Žveplova kislina- nestabilna dibazična anorganska kislina srednje jakosti. Ustreza oksidacijskemu stanju žvepla +4. Kemijska formula $\backslash mathsf(H\_2SO\_3)$.

Kemijske lastnosti

Kislina srednje jakosti:

$\backslash mathsf(H\_2SO\_3\; \backslash desnoleve\; puščice\; H^+\; +\; HSO\_3^-)$ $\backslash mathsf(HSO\_3^-\; \backslash desnoleve\; puščice\; H^+\; +\; SO\_3^(2-))$

Obstaja samo v razredčenih vodnih raztopinah (ni izoliran v prostem stanju):

$\backslash mathsf(SO\_2+H\_2O\; \backslash rightleftarrows\; H\_2SO\_3\; \backslash rightleftarrows\; H^++HSO\_3^-\; \backslash rightleftarrows\; 2H^+\; +\; SO\_3^(2-))$

Raztopine H 2 SO 3 imajo vedno oster, specifičen vonj po SO 2, ki ni kemično vezan na vodo.

$\backslash mathsf(H\_2SO\_3\; +\; NaOH\; \backslash longrightarrow\; NaHSO\_3\; +\; H\_2O)$ $\backslash mathsf(H\_2SO\_3\; +\; 2NaOH\; \backslash longrightarrow\; Na\_2SO\_3\; +\; 2H\_2O)$

Tako kot žveplov dioksid so tudi žveplova kislina in njene soli močni reducenti:

$\backslash mathsf(H\_2SO\_3\; +\; Br\_2\; +\; H\_2O\; \backslash longrightarrow\; H\_2SO\_4\; +\; 2HBr)$

Pri interakciji s še močnejšimi reducenti lahko igra vlogo oksidanta:

$\backslash mathsf(H\_2SO\_3\; +\; 2H\_2S\; \backslash longrightarrow\; 3S\; \backslash downarrow\; +\; 3H\_2O)$

Kvalitativna reakcija na sulfitne ione - razbarvanje raztopine kalijevega permanganata:

$\backslash mathsf(5SO\_3^(2-)\; +\; 6H^(+)\; +\; 2MnO\_4^(-)\; \backslash longrightarrow\; 5SO\_4^(2-)\; +\; 2Mn^(2+)\; +\; 3H\_2O)$

Aplikacija

Žveplovo kislino in njene soli uporabljamo kot reducente za beljenje volne, svile in drugih materialov, ki ne prenesejo beljenja z močnimi oksidanti (klor). Žveplova kislina se uporablja pri konzerviranju sadja in zelenjave. Kalcijev hidrosulfit (sulfitna tekočina, Ca(HSO 3) 2) se uporablja za predelavo lesa v tako imenovano sulfitno celulozo (raztopina kalcijevega hidrosulfita raztaplja lignin, snov, ki veže celulozna vlakna, zaradi česar se vlakna ločijo od drug drugega; tako obdelan les se uporablja za sprejem papirja).

Napišite oceno o članku "Žveplova kislina"

Literatura

• Kemijska enciklopedija / Uredniški odbor: Knunyants I.L. in drugi M.: Sovjetska enciklopedija, 1995. - T. 4 (Pol-Tri). - 639 str. - ISBN 5-82270-092-4.

Odlomek, ki označuje žveplovo kislino

Od jutra tistega dne Natasha ni imela niti minute svobode in niti enkrat ni imela časa razmišljati o tem, kaj jo čaka.
V vlažnem, mrzlem zraku, v utesnjeni in nepopolni temi majavega se vagona si je prvič živo predstavljala, kaj jo čaka tam, na balu, v razsvetljenih dvoranah - glasba, rože, ples, vladar, vse briljantna mladina Sankt Peterburga. Kar jo je čakalo, je bilo tako lepo, da sploh ni verjela, da se bo zgodilo: tako neskladno z vtisom mraza, utesnjenosti in teme vagona. Razumela je vse, kar jo čaka, šele ko je, ko je hodila po rdečem ogrinjalu vhoda, stopila na vhod, slekla krzneni plašč in stopila poleg Sonje pred mamo med rožami po osvetljenih stopnicah. Šele takrat se je spomnila, kako se je morala obnašati na balu, in poskušala sprejeti veličasten način, ki se ji je zdel potreben za dekle na balu. Toda na njeno srečo je čutila, da ji oči divjajo: ničesar ni videla jasno, utrip ji je bil stokrat na minuto in kri ji je začela razbijati srce. Ni mogla sprejeti načina, ki bi jo naredil smešno, zato je hodila, zamrznjena od navdušenja in se na vso moč trudila, da bi to skrila. In prav ta način ji je najbolj ustrezal. Spredaj in za njimi so prav tako tiho pogovarjajoče in tudi v plesnih oblekah vstopale gostje. V ogledalih ob stopnicah so se zrcalile dame v belih, modrih, roza oblekah, z diamanti in biseri na odprtih rokah in vratu.

Ko se žveplov dioksid (SO 2 ) raztopi v vodi, nastane kemična spojina, znana kot žveplova kislina. Formula te snovi je zapisana na naslednji način: H 2 SO 3. V resnici je ta povezava izjemno nestabilna, z določeno predpostavko je mogoče celo trditi, da dejansko ne obstaja. Kljub temu se ta formula pogosto uporablja za lažje pisanje enačb kemijskih reakcij.

Žveplova kislina: bazične lastnosti

Za vodno raztopino žveplovega dioksida je značilno kislo okolje. Sama ima vse lastnosti, ki so značilne za kisline, vključno z reakcijo nevtralizacije. Žveplova kislina je sposobna tvoriti dve vrsti soli: hidrosulfite in navadne sulfite. Oba spadata v skupino reducentov. Prvo vrsto običajno dobimo, ko je žveplova kislina prisotna v precej velikih količinah: H 2 SO 3 + KOH -> KHSO 3 + H 2 O. V nasprotnem primeru dobimo navaden sulfit: H 2 SO 3 + 2KOH -> K 2 SO 3 + 2H 2 O. Kvalitativna reakcija na te soli je njihova interakcija z močno kislino. Posledično se sprošča plin SO 2, ki ga zlahka ločimo po značilnem ostrem vonju.

Žveplova kislina ima lahko učinek beljenja. Ni skrivnost, da klorirana voda daje podoben učinek. Vendar ima zadevna spojina eno pomembno prednost: za razliko od klora žveplova kislina ne vodi do uničenja barvil, žveplov dioksid tvori z njimi brezbarvne kemične spojine. Ta lastnost se pogosto uporablja za beljenje tkanin iz svile, volne, rastlinskega materiala, pa tudi vsega, kar uničijo oksidanti, ki vsebujejo Cl. V starih časih so to spojino uporabljali celo za povrnitev prvotnega videza ženskim slamnikom. H 2 SO 3 je dokaj močno redukcijsko sredstvo. Z dostopom kisika se njegove raztopine postopoma spremenijo v žveplovo kislino. V primerih, ko medsebojno deluje z močnejšim redukcijskim sredstvom (na primer vodikov sulfid), žveplova kislina, nasprotno, kaže oksidativne lastnosti. Disociacija te snovi poteka v dveh fazah. Najprej nastane hidrosulfitni anion, nato pa pride do druge stopnje in se spremeni v sulfitni anion.

Kje se uporablja žveplova kislina?

Proizvodnja te snovi igra veliko vlogo pri proizvodnji vseh vrst vinskih materialov kot antiseptik, z njeno pomočjo je mogoče preprečiti proces fermentacije proizvoda v sodih in s tem zagotoviti njegovo varnost. Uporablja se tudi za preprečevanje fermentacije zrn med ekstrakcijo škroba iz njih. Žveplena kislina in pripravki na njeni osnovi imajo široke protimikrobne lastnosti, zato se pogosto uporabljajo v industriji sadja in zelenjave za konzerviranje. Kalcijev hidrosulfit, imenovan tudi sulfitna tekočina, se uporablja za predelavo lesa v sulfitno celulozo, iz katere se nato izdeluje papir. Dodati je treba, da je ta spojina strupena za ljudi, zato vsako laboratorijsko delo in poskusi z njo zahtevajo previdnost in večjo pozornost.

Žveplova kislina (H2SO4) je ena najbolj jedkih kislin in nevarnih reagentov, kar jih človek pozna, zlasti v koncentrirani obliki. Kemično čista žveplova kislina je težko strupena tekočina oljnate konsistence, brez vonja in barve. Pridobiva se s kontaktno oksidacijo žveplovega dioksida (SO2).

Pri temperaturi + 10,5 ° C se žveplova kislina spremeni v zmrznjeno steklasto kristalno maso, ki požrešno, kot goba, absorbira vlago iz okolja. V industriji in kemiji je žveplova kislina ena glavnih kemičnih spojin in zaseda vodilno mesto glede obsega proizvodnje v tonah. Zato žveplovo kislino imenujejo "kri kemije". S pomočjo žveplove kisline se pridobivajo gnojila, zdravila, druge kisline, velike količine gnojil in še marsikaj.

Osnovne fizikalne in kemijske lastnosti žveplove kisline

1. Žveplova kislina v svoji čisti obliki (formula H2SO4), pri koncentraciji 100 %, je brezbarvna, gosta tekočina. Najpomembnejša lastnost H2SO4 je visoka higroskopičnost – sposobnost odstranjevanja vode iz zraka. Ta proces spremlja obsežno sproščanje toplote.
2. H2SO4 je močna kislina.
3. Žveplovo kislino imenujemo monohidrat - vsebuje 1 mol H2O (vode) na 1 mol SO3. Zaradi svojih impresivnih higroskopskih lastnosti se uporablja za pridobivanje vlage iz plinov.
4. Vrelišče – ​​330 °C. V tem primeru kislina razpade na SO3 in vodo. Gostota – 1,84. Tališče – ​​10,3 °C/.
5. Koncentrirana žveplova kislina je močan oksidant. Za sprožitev redoks reakcije je treba kislino segreti. Rezultat reakcije je SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. Odvisno od koncentracije žveplova kislina različno reagira s kovinami. V razredčenem stanju je žveplova kislina sposobna oksidirati vse kovine, ki so v napetostnem nizu pred vodikom. Izjema je najbolj odporen proti oksidaciji. Razredčena žveplova kislina reagira s solmi, bazami, amfoternimi in bazičnimi oksidi. Koncentrirana žveplova kislina lahko oksidira vse kovine v nizu napetosti, vključno s srebrom.
7. Žveplova kislina tvori dve vrsti soli: kisle (to so hidrosulfati) in vmesne (sulfati)
8. H2SO4 aktivno reagira z organskimi snovmi in nekovinami, nekatere od njih pa lahko spremeni v premog.
9. Žveplov anhidrit se dobro topi v H2SO4 in v tem primeru nastane oleum - raztopina SO3 v žveplovi kislini. Navzven je videti takole: žveplova kislina se kadi, pri čemer se sprošča žveplov anhidrit.
10. Žveplova kislina v vodnih raztopinah je močna dibazična kislina in ko jo dodamo vodi, se sprosti ogromna količina toplote. Pri pripravi razredčenih raztopin H2SO4 iz koncentriranih je treba težjo kislino dodati vodi v majhnem curku in ne obratno. To naredimo, da preprečimo vrelo vodo in brizganje kisline.

Koncentrirane in razredčene žveplove kisline

Koncentrirane raztopine žveplove kisline vključujejo raztopine od 40%, ki lahko raztopijo srebro ali paladij.

Razredčena žveplova kislina vključuje raztopine, katerih koncentracija je manjša od 40%. To niso tako aktivne raztopine, vendar so sposobne reagirati z medenino in bakrom.

Priprava žveplove kisline

Proizvodnja žveplove kisline v industrijskem obsegu se je začela v 15. stoletju, vendar so jo takrat imenovali "olje iz vitriola". Če je prej človeštvo porabilo le nekaj deset litrov žveplove kisline, potem gre v sodobnem svetu izračun na milijone ton na leto.

Proizvodnja žveplove kisline se izvaja industrijsko in obstajajo trije:

1. Kontaktni način.
2. Nitrozna metoda
3. Druge metode

Pogovorimo se podrobneje o vsakem od njih.

Kontaktna metoda proizvodnje

Metoda kontaktne proizvodnje je najpogostejša in opravlja naslednje naloge:

• Rezultat je izdelek, ki zadovoljuje potrebe največjega števila potrošnikov.
• Med proizvodnjo se zmanjša škoda za okolje.

Pri kontaktni metodi se kot surovine uporabljajo naslednje snovi:

• pirit (žveplov pirit);
• žveplo;
• vanadijev oksid (ta snov deluje kot katalizator);
• vodikov sulfid;
• sulfidi različnih kovin.

Pred začetkom proizvodnega procesa se surovine predhodno pripravijo. Za začetek se v posebnih obratih za drobljenje pirit zdrobi, kar omogoča, da se s povečanjem kontaktne površine aktivnih snovi pospeši reakcija. Pirit je podvržen čiščenju: spusti se v velike posode z vodo, med katerimi odpadne kamnine in vse vrste nečistoč plavajo na površje. Na koncu postopka se odstranijo.

Proizvodni del je razdeljen na več faz:

1. Po drobljenju se pirit očisti in pošlje v peč, kjer se žge pri temperaturah do 800 °C. Po principu protitoka se zrak v komoro dovaja od spodaj, kar zagotavlja, da je pirit v suspendiranem stanju. Danes ta postopek traja nekaj sekund, prej pa je za sprožitev trajalo več ur. Med procesom praženja se pojavijo odpadki v obliki železovega oksida, ki se odstrani in nato prenese v metalurško industrijo. Med kurjenjem se sproščajo vodna para, plini O2 in SO2. Ko je čiščenje vodne pare in drobnih primesi končano, dobimo čisti žveplov oksid in kisik.
2. V drugi fazi pride do eksotermne reakcije pod tlakom z uporabo vanadijevega katalizatorja. Reakcija se začne, ko temperatura doseže 420 °C, vendar jo lahko povečate na 550 °C, da povečate učinkovitost. Med reakcijo pride do katalitične oksidacije in SO2 postane SO.
3. Bistvo tretje stopnje proizvodnje je sledeče: absorpcija SO3 v absorpcijskem stolpu, pri kateri nastane oleum H2SO4. V tej obliki se H2SO4 vlije v posebne posode (ne reagira z jeklom) in je pripravljen za srečanje s končnim potrošnikom.

Med proizvodnjo, kot smo že povedali, nastane veliko toplotne energije, ki se porabi za ogrevanje. Številne tovarne žveplove kisline namestijo parne turbine, ki uporabljajo sproščeno paro za proizvodnjo dodatne električne energije.

Dušikova metoda za pridobivanje žveplove kisline

Kljub prednostim kontaktne metode proizvodnje, ki proizvede bolj koncentrirano in čisto žveplovo kislino in oleum, se z dušikovo metodo proizvede precej H2SO4. Še posebej v obratih za superfosfat.

Za proizvodnjo H2SO4 je izhodni material, tako pri kontaktni kot pri nitrozni metodi, žveplov dioksid. Pridobiva se posebej za te namene z žganjem žvepla ali žganjem žveplovih kovin.

Predelava žveplovega dioksida v žveplovo kislino vključuje oksidacijo žveplovega dioksida in dodajanje vode. Formula izgleda takole:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Toda žveplov dioksid ne reagira neposredno s kisikom, zato se z dušikovo metodo žveplov dioksid oksidira z dušikovimi oksidi. Višji dušikovi oksidi (govorimo o dušikovem dioksidu NO2, dušikovem trioksidu NO3) se med tem procesom reducirajo v dušikov oksid NO, ki ga nato ponovno oksidira kisik v višje okside.

Proizvodnja žveplove kisline z dušikovo metodo je tehnično formalizirana na dva načina:

• Zbornica.
• Stolp.

Dušikova metoda ima številne prednosti in slabosti.

Slabosti dušikove metode:

• Rezultat je 75% žveplova kislina.
• Kakovost izdelka je nizka.
• Nepopolna vrnitev dušikovih oksidov (dodatek HNO3). Njihove emisije so škodljive.
• Kislina vsebuje železo, dušikove okside in druge nečistoče.

Prednosti dušikove metode:

• Stroški postopka so nižji.
• Možnost 100% recikliranja SO2.
• Preprostost zasnove strojne opreme.

Glavne ruske tovarne žveplove kisline

Letna proizvodnja H2SO4 pri nas se giblje v šestmestnem območju - približno 10 milijonov ton. Vodilni proizvajalci žveplove kisline v Rusiji so podjetja, ki so poleg tega njeni glavni porabniki. Govorimo o podjetjih, katerih področje dejavnosti je proizvodnja mineralnih gnojil. Na primer, "Mineralna gnojila Balakovo", "Amofos".

Na Krimu, v Armjansku, deluje največji proizvajalec titanovega dioksida v vzhodni Evropi, Crimean Titan. Poleg tega obrat proizvaja žveplovo kislino, mineralna gnojila, železov sulfat itd.

Številne tovarne proizvajajo različne vrste žveplove kisline. Na primer, baterijsko žveplovo kislino proizvajajo: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom itd.

Oleum proizvajajo UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez PA itd.

Žveplovo kislino posebne čistosti proizvaja OHC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Izrabljeno žveplovo kislino je mogoče kupiti v obratih ZSS in HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Proizvajalci tehnične žveplove kisline so Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Zinc Plant, Electrozinc itd.

Ker je pirit glavna surovina pri proizvodnji H2SO4 in je to odpadek obogatitvenih podjetij, so njegovi dobavitelji obogatitveni tovarni Norilsk in Talnakh.

Vodilne položaje v svetu v proizvodnji H2SO4 zasedajo ZDA in Kitajska, ki predstavljata 30 milijonov ton oziroma 60 milijonov ton.

Področje uporabe žveplove kisline

Svet letno porabi približno 200 milijonov ton H2SO4, iz katerega se proizvajajo številni izdelki. Žveplova kislina upravičeno drži dlan med drugimi kislinami glede na obseg uporabe v industrijske namene.

Kot že veste, je žveplova kislina eden najpomembnejših izdelkov kemične industrije, zato je področje uporabe žveplove kisline precej široko. Glavna področja uporabe H2SO4 so naslednja:

• Žveplova kislina se uporablja v ogromnih količinah za proizvodnjo mineralnih gnojil, kar porabi približno 40% celotne tonaže. Zaradi tega so tovarne, ki proizvajajo H2SO4, zgrajene poleg tovarn, ki proizvajajo gnojila. To so amonijev sulfat, superfosfat itd. Med njihovo proizvodnjo se žveplova kislina vzame v čisti obliki (100% koncentracija). Za proizvodnjo tone amofosa ali superfosfata boste potrebovali 600 litrov H2SO4. Ta gnojila se v večini primerov uporabljajo v kmetijstvu.
• H2SO4 se uporablja za proizvodnjo eksploziva.
• Čiščenje naftnih derivatov. Za pridobivanje kerozina, bencina in mineralnih olj je potrebno čiščenje ogljikovodikov, ki se pojavi z uporabo žveplove kisline. Ta industrija v procesu rafiniranja nafte za čiščenje ogljikovodikov »vzame« kar 30 % svetovne tonaže H2SO4. Poleg tega se z žveplovo kislino poveča oktansko število goriva, med proizvodnjo nafte pa se obdelajo vrtine.
• V metalurški industriji. Žveplovo kislino v metalurgiji uporabljajo za odstranjevanje vodnega kamna in rje z žice in pločevine ter za obnovo aluminija pri proizvodnji barvnih kovin. Pred premazovanjem kovinskih površin z bakrom, kromom ali nikljem površino jedkamo z žveplovo kislino.
• Pri proizvodnji zdravil.
• Pri proizvodnji barv.
• V kemični industriji. H2SO4 se uporablja pri proizvodnji detergentov, etilena, insekticidov itd., brez nje pa ti procesi niso mogoči.
• Za proizvodnjo drugih znanih kislin, organskih in anorganskih spojin, ki se uporabljajo v industrijske namene.

Soli žveplove kisline in njihova uporaba

Najpomembnejše soli žveplove kisline:

• Glauberjeva sol Na2SO4 · 10H2O (kristalni natrijev sulfat). Obseg njegove uporabe je precej obsežen: proizvodnja stekla, sode, v veterini in medicini.
• Barijev sulfat BaSO4 se uporablja pri proizvodnji gume, papirja in bele mineralne barve. Poleg tega je v medicini nepogrešljiv za fluoroskopijo želodca. Uporablja se za pripravo "barijeve kaše" za ta postopek.
• Kalcijev sulfat CaSO4. V naravi ga najdemo v obliki sadre CaSO4 · 2H2O in anhidrita CaSO4. Gips CaSO4 · 2H2O in kalcijev sulfat se uporabljata v medicini in gradbeništvu. Pri segrevanju sadre na temperaturo 150 - 170 °C pride do delne dehidracije, posledica pa je žgana sadra, ki jo poznamo kot alabaster. Z mešanjem alabastra z vodo do konsistence testa se masa hitro strdi in spremeni v nekakšen kamen. Prav ta lastnost alabastra se aktivno uporablja pri gradbenih delih: iz nje so izdelani odlitki in kalupi za litje. Pri ometnih delih je alabaster nepogrešljiv kot vezivo. Bolniki v oddelkih za travme dobijo posebne pritrdilne trde povoje - narejene so na osnovi alabastra.
• Železov sulfat FeSO4 · 7H2O se uporablja za pripravo črnila, impregnacijo lesa in tudi v kmetijskih dejavnostih za uničevanje škodljivcev.
• Alum KCr(SO4)2 · 12H2O, KAl(SO4)2 · 12H2O itd. se uporabljajo v proizvodnji barv in usnjarski industriji (strojenje usnja).
• Mnogi od vas poznajo bakrov sulfat CuSO4 · 5H2O iz prve roke. To je aktivni pomočnik v kmetijstvu v boju proti rastlinskim boleznim in škodljivcem - žito obdelamo z vodno raztopino CuSO4 · 5H2O in poškropimo rastline. Uporablja se tudi za pripravo nekaterih mineralnih barv. In v vsakdanjem življenju se uporablja za odstranjevanje plesni s sten.
• Aluminijev sulfat – uporablja se v celulozni in papirni industriji.

Žveplova kislina v razredčeni obliki se uporablja kot elektrolit v svinčenih baterijah. Poleg tega se uporablja za proizvodnjo detergentov in gnojil. Toda v večini primerov je v obliki oleuma - to je raztopina SO3 v H2SO4 (lahko najdete tudi druge formule oleuma).

Neverjetno dejstvo! Oleum je kemično bolj aktiven kot koncentrirana žveplova kislina, a kljub temu ne reagira z jeklom! Zaradi tega ga je lažje transportirati kot samo žveplovo kislino.

Obseg uporabe "kraljice kislin" je resnično obsežen in težko je govoriti o vseh načinih uporabe v industriji. Uporablja se tudi kot emulgator v prehrambeni industriji, za čiščenje vode, pri sintezi eksplozivov in v številne druge namene.

Zgodovina žveplove kisline

Kdo med nami ni vsaj enkrat slišal za bakrov sulfat? Tako so ga preučevali že v starih časih, v nekaterih delih začetka nove dobe pa so znanstveniki razpravljali o izvoru vitriola in njihovih lastnostih. Vitriol sta preučevala grški zdravnik Dioskorid in rimski raziskovalec narave Plinij starejši ter v svojih delih pisala o poskusih, ki sta jih izvajala. V medicinske namene je starodavni zdravnik Ibn Sina uporabljal različne vitriolne snovi. O uporabi vitriola v metalurgiji so razpravljali v delih starogrškega alkimista Zosimasa iz Panopolisa.

Prvi način pridobivanja žveplove kisline je postopek segrevanja kalijevega galuna, o čemer obstajajo podatki v alkimistični literaturi 13. stoletja. Takrat alkimisti še niso poznali sestave galuna in bistva procesa, že v 15. stoletju pa so začeli načrtno proučevati kemično sintezo žveplove kisline. Postopek je bil naslednji: alkimisti so mešanico žvepla in antimonovega (III) sulfida Sb2S3 obdelali s segrevanjem z dušikovo kislino.

V srednjem veku v Evropi so žveplovo kislino imenovali "vitriolovo olje", nato pa se je ime spremenilo v vitriol kislino.

V 17. stoletju je Johann Glauber pridobil žveplovo kislino s sežiganjem kalijevega nitrata in naravnega žvepla v prisotnosti vodne pare. Kot rezultat oksidacije žvepla s solitrom je nastal žveplov oksid, ki je reagiral z vodno paro, kar je povzročilo tekočino z oljnato konsistenco. To je bilo olje vitriola in to ime za žveplovo kislino obstaja še danes.

V tridesetih letih 18. stoletja je londonski farmacevt Ward Joshua to reakcijo uporabil za industrijsko proizvodnjo žveplove kisline, v srednjem veku pa je bila njena poraba omejena na nekaj deset kilogramov. Področje uporabe je bilo ozko: za alkimistične poskuse, čiščenje plemenitih kovin in v farmaciji. Koncentrirano žveplovo kislino v majhnih količinah so uporabljali pri izdelavi posebnih vžigalic, ki so vsebovale bertolitno sol.

Vitriolna kislina se je v Rusiji pojavila šele v 17. stoletju.

V Birminghamu v Angliji je John Roebuck leta 1746 prilagodil zgornjo metodo za proizvodnjo žveplove kisline in začel proizvodnjo. Hkrati je uporabil trpežne velike svinčene komore, ki so bile cenejše od steklenih posod.

Ta metoda se je v industriji obdržala skoraj 200 let, v komorah pa so pridobivali 65% žveplovo kislino.

Čez nekaj časa sta angleški Glover in francoski kemik Gay-Lussac izboljšala sam postopek in žveplovo kislino so začeli pridobivati ​​s koncentracijo 78%. Toda takšna kislina ni bila primerna za proizvodnjo na primer barvil.

V začetku 19. stoletja so odkrili nove metode za oksidacijo žveplovega dioksida v žveplov anhidrid.

Sprva so to naredili z dušikovimi oksidi, nato pa so kot katalizator uporabili platino. Ti dve metodi oksidacije žveplovega dioksida sta bili še izboljšani. Oksidacija žveplovega dioksida na platini in drugih katalizatorjih je postala znana kot kontaktna metoda. In oksidacija tega plina z dušikovimi oksidi se imenuje dušikova metoda za proizvodnjo žveplove kisline.

Britanski trgovec z ocetno kislino Peregrine Philips je šele leta 1831 patentiral ekonomičen postopek za proizvodnjo žveplovega oksida (VI) in koncentrirane žveplove kisline in prav to metodo svet danes pozna kot kontaktno metodo za njeno proizvodnjo.

Proizvodnja superfosfata se je začela leta 1864.

V osemdesetih letih devetnajstega stoletja je v Evropi proizvodnja žveplove kisline dosegla 1 milijon ton. Glavni proizvajalki sta bili Nemčija in Anglija, ki sta proizvedli 72% celotne količine žveplove kisline na svetu.

Prevoz žveplove kisline je delovno intenziven in odgovoren podvig.

Žveplova kislina spada v razred nevarnih kemikalij in ob stiku s kožo povzroča hude opekline. Poleg tega lahko pri ljudeh povzroči kemično zastrupitev. Če pri transportu ne upoštevamo določenih pravil, lahko žveplova kislina zaradi svoje eksplozivnosti povzroči veliko škodo tako ljudem kot okolju.

Žveplova kislina je uvrščena v razred nevarnosti 8 in jo morajo prevažati posebej usposobljeni in usposobljeni strokovnjaki. Pomemben pogoj za dostavo žveplove kisline je skladnost s posebej razvitimi pravili za prevoz nevarnega blaga.

Prevoz po cesti se izvaja v skladu z naslednjimi pravili:

1. Za prevoz so izdelani posebni zabojniki iz posebne jeklene zlitine, ki ne reagira z žveplovo kislino ali titanom. Takšne posode ne oksidirajo. Nevarno žveplovo kislino prevažajo v posebnih cisternah za kemikalije žveplove kisline. Razlikujejo se po zasnovi in ​​so izbrani za prevoz glede na vrsto žveplove kisline.
2. Pri prevozu dimljene kisline se vzamejo specializirani izotermični termosi, v katerih se vzdržuje zahtevana temperatura za ohranitev kemičnih lastnosti kisline.
3. Če se prevaža navadna kislina, se izbere rezervoar za žveplovo kislino.
4. Prevoz žveplove kisline po cesti, kot so dimna, brezvodna, koncentrirana, za baterije, rokavice, se izvaja v posebnih zabojnikih: rezervoarjih, sodih, zabojnikih.
5. Prevoz nevarnega blaga lahko opravljajo samo vozniki, ki imajo potrdilo ADR.
6. Čas potovanja je brez omejitev, saj se morate med prevozom strogo držati dovoljene hitrosti.
7. Med prevozom je zgrajena posebna pot, ki naj poteka mimo krajev velikih množic ljudi in proizvodnih objektov.
8. Prevoz mora imeti posebne oznake in znake za nevarnost.

Nevarne lastnosti žveplove kisline za ljudi

Žveplova kislina predstavlja povečano nevarnost za človeško telo. Njegov toksični učinek se ne pojavi samo ob neposrednem stiku s kožo, temveč ob vdihavanju njegovih hlapov, ko se sprošča žveplov dioksid. Nevarni učinki vključujejo:

• Dihalni sistem;
• koža;
• Sluznice.

Zastrupitev telesa lahko poveča arzen, ki je pogosto vključen v žveplovo kislino.

Pomembno! Kot veste, se ob stiku kisline s kožo pojavijo hude opekline. Nič manj nevarna ni zastrupitev s hlapi žveplove kisline. Varna doza žveplove kisline v zraku je le 0,3 mg na 1 kvadratni meter.

Če žveplova kislina pride na sluznico ali kožo, se pojavi huda opeklina, ki se ne celi dobro. Če je opeklina velikega obsega, žrtev razvije opeklinsko bolezen, ki lahko povzroči celo smrt, če kvalificirana medicinska oskrba ni zagotovljena pravočasno.

Pomembno! Za odraslega je smrtni odmerek žveplove kisline le 0,18 cm3 na 1 liter.

Seveda je "izkusiti" toksične učinke kisline v vsakdanjem življenju problematično. Najpogosteje se zastrupitev s kislino pojavi zaradi zanemarjanja industrijskih varnostnih ukrepov pri delu z raztopino.

Zaradi tehničnih težav pri delu ali malomarnosti lahko pride do množične zastrupitve s hlapi žveplove kisline in pride do množičnega izpusta v ozračje. Da bi preprečili takšne situacije, delujejo posebne službe, katerih naloga je spremljati delovanje proizvodnje, kjer se uporablja nevarna kislina.

Katere simptome opazimo pri zastrupitvi z žveplovo kislino?

Če je bila kislina zaužita:

• Bolečine v predelu prebavnih organov.
• Slabost in bruhanje.
• Nenormalno gibanje črevesja kot posledica hudih črevesnih motenj.
• Močno izločanje sline.
• Zaradi toksičnih učinkov na ledvice urin postane rdečkast.
• Otekanje grla in žrela. Pojavi se piskajoče dihanje in hripavost. To je lahko usodno zaradi zadušitve.
• Na dlesnih se pojavijo rjave lise.
• Koža postane modra.

Ko je koža opečena, lahko pride do vseh zapletov, ki so značilni za opeklinsko bolezen.

V primeru zastrupitve s hlapi opazimo naslednjo sliko:

• Opeklina sluznice oči.
• krvavitev iz nosu.
• Opekline sluznice dihalnih poti. V tem primeru žrtev doživi hudo bolečino.
• Otekanje grla s simptomi zadušitve (pomanjkanje kisika, koža postane modra).
• Če je zastrupitev huda, lahko pride do slabosti in bruhanja.

Pomembno vedeti! Zastrupitev s kislino po zaužitju je veliko nevarnejša od zastrupitve zaradi vdihavanja hlapov.

Prva pomoč in terapevtski postopki pri poškodbah z žveplovo kislino

Pri stiku z žveplovo kislino postopajte kot sledi:

• Najprej pokličite rešilca. Če tekočina pride v notranjost, sperite želodec s toplo vodo. Po tem boste morali popiti 100 gramov sončničnega ali oljčnega olja v majhnih požirkih. Poleg tega morate pogoltniti kos ledu, piti mleko ali žgano magnezijo. To je treba storiti, da se zmanjša koncentracija žveplove kisline in ublaži človeško stanje.
• Če kislina pride v oči, jih morate sprati s tekočo vodo in nato nakapati z raztopino dikaina in novokaina.
• Če kislina pride na kožo, opečeno mesto dobro sperite pod tekočo vodo in ovijte s sodo. Morate izpirati približno 10-15 minut.
• V primeru zastrupitve s hlapi morate iti ven na svež zrak in čim prej sprati prizadeto sluznico z vodo.

V bolnišničnem okolju bo zdravljenje odvisno od območja opekline in stopnje zastrupitve. Lajšanje bolečin se izvaja samo z novokainom. Da bi se izognili razvoju okužbe na prizadetem območju, je bolniku predpisan tečaj antibiotične terapije.

V primeru želodčne krvavitve se daje plazma ali transfuzija krvi. Vir krvavitve je mogoče odstraniti kirurško.

1. Žveplova kislina se v naravi pojavlja v 100 % čisti obliki. Na primer, v Italiji, na Siciliji, v Mrtvem morju lahko vidite edinstven pojav - žveplova kislina pronica naravnost z dna! Zgodi se naslednje: pirit iz zemeljske skorje v tem primeru služi kot surovina za nastanek. Ta kraj se imenuje tudi jezero smrti in celo žuželke se bojijo leteti blizu njega!
2. Po velikih vulkanskih izbruhih se v zemeljskem ozračju pogosto znajdejo kapljice žveplove kisline, krivec pa lahko v takih primerih povzroči negativne okoljske posledice in povzroči resne podnebne spremembe.
3. Žveplova kislina je aktivni absorbent vode, zato se uporablja kot sušilo za pline. V starih časih so to kislino, da bi preprečili rosenje notranjih oken, vlivali v kozarce in jih postavljali med stekla okenskih odprtin.
4. Žveplova kislina je glavni povzročitelj kislega dežja. Glavni vzrok kislega dežja je onesnaženje zraka z žveplovim dioksidom, ki, ko se raztopi v vodi, tvori žveplovo kislino. Žveplov dioksid pa se sprošča pri zgorevanju fosilnih goriv. V kislem dežju, ki so ga proučevali v zadnjih letih, se je vsebnost dušikove kisline povečala. Razlog za ta pojav je zmanjšanje emisij žveplovega dioksida. Kljub temu ostaja glavni povzročitelj kislega dežja žveplova kislina.

Ponujamo vam video izbor zanimivih poskusov z žveplovo kislino.

Oglejmo si reakcijo žveplove kisline, ko jo vlijemo v sladkor. V prvih sekundah vstopa žveplove kisline v bučko s sladkorjem zmes potemni. Po nekaj sekundah snov postane črna. Potem se zgodi tisto najbolj zanimivo. Masa začne hitro rasti in plezati izven bučke. Izhod je ponosna snov, podobna poroznemu oglju, 3-4 krat večja od prvotne prostornine.

Avtor videoposnetka predlaga primerjavo reakcije Coca-Cole s klorovodikovo kislino in žveplovo kislino. Ko se Coca-Cola zmeša s klorovodikovo kislino, ni opaziti nobenih vizualnih sprememb, ko pa Coca-Cola zmeša z žveplovo kislino, začne Coca-Cola vreti.

Zanimivo interakcijo lahko opazimo, ko pride žveplova kislina v stik s toaletnim papirjem. Toaletni papir je narejen iz celuloze. Ko kislina zadene molekulo celuloze, se ta takoj razgradi in sprosti prosti ogljik. Podobno zoglenitev lahko opazimo, ko kislina pride v stik z lesom.

V bučko s koncentrirano kislino dodam majhen košček kalija. V prvi sekundi se sprosti dim, nato pa se kovina takoj razplamti, vname in eksplodira ter se razbije na koščke.

V naslednjem poskusu, ko žveplova kislina zadene vžigalico, se vname. V drugem delu poskusa potopimo aluminijasto folijo z acetonom in vžigalico v notranjosti. Folija se v trenutku segreje, sprosti ogromno dima in ga popolnoma raztopi.

Zanimiv učinek opazimo, če žveplovi kislini dodamo sodo bikarbono. Soda bikarbona v trenutku porumeni. Reakcija poteka s hitrim vrenjem in povečanjem prostornine.

Močno odsvetujemo izvajanje vseh zgoraj naštetih poskusov doma. Žveplova kislina je zelo agresivna in strupena snov. Takšne poskuse je treba izvajati v posebnih prostorih, opremljenih s prisilnim prezračevanjem. Plini, ki se sproščajo pri reakcijah z žveplovo kislino, so zelo strupeni in lahko povzročijo poškodbe dihalnih poti in zastrupitev telesa. Poleg tega se podobni poskusi izvajajo z osebno zaščitno opremo za kožo in dihala. Poskrbite zase!

Žveplov dioksid SO2 nastane pri sežigu žvepla v zraku ali kisiku. Pridobiva se tudi s kalciniranjem kovinskih sulfidov, kot so železovi piriti, na zraku ("gorenje"):

Iz te reakcije običajno industrijsko pridobivajo žveplov dioksid (o drugih industrijskih metodah pridobivanja SO 2 cm, 9 § 131).

Žveplov dioksid je brezbarven plin ("žveplov dioksid") z ostrim vonjem po vročem žveplu. Z lahkoto kondenzira v brezbarvno tekočino, ki vre pri -10,0°C. Pri izhlapevanju tekočega SO 2 pride do močnega padca temperature (do -50°C).

Žveplov dioksid je zelo topen v vodi (približno 40 volumnov v 1 volumnu vode pri 20 °C); v tem primeru pride do delne reakcije z vodo in nastane žveplova kislina:

Tako je žveplov dioksid anhidrid žveplove kisline. Pri segrevanju se topnost SO 2 zmanjša in ravnotežje se premakne v levo; postopoma se ves žveplov dioksid ponovno sprosti iz raztopine.

Molekula SO 2 je zgrajena podobno kot molekula ozona. Jedra njegovih sestavnih atomov tvorijo enakokraki trikotnik:

Tu je atom žvepla, tako kot osrednji atom kisika v molekuli ozona, v stanju sp 2 hibridizacije in kot OSO je blizu 120°. Orbitala p z atoma žvepla, usmerjena pravokotno na ravnino molekule, ne sodeluje pri hibridizaciji. Zaradi te orbitale in podobno orientiranih p z orbital kisikovih atomov nastane tricentrična vez α; par elektronov, ki jo izvaja, pripada vsem trem atomom molekule.

Žveplov dioksid se uporablja za proizvodnjo žveplove kisline, pa tudi (v veliko manjših količinah) za beljenje slame, volne, svile in kot razkužilo (za uničevanje plesni v kleteh, kleteh, vinskih sodih, fermentacijskih posodah).

Žveplova kislina H 2 SO 3 je zelo krhka spojina. Poznamo ga le v vodnih raztopinah. Pri poskusu izolacije žveplove kisline razpade na SO 2 in vodo. Na primer, ko koncentrirana žveplova kislina deluje na natrijev sulfit, se namesto žveplove kisline sprosti žveplov dioksid:

Raztopino žveplove kisline je treba zaščititi pred dostopom zraka, sicer, ko absorbira kisik iz zraka, počasi oksidira v žveplovo kislino:

Žveplova kislina je dobro redukcijsko sredstvo. Na primer, proste halogene reducira v vodikove halogenide:

Vendar pa lahko pri interakciji z močnimi redukcijskimi sredstvi žveplova kislina igra vlogo oksidanta. Torej njegova reakcija z vodikovim sulfidom v glavnem poteka po enačbi:

Ker je žveplova kislina dvobazična (K 1 ? 2·10 -2, K 2 = 6,3·10 -8), tvori dve vrsti soli. Njegove srednje soli se imenujejo sulfiti, kisle - hidrosulfiti.

Tako kot kisline so tudi sulfiti in hidrosulfiti reducenti. Ko jih oksidiramo, dobimo soli žveplove kisline.

Pri žganju se sulfiti najbolj aktivnih kovin razgradijo v sulfide in sulfate (samooksidacija - reakcija samozdravljenja):

Kalijev in natrijev sulfit se uporabljata za beljenje nekaterih materialov, v tekstilni industriji za barvanje tkanin in v fotografiji. Raztopina Ca(HSO 3)2 (ta sol obstaja samo v raztopini) se uporablja za predelavo lesa v tako imenovano sulfitno celulozo, iz katere se nato proizvaja papir.

Žveplove spojine (1U). Žveplova kislina

V tetrahalogenih SHal 4, oksohalidih SOI Ial 2 in dioksidu S0 2, žveplovi kislini 1I 2 S0 3 ima žveplo oksidacijsko stanje +4. V vseh teh spojinah, kot tudi v njihovih ustreznih anionskih kompleksih, ima atom žvepla nedeljen par elektronov. Glede na število a-veznih in neveznih elektronov se oblika molekul teh spojin spremeni iz popačenega tetraedra (SHal 4) v oglato obliko (S0 9) prek trigonalne oblike piramide (SOHal 2 in SO3) . Spojine S(IV) imajo kisle lastnosti, kar se kaže v reakcijah z vodo:

Žveplov oksid (1U) S0 2 ali žveplov dioksid nastane pri sežiganju žvepla v zraku ali kisiku, pa tudi pri žganju sulfidov, kot je pirit:

Oksidacija pirita je osnova industrijske metode za proizvodnjo S0 2. Molekula S0 2 je zgrajena podobno kot molekula Oe in ima strukturo enakokrakega trikotnika z atomom žvepla na vrhu. Dolžina vezi S-O je 0,143 nm, vezni kot pa 119,5°:

Žveplov atom je v 5/? 2-hibridizacija. P-orbitala je usmerjena pravokotno na ravnino molekule in ni vključena v hibridizacijo (slika 25.2). Zaradi te in drugih podobno usmerjenih p-orbital kisikovih atomov nastane tricentrična n-vez.

riž. 25.2.

V normalnih pogojih je žveplov oksid (1U) brezbarven plin z značilnim ostrim vonjem. Dobro raztopimo v vodi. Vodne raztopine imajo kislo reakcijo, saj S0 2 pri interakciji z vodo tvori žveplovo kislino H 2 S0 3. Reakcija je reverzibilna:

Značilna lastnost S0 2 je njegova redoks dualnost. To je razloženo z dejstvom, da v SO. ; žveplo ima oksidacijsko stanje +4, zato se lahko z oddajo dveh elektronov oksidira v S(VI) in s prejemom štirih elektronov reducira v S. Manifestacija teh in drugih lastnosti je odvisna od narave žvepla. reagirajoča komponenta. Tako se pri močnih oksidantih S0 2 obnaša kot tipično redukcijsko sredstvo. Na primer, halogeni se reducirajo v ustrezne vodikove halogenide in S(IV) običajno preide v S(VI):

V prisotnosti močnih reducentov se S0 2 obnaša kot oksidant:

Zanj je značilna tudi disproporcionalna reakcija:

SQ je kisli oksid, lahko topen v vodi (1 volumen H 2 0 raztopi 40 volumnov S0 2). Vodna raztopina SOv je kisla in jo imenujemo žveplova kislina. Običajno je večina S0 2, raztopljenega v vodi, v raztopini v hidratirani obliki S0 2 azH 2 0 in le majhen del S0 2 medsebojno deluje z vodo po shemi

Žveplova kislina kot dibazična kislina tvori dve vrsti soli: srednje - sulfite (Na 2 S0 3) in kisle - hidrosulfite (NaHS0 3). H 2 S0 3 obstaja v dveh tavtomernih oblikah (slika 25.3).

riž. 25.3.Zgradba tavtomernih oblik H 2 S0 3

Ker ima žveplo v žveplovi kislini oksidacijsko stanje +4, kaže, tako kot S0 2, lastnosti tako oksidanta kot reducenta, kot je bilo že omenjeno, zato žveplova kislina v oksidacijsko-redukcijskih reakcijah popolnoma podvaja lastnosti S0 9.

Soli H 2 S0 3 (sulfiti) imajo lastnosti oksidantov in redukcij. Tako se ion SO 2 zlahka pretvori v ion SO 2, ki ima močne redukcijske lastnosti, zato se v raztopinah sulfiti postopoma oksidirajo z molekularnim kisikom in se spremenijo v soli žveplove kisline:

V prisotnosti močnih reducentov se sulfiti obnašajo kot oksidanti. Pri močnem segrevanju sulfiti najaktivnejših kovin pri 600 °C razpadejo v soli H 2 SO^ in H 2 S, t.j. pride do nesorazmerja:

Od soli žveplove kisline se raztopijo samo soli 5-elementov skupine I, pa tudi hidrosulfiti tipa Me 2+ (HS0 3) 2.

Ker je H 2 S0 3 šibka kislina, se ob delovanju kislin na sulfite in hidrosulfite sprosti S0 2, ki se običajno uporablja za pridobivanje S0 2 v laboratoriju:

Vodotopni sulfiti se zlahka hidrolizirajo, zaradi česar se koncentracija OH ionov v raztopini poveča:

Pri prehajanju S0 2 skozi vodne raztopine hidrosulfitov nastanejo pirosulfiti:

Če raztopino Na 2 S0 3 zavremo z žveplovim prahom, nastane natrijev tiosulfat. V tiosulfatih so atomi žvepla v dveh različnih oksidacijskih stanjih - +6 in -2:

Nastali tiosulfatni ion ustreza kislini H 2 S 2 0 3, imenovani tiožveplova kislina. Prosta kislina je v normalnih pogojih nestabilna in zlahka razpade:

Lastnosti tiosulfatov so posledica prisotnosti in v njih ter

prisotnost S določa redukcijske lastnosti iona S 2 0 3 _:

Šibkejši oksidanti oksidirajo natrijev tiosulfat v soli tetrationske kisline. Primer je interakcija z jodom:

Ta reakcija se pogosto uporablja v analizni kemiji, saj je osnova ene najpomembnejših metod volumetrične analize, imenovane jodometrija.

Tiosulfati alkalijskih kovin se industrijsko proizvajajo v velikem obsegu. Med njimi je najpomembnejši natrijev tiosulfat Na 2 S 2 0 3, ki se v medicini uporablja kot protistrup pri zastrupitvah s halogeni in cianidi. Delovanje tega zdravila temelji na njegovi lastnosti sproščanja žvepla, ki na primer s cianidnimi ioni CN tvori manj strupen tiocianatni ion SCN:

Zdravilo se lahko uporablja tudi pri zastrupitvah s spojinami As, Pb, Hg, saj nastanejo netoksični sulfidi. Na 2 S 2 0 3 se uporablja pri alergijskih boleznih, artritisu, nevralgiji. Značilna reakcija za Na 2 S 2 0 3 je njegova interakcija z AgN0 3: nastane bela oborina Ag. ; S. ; 0 3, ki sčasoma pod vplivom svetlobe in vlage počrni s sproščanjem Ag 2 S:

Te reakcije se uporabljajo za kvalitativno odkrivanje tiosulfatnega iona.

Tionil klorid SOCl 2 dobimo z reakcijo S0 2 s PC1 5:

Molekula SOCl 2 ima piramidno zgradbo (slika 25.4). Vezi z žveplom nastanejo zaradi nabora orbital, ki jih lahko zelo približno obravnavamo kot $/? 3-hibrid. Eden od njih je zaseden z osamljenim parom elektronov, zato lahko SOCl 2 kaže lastnosti šibke Lewisove baze.

riž. 25.4.

S () C1 2 - brezbarvna, kadeča se tekočina z ostrim vonjem, hidrolizira v prisotnosti sledi vlage:

Hlapne spojine, ki nastanejo med reakcijo, se zlahka odstranijo. Zato se SOCl 2 pogosto uporablja za pridobivanje brezvodnih kloridov:

SOCl 2 se pogosto uporablja kot sredstvo za kloriranje v organskih sintezah.