Ce qui fait 269,2 ºС, et densité spécifique- 1,83 g/ml à température ambiante (20º) - c'est acide sulfurique. Le point de fusion de cette substance n'est que de 10,3°С.
Le niveau de concentration est en grande partie le facteur déterminant dans son utilisation en chimie et en production industrielle. En règle générale, on distingue deux principales divisions conventionnelles des niveaux de concentration, bien que strictement scientifiquement, il est impossible de tracer une ligne numérique entre eux. Selon cette classification, on distingue l'acide sulfurique dilué et l'acide sulfurique concentré.
En interagissant avec un certain nombre de métaux, tels que le fer, le zinc, le magnésium, cette substance libère de l'hydrogène lors de la réaction. Par exemple, lors de l'interaction avec le fer, une réaction se produit dont la formule s'écrit comme suit : Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2. Il convient de rappeler que l'acide sulfurique dilué, dont les propriétés le caractérisent comme un agent oxydant puissant, n'interagit pratiquement pas avec les métaux à faible activité - cuivre, argent, or.
Étant un agent oxydant puissant, ce composé est capable d'oxyder une très large liste de métaux ; cette propriété détermine sa large utilisation dans une variété de domaines ; fabrication industrielle.
En règle générale, lors de l'interaction avec des substances chimiquement actives, par exemple le magnésium ou le sodium, (IV) est obtenu à la suite d'une réaction d'oxydo-réduction, et si ces substances actives sont des métaux, la réaction produit du sulfure d’hydrogène (H2S) et du soufre (S). Ces métaux actifs Peut contenir du calcium, du potassium, du magnésium déjà mentionné et d'autres.
L'acide sulfurique anhydre, ou comme on l'appelle aussi, hautement concentré, n'interagit que faiblement ou pratiquement avec les métaux, par exemple avec le fer, car le fer a extrêmement niveau bas activité chimique. Le résultat de leur interaction ne peut être que la formation d'un film résistant à la surface de l'alliage contenant du fer, en composition chimique qui comprend des oxydes. Cela est dû au fait que l'acide sulfurique dilué, et encore plus concentré, est stocké et transporté principalement dans des conteneurs en métaux : titane, aluminium, nickel.
Cette substance est capable d'oxyder les non-métaux et même de présenter ses propriétés oxydantes lors de réactions avec des substances complexes, telles que des agents réducteurs. La nature de l'apparition de telles réactions est déterminée par le degré de concentration de l'acide sulfurique dilué dans chaque cas spécifique. En revanche, cette substance, quel que soit son niveau de concentration, possède de nombreux propriétés caractéristiques que possèdent les autres acides. Par exemple, il est capable d’interagir avec les oxydes et de conduire à la libération de sels. La même chose se produit lors de l’interaction avec les hydroxydes. De plus, le H2SO4 dilué est un composé dibasique, qui présente également certaines propriétés qui lui sont caractéristiques uniquement lorsqu'il interagit avec d'autres substances. L'essentiel est qu'à la suite de ces interactions, deux types de sels se forment : moyen (pour acide concentré) sels - sulfates, et pour les dilués - hydrosulfates.
Comme nous l'avons déjà indiqué, l'acide sulfurique dilué est un produit important et largement utilisé dans l'industrie chimique. Application chez d'autres zones industrielleségalement multiforme. Ainsi, il est utilisé dans la production de fibres artificielles et différents types les plastiques, engrais minéraux, colorants. Les propriétés de l'acide sont recherchées dans l'industrie manufacturière. Dans la production métallurgique, il est indispensable et est également largement utilisé comme dessicant de gaz.
Les produits dérivés de l'acide sulfurique - les sulfates - sont activement utilisés dans agriculture, dans l'industrie - dans la production de peintures, de papier, de caoutchouc, de gypse et bien plus encore.
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L'acide sulfurique dilué convient à la production d'acides d'anions simples peu solubles dans l'eau.
L'acide sulfurique dilué, dont l'acide benzènesulfonique a été éliminé avec du benzène, est à nouveau concentré grâce à l'introduction d'anhydride sulfurique. L'extrait benzénique est distillé et le benzène est renvoyé dans le cycle. Le résidu de distillation est de l'acide benzènesulfonique assez pur. Avec cette méthode, il est préférable d’utiliser de l’acide sulfurique. L'inconvénient est le bilan thermique insatisfaisant et longue durée réactions. Lorsque le procédé est réalisé sous pression, à des températures élevées et lorsque l'acide sulfurique est concentré dans des appareils de réaction, ce procédé peut devenir économique.
L'acide sulfurique dilué réagit avec les métaux, potentiel d'électrode dont p 0, avec dégagement d'hydrogène.
L'acide sulfurique dilué n'a aucun effet sur les sulfures de cuivre, donc la lixiviation directe à l'acide sulfurique du minerai contenant montant important les minéraux de sulfure de cuivre ne sont pas rentables. Le sulfate ferreux est un solvant pour les minéraux sulfurés de cuivre.
L'acide sulfurique dilué ne montre pas propriétés oxydantes, l'exception est sa capacité à dissoudre les métaux avec réduction de H en H2 (voir section. De nombreux composés organiques soit partiellement ou complètement oxydé avec de l'acide sulfurique concentré chaud. Les propriétés de l'acide sulfurique sont décrites dans la section.
L'acide sulfurique dilué, contrairement à l'acide sulfurique concentré, n'a pratiquement aucun effet sur le cuivre métallique. Plus l'acide sulfurique est dilué, moins l'interaction entre eux est perceptible. Ce phénomène s'explique par le manque de propriétés oxydantes de l'acide sulfurique dilué.
L'acide sulfurique dilué, purifié des impuretés organiques, peut être utilisé partiellement pour neutraliser les eaux usées alcalines des usines, ainsi que de la chaux vive pour produire des granulés utilisés dans la production de ciment, ou un produit hydrophobe en poudre utilisé dans la production de bitume et de briques comme charge, ou du gypse. , ayant une demande illimitée dans de nombreuses industries - construction, métallurgie, médecine.
Lorsqu'il est chauffé avec de l'étain métallique, l'acide sulfurique dilué libère de l'hydrogène et forme du sulfate d'étain.
L'acide sulfurique dilué ne réagit pas avec les iodures. L'acide sulfurique concentré n'a aucun effet sur l'iode élémentaire.
L'acide sulfurique dilué (plus de 10 % H2SO4) détruit considérablement le bois. Dans les solutions concentrées d’acide sulfurique, le bois se carbonise. À des températures élevées, même l'acide sulfurique dilué détruit le bois, provoquant son hydrolyse. Le bois n'est pas stable dans l'acide nitrique. Solutions diluées acide chlorhydrique(10% HC1) à température normale n'ont aucun effet sur le bois. Le bois se comporte à peu près de la même manière vis-à-vis de l'acide fluorhydrique.
L'acide avec le métal est spécifique à ces classes de composés. Au cours de son parcours, le proton d'hydrogène est réduit et, conjointement avec l'anion acide, est remplacé par un cation métallique. Ceci est un exemple de réaction qui produit un sel, bien qu'il existe plusieurs types d'interactions qui n'obéissent pas ce principe. Elles se déroulent sous forme de réactions redox et ne s'accompagnent pas de dégagement d'hydrogène.
Principes des réactions des acides avec les métaux
Toutes les réactions avec le métal conduisent à la formation de sels. La seule exception est peut-être la réaction métal noble avec l'eau régale, un mélange d'acide chlorhydrique et toute autre interaction d'acides avec des métaux conduit à la formation de sel. Si l’acide n’est ni sulfurique ni nitrique concentré, alors de l’hydrogène moléculaire est libéré sous forme de produit.
Mais lorsque l'acide sulfurique concentré réagit, l'interaction avec les métaux se déroule selon le principe d'un processus d'oxydo-réduction. Par conséquent, deux types d’interactions entre les métaux typiques et les acides inorganiques forts ont été identifiés expérimentalement :
- interaction des métaux avec des acides dilués ;
- interaction avec un acide concentré.
Les réactions du premier type se produisent avec n’importe quel acide. Les seules exceptions sont l'acide concentré et l'acide nitrique de toute concentration. Ils réagissent selon le deuxième type et conduisent à la formation de sels et de produits de réduction du soufre et de l'azote.
Interactions typiques des acides avec les métaux
Métaux situés à gauche de l'hydrogène dans l'étalon série électrochimique, réagit avec d'autres acides de concentrations variables, à l'exception de l'acide nitrique, pour former un sel et libérer de l'hydrogène moléculaire. Les métaux situés à droite de l'hydrogène dans la série d'électronégativité ne peuvent pas réagir avec les acides ci-dessus et n'interagissent qu'avec acide nitrique quelle que soit sa concentration, avec de l'acide sulfurique concentré et de l'eau régale. Il s'agit d'une réaction typique entre les acides et les métaux.
Réactions des métaux avec l'acide sulfurique concentré
Réactions avec l'acide nitrique dilué
L'acide nitrique dilué réagit avec les métaux situés à gauche et à droite de l'hydrogène. Lors de la réaction avec les métaux actifs, de l'ammoniac se forme, qui se dissout immédiatement et réagit avec l'anion nitrate, formant un autre sel. Avec des métaux activité moyenne l'acide réagit pour libérer de l'azote moléculaire. Avec les moins actifs, la réaction se déroule avec la libération d'oxyde d'azote divalent. Le plus souvent, plusieurs produits de réduction du soufre sont formés en une seule réaction. Des exemples de réactions sont fournis dans l’annexe graphique ci-dessous.
Réactions avec l'acide nitrique concentré
DANS dans ce cas L'azote agit également comme agent oxydant. Toutes les réactions se terminent par la formation d'un sel et la libération de réactions redox. Des schémas de déroulement des réactions redox sont proposés dans l'annexe graphique. En même temps attention particulière mérite une réaction avec des éléments peu actifs. Cette interaction des acides avec les métaux n'est pas spécifique.
Réactivité des métaux
Les métaux réagissent assez facilement avec les acides, bien qu'il existe plusieurs substances inertes. Ce sont également des éléments qui possèdent un potentiel électrochimique de haut niveau. Il existe un certain nombre de métaux construits sur la base cet indicateur. C'est ce qu'on appelle la série d'électronégativité. Si le métal se trouve à gauche de l’hydrogène, il est alors capable de réagir avec un acide dilué.
Il n'y a qu'une seule exception : le fer et l'aluminium, en raison de la formation d'oxydes trivalents à leur surface, ne peuvent pas réagir avec l'acide sans chauffer. Si le mélange est chauffé, le film d'oxyde métallique réagit d'abord, puis se dissout lui-même dans l'acide. Les métaux situés à droite de l'hydrogène dans la série d'activités électrochimiques ne peuvent pas réagir avec acide inorganique, y compris avec du soufre dilué. Il existe deux exceptions à la règle : ces métaux se dissolvent dans l’acide nitrique concentré et dilué et dans l’eau régale. Seuls le rhodium, le ruthénium, l'iridium et l'osmium ne peuvent être dissous dans ces derniers.
Tout acide est une substance complexe dont la molécule contient un ou plusieurs atomes d'hydrogène et un résidu acide.
La formule de l'acide sulfurique est H2SO4. Par conséquent, la molécule d’acide sulfurique contient deux atomes d’hydrogène et le résidu acide SO4.
L'acide sulfurique se forme lorsque l'oxyde de soufre réagit avec l'eau
SO3+H2O -> H2SO4
L'acide sulfurique pur à 100 % (monohydrate) est un liquide lourd, visqueux comme l'huile, incolore et inodore, au goût aigre de « cuivre ». Déjà à une température de +10°C, il durcit et se transforme en une masse cristalline.
L'acide sulfurique concentré contient environ 95 % de H2SO4. Et il durcit à des températures inférieures à –20°C.
Interaction avec l'eau
L'acide sulfurique se dissout bien dans l'eau et s'y mélange dans n'importe quelle proportion. En même temps, ça se démarque grand nombre chaleur.
L'acide sulfurique peut absorber la vapeur d'eau de l'air. Cette propriété est utilisée dans l'industrie pour le séchage des gaz. Les gaz sont séchés en les faisant passer dans des conteneurs spéciaux contenant de l'acide sulfurique. Bien entendu, cette méthode ne peut être utilisée que pour les gaz qui ne réagissent pas avec elle.
On sait que lorsque l'acide sulfurique entre en contact avec de nombreux matière organique, en particulier les glucides, ces substances se carbonisent. Le fait est que les glucides, comme l’eau, contiennent à la fois de l’hydrogène et de l’oxygène. L'acide sulfurique leur enlève ces éléments. Ce qui reste, c'est du charbon.
DANS solution aqueuse Les indicateurs H2SO4 tournesol et méthylorange deviennent rouges, ce qui indique que cette solution a un goût aigre.
Interaction avec les métaux
Comme tout autre acide, l’acide sulfurique est capable de remplacer les atomes d’hydrogène par des atomes métalliques dans sa molécule. Il interagit avec presque tous les métaux.
Acide sulfurique dilué réagit avec les métaux comme un acide ordinaire. À la suite de la réaction, un sel avec un résidu acide SO4 et de l'hydrogène se forme.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
UN acide sulfurique concentré est un agent oxydant très puissant. Il oxyde tous les métaux, quelle que soit leur position dans la série de tension. Et lorsqu'il réagit avec des métaux, il est lui-même réduit en SO2. L'hydrogène n'est pas libéré.
Cu + 2 H2SO4 (conc) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Zn + 2 H2SO4 (conc) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Mais les métaux du groupe de l’or, du fer, de l’aluminium et du platine ne s’oxydent pas dans l’acide sulfurique. L’acide sulfurique est donc transporté dans des réservoirs en acier.
Les sels d'acide sulfurique obtenus à la suite de telles réactions sont appelés sulfates. Ils sont incolores et cristallisent facilement. Certains d'entre eux sont très solubles dans l'eau. Seuls le CaSO4 et le PbSO4 sont légèrement solubles. BaSO4 est presque insoluble dans l'eau.
Interaction avec les bases
La réaction entre les acides et les bases est appelée réaction de neutralisation. À la suite de la réaction de neutralisation de l'acide sulfurique, un sel contenant le résidu acide SO4 et de l'eau H2O se forme.
Exemples de réactions de neutralisation de l'acide sulfurique :
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O
L'acide sulfurique réagit par neutralisation avec les bases solubles et insolubles.
Étant donné que la molécule d’acide sulfurique possède deux atomes d’hydrogène et que deux bases sont nécessaires pour la neutraliser, elle est classée comme acide dibasique.
Interaction avec les oxydes basiques
Depuis cours scolaire en chimie, nous savons que les oxydes sont appelés substances complexes, qui comprend deux élément chimique, dont l'un est l'oxygène à l'état d'oxydation -2. Les oxydes basiques sont appelés oxydes de métaux de 1, 2 et quelques 3 valences. Exemples d'oxydes basiques : Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.
AVEC oxydes basiques l'acide sulfurique subit une réaction de neutralisation. À la suite de cette réaction, comme dans la réaction avec les bases, du sel et de l’eau se forment. Le sel contient le résidu acide SO4.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Interaction avec les sels
L'acide sulfurique réagit avec les sels d'acides plus faibles ou volatils, en déplaçant ces acides. À la suite de cette réaction, un sel avec un résidu acide SO4 et un acide se forment
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
Application de l'acide sulfurique et de ses composés
La bouillie de baryum BaSO4 est capable de retenir radiographies. Remplir les organes creux avec corps humain, les radiologues les examinent.
En médecine et en construction, le gypse naturel CaSO4 * 2H2O et le sulfate de calcium cristallin hydraté sont largement utilisés. Le sel de Glauber Na2SO4*10H2O est utilisé en médecine et en médecine vétérinaire, en industrie chimique- pour la production de soude et de verre. Sulfate de cuivre CuSO4 * 5H2O est connu des jardiniers et des agronomes, qui l'utilisent pour lutter contre les ravageurs et les maladies des plantes.
L'acide sulfurique est largement utilisé dans diverses industries industries : chimie, métallurgie, pétrole, textile, cuir et autres.
