Проводячи хімічні досліди, потрібно потроху додавати сірчану кислоту у воду, а не навпаки.

Сірчана кислота є сильною речовиною, що дегідрує. Концентрована сірчана кислота витісняє воду з різних сполук. Її часто використовують як осушувач.

Реакція сірчаної кислоти та цукру

Жадібність сірчаної кислоти до води можна продемонструвати в класичному досвіді - змішуванні концентрованої H₂SO₄ і , який є органічним з'єднанням(Вуглеводом). Щоб видобувати воду з речовини, сірчана кислота руйнує молекули.

Для проведення досвіду в цукор додають кілька крапель води та перемішують. Потім обережно вливають сірчану кислоту. Через короткий проміжок часу можна спостерігати бурхливу реакцію з утворенням вугілля та виділенням сірчистого та .

Сірчана кислота та кубик цукру:

Пам'ятайте, що працювати із сірчаною кислотою дуже небезпечно. Сірчана кислота – їдка речовина, яка моментально залишає сильні опіки на шкірі.

ви знайдете безпечні експерименти із цукром, які можна проводити вдома.

Реакція сірчаної кислоти та цинку

Ця реакція досить популярна і є одним із найпоширеніших лабораторних методів одержання водню. Якщо до розбавленої сірчаної кислоти додати гранули цинку, метал розчинятиметься з виділенням газу:

Zn+H₂SO₄ → ZnSO₄+H₂.

Розведена сірчана кислота реагує з металами, які в ряді активності стоять лівіше за водень:

Ме + H₂SO₄(розб.) → сіль + H₂

Реакція сірчаної кислоти з іонами барію

Якісною реакцією на її солі є реакція з іонами барію. Вона поширена у кількісному аналізі, зокрема гравіметрії:

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl

ZnSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + ZnCl₂

Увага! Не намагайтеся повторити ці досліди самостійно!

Сірчана кислота (H2SО4) – це одна з найїдкіших кислот та небезпечних реагентів, відомих людині, особливо у концентрованому вигляді. Хімічно чиста сірчана кислота є важкою токсичною рідиною маслянистої консистенції, що не має запаху і кольору. Отримують її методом окиснення сірчистого газу (SO2) контактним способом.

При температурі + 10,5 °C, сірчана кислота перетворюється на застиглу склоподібну кристалічну масу, жадібно, подібно до губки, що поглинає вологу з навколишнього середовища. У промисловості та хімії сірчана кислота є одним з основних хімічних сполукі займає лідируючі позиції щодо обсягу виробництва в тоннах. Саме тому сірчану кислоту називають «кров'ю хімії». За допомогою сірчаної кислоти отримують добрива, лікарські засоби, інші кислоти, великий, добрив та багато іншого.

Основні фізичні та хімічні властивості сірчаної кислоти

1. Сірчана кислота в чистому вигляді (формула H2SO4), при концентрації 100% є безбарвною густою рідиною. Найважливіша властивість H2SO4 полягає у високій гігроскопічності – це здатність віднімати з повітря воду. Цей процес супроводжується масштабним виділенням тепла.
2. H2SO4 – це сильна кислота.
3. Сірчана кислота називається моногідрат - у ній на 1 моль SO3 припадає 1 моль Н2О (води). Через її значні гігроскопічні властивості її використовують для вилучення вологи з газів.
4. Температура кипіння – 330 °С. При цьому відбувається розкладання кислоти на SO3 та воду. Щільність – 1,84. Температура плавлення – 10,3 °С/.
5. Концентрована сірчана кислота є потужним окислювачем. Щоб запустити окисно-відновну реакцію, кислоту потрібно нагріти. Підсумок реакції – SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. Залежно від концентрації сірчана кислота по-різному входить у реакцію з металами. У розведеному стані сірчана кислота здатна окислювати всі метали, які стоять у ряді напруги до водню. Виняток становлять як найстійкіші до окиснення. Розведена сірчана кислота взаємодіє з солями, основами, амфотерними та основними оксидами. Сірчана кислота концентрована здатна окислювати всі метали, що стоять у ряді напруги, причому срібло теж.
7. Сірчана кислота утворює два види солей: кислі (це гідросульфати) та середні (сульфати)
8. H2SO4 вступає в активну реакцію з органічними речовинами та неметалами, причому деякі з них вона здатна перетворити на вугілля.
9. Сірчаний ангідрит відмінно розчиняється в H2SО4, і при цьому утворюється олеум – розчин SО3 у сірчаній кислоті. Зовні це виглядає так: сірчана кислота, що димиться, що виділяє сірчаний ангідрит.
10. Сірчана кислота у водних розчинах є сильною двоосновною, і при додаванні до води виділяється величезна кількість теплоти. Коли готують розведені розчини H2SO4 з концентрованих, необхідно невеликим струмком додавати більш важку кислоту до води, а не навпаки. Це робиться, щоб уникнути скипання води і розбризкування кислоти.

Концентрована та розведена сірчані кислоти

До концентрованих розчинів сірчаної кислоти відносяться розчини від 40%, здатні розчиняти срібло чи паладій.

До розведеної сірчаної кислоти відносяться розчини, концентрація яких не перевищує 40%. Це не такі активні розчини, але вони здатні вступати в реакцію з латунню та міддю.

Одержання сірчаної кислоти

Виробництво сірчаної кислоти у промислових масштабах було запущено в XV столітті, але на той час її називали “купоросне масло”. Якщо раніше людство споживало лише кілька десятків літрів сірчаної кислоти, то в сучасному світіобчислення йде на мільйони тонн на рік.

Виробництво сірчаної кислоти здійснюється промисловим способом, І їх існує три:

1. Контактний метод.
2. Нітрозний спосіб
3. Інші методи

Докладно поговоримо про кожного з них.

Контактний спосіб виробництва

Контактний спосіб виробництва – найпоширеніший, і він виконує такі завдання:

• Виходить продукт, який задовольняє потреби максимальної кількості споживачів.
• Під час виробництва скорочується шкода навколишнього середовища.

При контактному способі сировини використовуються такі речовини:

• пірит (сірчаний колчедан);
• сірка;
• оксид ванадію (ця речовина викликає роль каталізатора);
• сірководень;
• сульфіди різних металів.

Перед запуском процесу виробництва сировину попередньо готують. Для початку в спеціальних дробильних установках колчедан піддається подрібненню, що дозволяє завдяки збільшенню площі дотику активних речовин прискорити реакцію. Пірит піддається очищенню: його опускають у великі ємності з водою, під час чого порожня порода та всілякі домішки спливають на поверхню. Наприкінці процесу їх забирають.

Виробничу частину поділяють на кілька стадій:

1. Після дроблення колчедан очищають і відправляють у піч - там при температурі до 800 ° C відбувається його випалювання. За принципом протитечії в камеру знизу йде подача повітря, що забезпечує перебування піриту в підвішеному стані. На сьогоднішній день, на цей процес витрачається кілька секунд, а ось раніше на випалення витрачалося кілька годин. У процесі випалу з'являються відходи у вигляді оксиду заліза, що видаляються, і надалі передаються на підприємства металургійної промисловості. При випаленні виділяються водні пари, гази O2 та SO2. Коли завершиться очищення від пар води та дрібних домішок, виходить чистий оксид сірки та кисень.
2. На другій стадії під тиском відбувається екзотермічна реакція з використанням каталізатора ванадієвого. Запуск реакції починається при досягненні температури 420 °C, але її можуть підвищити до 550 °C з метою підвищення ефективності. У процесі реакції йде каталітичне окиснення і SO2 стає SO.
3. Суть третьої стадії виробництва така: поглинання SO3 у поглинальній вежі, під час чого утворюється олеум H2SO4. У такому вигляді H2SO4 розливається на спеціальні ємності (вона не вступає в реакцію зі сталлю) і готова до зустрічі з кінцевим споживачем.

У ході виробництва, як ми вже говорили вище, утворюється багато теплової енергії, яка використовується для опалювальних цілей. Багато підприємств з виробництва сірчаної кислоти встановлюють парові турбіни, які використовують пар, що викидається, для вироблення додаткової електроенергії.

Нітрозний спосіб одержання сірчаної кислоти

Незважаючи на переваги контактного способу виробництва, при якому виходить концентрована і чиста сірчана кислота і олеум, досить багато H2SO4 отримують нітрозним способом. Зокрема на суперфосфатних заводах.

Для виробництва H2SO4 вихідним речовиною, як у контактному, і у нітрозному способі виступає сірчистий газ. Його отримують спеціально для цих цілей за допомогою спалювання сірки або випалом сірчистих металів.

Переробка сірчистого газу в сірчисту кислоту полягає в окисленні двоокису сірки та приєднанні води. Формула виглядає так:
SO2 + 1 | 2 O2 + H2O = H2SO4

Але двоокис сірки з киснем не вступає у безпосередню реакцію, тому при нітрозному методі окислення сірчистого газу здійснюють за допомогою оксидів азоту. Вищі оксиди азоту (мова йде про двоокиси азоту NO2, триокиси азоту NO3) при цьому процесі відновлюються до окису азоту NO, який згодом знову окислюється киснем до вищих оксидів.

Одержання сірчаної кислоти нітрозним способом у технічному плані оформлено у вигляді двох способів:

• Камерний.
• Баштового.

Нітрозний спосіб має ряд переваг та недоліків.

Недоліки нітрозного способу:

• Виходить 75% сірчана кислота.
• Якість продукції низька.
• Неповне повернення оксидів азоту (додавання HNO3). Їхні викиди шкідливі.
• У кислоті присутні залізо, оксиди азоту та інші домішки.

Переваги нітрозного методу:

• Собівартість процесу нижча.
• Можливість переробки SO2 на 100%.
• Простота апаратури.

Основні російські заводи з виробництва сірчаної кислоти

Річне виробництво H2SO4 в нашій країні веде численні шестизначні цифри - це близько 10 мільйонів тонн. Провідними виробниками сірчаної кислоти у Росії є фірми, є, крім цього, її основними споживачами. Мова йдепро компанії, сферою діяльності яких є випуск мінеральних добрив. Наприклад, «Балаківські міндобрива», «Аммофос».

У Криму в Армянську працює найбільший виробник діоксиду титану на території Східної Європи"Кримський титан". До того ж, завод займається виробництвом сірчаної кислоти, мінеральних добрив, залізного купоросуі т.д.

Сірчану кислоту різних видів виробляють багато заводів. Наприклад, акумуляторну сірчану кислоту виробляють: Карабашмедь, ФКП Бійський олеумний завод, Святогор, Славія, Северхімпром і т.д.

Олеум виробляють ОХК Щекіноазот, ФКП Бійський олеумний завод, Уральська гірничо-металургійна компанія, ПЗ Киришинефтеоргсинтез і т.д.

Сірчану кислоту особливої ​​чистоти виробляють ОХК Щекіноазот, Компонент-Реактив.

Відпрацьовану сірчану кислоту можна купити на заводах ЗСС, Галополімер Кірово-Чепецьк.

Виробниками технічної сірчаної кислоти є Промсинтез, Хіпром, Святогір, Апатит, Карабашмедь, Славія, Лукойл-Пермнафтооргсинтез, Челябінський цинковий завод, Електроцинк тощо.

Через те, що колчедан є основною сировиною при виробництві H2SO4, а це відхід збагачувальних підприємств, його постачальниками виступають Норильська та Талнахська збагачувальні фабрики.

Лідерські світові позиції з виробництва H2SO4 займають США та Китай, на які припадають 30 млн. тонн та 60 млн. тонн відповідно.

Сфера застосування сірчаної кислоти

У світі щорічно споживається близько 200 мільйонів тонн H2SO4, з яких виробляється широкий спектр продукції. Сірчана кислота тримає пальму першості серед інших кислот за масштабами використання в промислових цілях.

Як ви вже знаєте, сірчана кислота є одним з найважливіших продуктів хімічної промисловості, тому сфера застосування сірчаної кислоти досить широка. Основні напрямки використання H2SО4 такі:

• Сірчану кислоту в колосальних обсягах використовують для виробництва мінеральних добрив, і це йде близько 40% всього тоннажу. З цієї причини заводи, що виробляють H2SO4, будують поруч із підприємствами, що випускають добрива. Це сульфат амонію, суперфосфат тощо. При їх виробництві сірчана кислота береться у чистому вигляді (100% концентрація). Щоб зробити тонну аммофосу або суперфосфату, знадобиться 600 літрів H2SO4. Саме ці добрива здебільшого застосовують у сільському господарстві.
• H2SO4 використовується для виробництва вибухових речовин.
• Очищення нафтопродуктів. Для отримання гасу, бензину мінеральних маселпотрібно очищення вуглеводнів, що відбувається із застосуванням сірчаної кислоти. У процесі переробки нафти очищення вуглеводнів дана промисловість «забирає» цілих 30% світового тоннажу H2SO4. Крім того, сірчаною кислотою збільшують октанове число палива і при видобутку нафти обробляють свердловини.
• У металургійній промисловості. Сірчана кислота в металургії використовується для очищення від окалини та іржі дроту, листового металу, а також відновлення алюмінію при виробництві кольорових металів. Перед тим як покривати металеві поверхніміддю, хромом або нікелем, поверхня протравлюється сірчаною кислотою.
• При виробництві лікарських засобів.
• При виготовленні фарб.
• У хімічній промисловості. H2SO4 використовується при виробництві миючих засобів, етилового засобу, інсектицидів і т.д., і без неї ці процеси неможливі.
• Для отримання інших відомих кислот, органічних та неорганічних сполук, що використовуються в промислових цілях.

Солі сірчаної кислоти та їх застосування

Найважливіші солі сірчаної кислоти:

• Глауберова сіль Na2SO4 · 10H2O (кристалічний сульфат натрію). Сфера її застосування досить ємна: виробництво скла, соди, у ветеринарії та медицині.
• Сульфат барію BaSO4 використовується у виробництві гуми, паперу, білої мінеральної фарби. До того ж, він незамінний у медицині при рентгеноскопії шлунка. З нього роблять «барієву кашу» щодо цієї процедури.
• Сульфат кальцію CaSO4. У природі його можна зустріти у вигляді гіпсу CaSO4 · 2H2O та ангідриту CaSO4. Гіпс CaSO4 · 2H2O та сульфат кальцію застосовують у медицині та будівництві. З гіпсом при нагріванні до температури 150 - 170 ° C відбувається часткова дегідратизація, внаслідок якої виходить палений гіпс, відомий як алебастр. Замішуючи алебастр із водою до консистенції рідкого тіста, маса швидко твердне і перетворюється на подобу каменю. Саме ця властивість алебастру активно використовується в будівельних роботах: з нього роблять зліпки та відливні форми. У штукатурних роботах алебастр незамінний як в'яжучий матеріал. Пацієнтам травматологічних відділень накладають спеціальні фіксуючі тверді пов'язки – вони робляться на основі алебастру.
• Залізний купорос FeSO4 · 7H2O використовують для приготування чорнила, просочення дерева, а також у сільськогосподарській діяльності для знищення шкідників.
• Гали KCr(SO4)2 · 12H2O , KAl(SO4)2 · 12H2O та ін. використовують у виробництві фарб і шкіряної промисловості (дублені шкіри).
• Мідний купорос CuSO4 · 5H2O багато хто з вас знає не з чуток. Це активний помічник у сільському господарстві при боротьбі з хворобами рослин та шкідниками – водним розчином CuSO4 · 5H2O протруюють зерно та обприскують рослини. Також його застосовують для виготовлення деяких мінеральних фарб. А у побуті його використовують для виведення цвілі зі стін.
• Сульфат алюмінію – його використовують у целюлозно-паперовій промисловості.

Сірчана кислота в розведеному вигляді застосовується як електроліт у свинцевих акумуляторах. До того ж, вона використовується для виробництва миючих засобів та добрив. Але в більшості випадків вона йде у вигляді олеуму – це розчин SO3 у H2SO4 (можна зустріти й інші формули олеуму).

Дивовижний факт! Олеум хімічно активніший, ніж концентрована сірчана кислота, але, незважаючи на це, він не вступає в реакцію зі сталлю! Саме тому його простіше транспортувати, ніж саму сірчану кислоту.

Сфера використання «королеви кислот» воістину масштабна, і складно розповісти про всі засоби її застосування в промисловості. Також вона застосовується як емульгатор в харчової промисловості, для очищення води, при синтезі вибухових речовин та безлічі інших цілей.

Історія появи сірчаної кислоти

Хто з нас хоч раз не чув про мідному купоросі? Так ось, його вивченням займалися ще в давнину, і в деяких роботах почала нової еривчені обговорювали походження купоросів та його властивості. Купороси вивчали грецький лікар Діоскорид, римський дослідник природи Пліній Старший, і у своїх працях вони писали про досліди. У медичних цілях різні речовини-купороси застосовував древній лікар Ібн Сіна. Як використовувалися купороси в металургії, йшлося у роботах алхіміків Стародавню ГреціюЗосими з Панополісу.

Найпершим способом отримання сірчаної кислоти є процес нагрівання алюмокалієвих галун, і про це є інформація в алхімічній літературі XIII століття. У той час склад галунів і суть процесу була не відома алхімікам, але вже в XV столітті хімічним синтезом сірчаної кислоти почали цілеспрямовано займатися. Процес був таким: алхіміки обробляли суміш сірки та сульфіду сурми (III) Sb2S3 при нагріванні з азотною кислотою.

У середньовічні часи в Європі сірчану кислоту називали «купоросною олією», але потім назва змінилася на купоросні кислоти.

У XVII столітті Йоганн Глаубер внаслідок горіння калійної селітриі самородної сірки у присутності водяної пари отримав сірчану кислоту. В результаті окислення сірки селітрою виходив оксид сірки, що вступав у реакцію з парами води, і в результаті виходила рідина маслянистої консистенції. Це була купоросна олія, і ця назва сірчаної кислоти існує й досі.

Фармацевт з Лондона Уорд Джошуа в тридцяті роки XVIII століття застосовував цю реакцію на промислового виробництвасірчаної кислоти, але у середньовіччі її споживання обмежувалося кількома десятками кілограмів. Сфера використання була вузькою: для алхімічних дослідів, очищення дорогоцінних металів та в аптекарській справі. Концентрована сірчана кислота в невеликих обсягах використовувалася у виробництві спеціальних сірників, які містили бертолетову сіль.

На Русі тільки в XVII столітті з'явилася купоросна кислота.

В Англії в Бірмінгемі Джон Робак в 1746 адаптував зазначений вище спосіб отримання сірчаної кислоти і запустив виробництво. При цьому він використовував міцні великі обвинцювані камери, які були дешевшими за скляні ємності.

У промисловості цей спосіб тримав позиції майже 200 років, і в камерах отримували 65% сірчану кислоту.

Через час англійський Гловер та французький хімік Гей-Люссак удосконалили сам процес, і сірчана кислота почала виходити з концентрацією 78%. Але для виробництва, наприклад, барвників така кислота не пасувала.

На початку 19 століття було відкрито нові способи окислення сірчистого газу сірчаний ангідрид.

Спочатку це робили із застосуванням оксидів азоту, а потім використовували як каталізатор платину. Два ці методи окислення сірчистого газу вдосконалилися й надалі. Окислення сірчистого газу на платинових та інших каталізаторах стало називатися контактним способом. А окислення цього газу окислами азоту одержало назву нітрозного способу одержання сірчаної кислоти.

Британський торговець оцтовою кислотою Перегрін Філіпс лише в 1831 році запатентував економічний процес для виробництва оксиду сірки (VI) і концентрованої сірчаної кислоти, і саме він на сьогоднішній день знайомий світові як контактний спосібїї отримання.

Виробництво суперфосфату почалося 1864 року.

У вісімдесяті роки дев'ятнадцятого століття у Європі виробництво сірчаної кислоти досягло 1 мільйона тонн. Головними виробниками стали Німеччина та Англія, що випускають 72% від усього обсягу сірчаної кислоти у світі.

Перевезення сірчаної кислоти є трудомістким та відповідальним заходом.

Сірчана кислота відноситься до класу небезпечних хімічних речовин, і при контакті зі шкірними покровами викликає найпотужніші опіки. До того ж, вона може спричинити хімічне отруєння людини. Якщо під час транспортування не буде дотримано певні правила, то сірчана кислота через свою вибухонебезпечність може заподіяти чимало шкоди, як людям, так і навколишньому середовищу.

Сірчану кислоту присвоєно 8 клас небезпеки та перевезення повинні здійснювати спеціально навчені та підготовлені професіонали. Важливою умовою доставки сірчаної кислоти є дотримання спеціально розроблених Правил перевезення небезпечних вантажів.

Перевезення автомобільним транспортом здійснюється за такими правилами:

1. Під перевезення виготовляють спеціальні ємності з особливого сталевого металу, який вступає у реакцію із сірчаною кислотою чи титану. Такі ємності не окислюються. Небезпечну сірчану кислоту перевозять у спеціальних сірчанокислотних хімічних цистернах. Вони відрізняються по конструкції і під час перевезення підбираються залежно від виду сірчаної кислоти.
2. При перевезенні кислоти, що димиться, беруться спеціалізовані ізотермічні цистерни-термоси, в яких для збереження хімічних властивостей кислоти підтримується необхідний температурний режим.
3. Якщо перевозиться звичайна кислота, вибирається сірчанокислотна цистерна.
4. Перевезення сірчаної кислоти автотранспортом, таких видів як димна, безводна, концентрована, для акумуляторів, гловерна здійснюється у спеціальній тарі: цистернах, бочках, контейнерах.
5. Перевезенням небезпечного вантажу можуть займатися виключно водії, які мають на руках свідоцтво АДР.
6. Час у дорозі не має обмежень, тому що при перевезенні потрібно суворо дотримуватись допустимої швидкості.
7. При перевезенні будується спеціальний маршрут, який повинен пролягати, минаючи місця великого скупчення людей та виробничі об'єкти.
8. Транспорт повинен мати спеціальне маркування та знаки небезпеки.

Небезпечні властивості сірчаної кислоти для людини

Сірчана кислота є підвищеною небезпекою для людського організму. Її токсична дія настає не тільки при безпосередньому контакті зі шкірою, але при вдиханні її пари, коли відбувається виділення сірчистого газу. Небезпечний вплив поширюється на:

• Дихальну систему;
• Шкірні покриви;
• Слизові оболонки.

Інтоксикацію організму може посилити миш'як, який часто входить до складу сірчаної кислоти.

Важливо! Як ви знаєте, при дотику кислоти зі шкірою відбуваються сильні опіки. Не меншу небезпеку становить отруєння парами сірчаної кислоти. Безпечна доза вмісту сірчаної кислоти повітря становить лише 0,3 мг на 1 квадратний метр.

Якщо на слизові оболонки або на шкіру потрапляє сірчана кислота, з'являється сильний опік, погано гояться. Якщо за масштабом опік значний, у потерпілого розвивається опікова хвороба, яка може призвести навіть до смерті, якщо своєчасно не буде надана кваліфікована медична допомога.

Важливо! Для дорослої людини смертельна доза сірчаної кислоти дорівнює лише 0,18 см на 1 літр.

Безумовно, «випробувати на собі» токсичну дію кислоти звичайного життяпроблематично. Найчастіше отруєння кислотою відбувається через нехтування технікою безпеки на виробництві під час роботи з розчином.

Може статися масове отруєння парами сірчаної кислоти внаслідок технічних неполадок на виробництві або необережності і відбувається масивний викид в атмосферу. Для запобігання таким ситуаціям працюють спеціальні служби, завдання яких контролювати функціонування виробництва, де використовується небезпечна кислота.

Які симптоми спостерігаються при інтоксикації сірчаною кислотою

Якщо кислота була прийнята внутрішньо:

• Біль у галузі травних органів.
• Нудота та блювання.
• Порушення випорожнень, як результат сильних кишкових розладів.
• Сильне виділення слини.
• Через токсичний вплив на нирки, сеча стає червоною.
• Набряк гортані та горла. Виникають хрипи, осиплість. Це може призвести до смерті від ядухи.
• На яснах з'являються бурі плями.
• Шкірні покрови синіють.

При опіку шкірних покривівможуть бути всі ускладнення, притаманні опіковій хворобі.

При отруєнні парами спостерігається така картина:

• Опік слизової оболонки очей.
• Носова кровотеча.
• Опік слизових оболонок дихальних шляхів. У цьому потерпілий відчуває сильний больовий симптом.
• Набряк гортані з симптомами задушення (брак кисню, шкіра синіє).
• Якщо отруєння сильне, то може бути нудота та блювання.

Важливо знати! Отруєння кислотою після внутрішнього прийому набагато небезпечніше, ніж інтоксикація від вдихання парів.

Перша допомога та терапевтичні процедури при ураженні сірчаною кислотою

Дійте за наступною схемою при контакті із сірчаною кислотою:

• Насамперед викличте швидку допомогу. Якщо рідина потрапила всередину, зробіть промивання шлунка теплою водою. Після цього дрібними ковтками знадобиться випити 100 г соняшникової або оливкової олії. До того ж, слід проковтнути шматочок льоду, випити молоко або палену магнезію. Це потрібно зробити для зниження концентрації сірчаної кислоти та полегшення стану людини.
• Якщо кислота потрапила у вічі, потрібно промити їх проточною водою, а потім закапати розчином дикаїну та новокаїну.
• При попаданні кислоти на шкіру обпечене місце потрібно добре промити під проточною водою і накласти пов'язку з содою. Промивати потрібно близько 10-15 хвилин.
• При отруєнні парами потрібно вийти на свіже повітря, а також промити в міру доступності потерпілих слизових оболонок.

В умовах стаціонару лікування залежатиме від площі опіку та ступеня отруєння. Знеболення здійснюють лише новокаїном. Щоб уникнути розвитку у сфері ураження інфекції, пацієнту підбирають курс антибіотикотерапії.

При шлунковій кровотечі вводиться плазма чи переливається кров. Джерело кровотечі можуть усувати оперативним шляхом.

1. Сірчана кислота в чистому 100%-му вигляді зустрічається в природі. Наприклад, в Італії на Сицилії в Мертвому морі можна побачити унікальне явище - сірчана кислота просочується прямо з дна! А відбувається ось що: пірит з земної корислужить у разі сировиною на її освіти. Це місце ще називають Озером смерті, і до нього бояться підлітати навіть комахи!
2. Після великих вивержень вулканів у земній атмосфері часто можна виявити краплі сірчаної кислоти, і у таких випадках «винуватця» може принести негативні наслідкидля навколишнього середовища та стати причиною серйозних змін клімату.
3. Сірчана кислота є активним поглиначем води, тому її використовують як осушувач газів. В минулі часиЩоб у приміщеннях не запотівали вікна, цю кислоту наливали в баночки і ставили між шибками віконних отворів.
4. Саме сірчана кислота – основна причина випадання кислотних дощів. Головна причина утворення кислотного дощу – забруднення повітря діоксидом сірки, і він при розчиненні у воді утворює сірчану кислоту. У свою чергу двоокис сірки виділяється при спалюванні викопного палива. У кислотних дощах, що досліджуються за останні роки, збільшився вміст азотної кислоти Причина такого явища – зниження викидів двоокису сірки. Незважаючи на цей факт, основною причиною появи кислотних дощів і залишається сірчана кислота.

Ми пропонуємо вам відеодобірку цікавих дослідівіз сірчаною кислотою.

Розглянемо реакцію сірчаної кислоти за її заливанні в цукор. На перших секундах попадання сірчаної кислоти в колбу із цукром відбувається потемніння суміші. Після декількох секунд субстанція набуває чорного кольору. Далі відбувається найцікавіше. Маса починає швидко рости і вилазити за межі колби. На виході отримуємо горду речовину, схожу на пористу деревне вугілля, що перевищує початковий обсяг у 3-4 рази

Автор відео пропонує порівняти реакцію кока-коли з соляною кислотою та сірчаною кислотою. При змішуванні Кока-коли із соляною кислотою жодних візуальних змін не спостерігається, а ось при змішуванні із сірчаною кислотою Кока-кола починає закипати.

Цікаву взаємодію можна спостерігати при попаданні сірчаної кислоти на туалетний папір. Туалетний папірскладається з целюлози. При попаданні кислоти молекули целюлози миттєво руйнуйся із виділенням вільного вуглецю. Подібне обвуглювання можна спостерігати при попаданні кислоти на деревину.

У колбу із концентрованою кислотою додаю маленький шматочок калію. На першій секунді відбувається виділення диму, після чого метал миттєво спалахує, спалахує і вибухає, обробляючись на шматочки.

У наступному досвіді при попаданні сірчаної кислоти на сірник відбувається її спалах. У другій частині досвіду занурюють алюмінієву фольгу з ацетоном та сірником усередині. Відбувається миттєве нагрівання фольги з виділенням величезної кількості диму та повне її розчинення.

Цікавий ефект спостерігається при додаванні харчової содиу сірчану кислоту. Сода миттєво забарвлюється в жовтий колір. Реакція протікає з бурхливим кипінням та збільшенням обсягу.

Всі наведені вище досвіди ми категорично не радить проводити в домашніх умовах. Сірчана кислота дуже агресивна та токсична речовина. Подібні досліди необхідно проводити у спеціальних приміщеннях, які обладнані примусовою вентиляцією. Гази, що виділяються в реакціях із сірчаною кислотою, дуже токсичні і можуть викликати ураження дихальних шляхів та отруєння організму. Крім того, подібні досліди проводяться у засобах індивідуального захисту шкірних покривів та органів дихання. Бережіть себе!