Серная кислота. Свойства, добыча, применение и цена серной кислоты
В городе Ревда с рельсов сошли 15 вагонов с серной кислотой. Груз принадлежал Среднеуральскому медеплавильному заводу.
ЧП произошло на ведомственных железнодорожных путях в 2013-ом году. Кислота разлилась на площади в 1000 квадратных километров.
Это указывает на масштабы потребности промышленников в реагенте. В Средние века, к примеру, в год требовались лишь десятки литров серной кислоты.
В 21-ом же веке мировая выработка вещества в год – десятки миллионов тонн. По объему производства и применения судят о развитии химических отраслей стран. Так что, реагент достоин внимания. Описание начнем со свойств вещества.
Свойства серной кислоты
Внешне 100-процентная серная кислота – маслянистая жидкость. Она бесцветна и тяжела, отличается крайней гигроскопичностью.
Это значит, что вещество поглощает из атмосферы пары воды. При этом, кислота выделяет тепло.
Поэтому, к концентрированной форме вещества воду добавляют малыми дозами. Влей много и быстро, полетят брызги кислоты.
Учитывая ее свойство разъедать материи, в том числе, и живые ткани, ситуация опасна.
Раствор серной кислоты до 40% — неконцентрированный, химически проявляет себя иначе. Воду в него доливать можно достаточно быстро.
Насыщенное же вещество взаимодействует и с неактивными. Исключение – благородные металлы. Почему же концентрат не «трогает» железо, медь?
Причина в их пассивации. Так называют процесс покрытия металлов защитной пленкой оксидов.
Она-то и препятствует растворению поверхностей, правда, лишь в обычных условиях. При нагреве реакция возможна.
Разбавленная серная кислота больше похожа на воду, нежели масло. Концентрат же, отличим не только по тягучести и плотности, но и дыму, исходящему от вещества на воздухе.
К сожалению, в Мертвом озере на Сицилии содержание кислоты меньше 40%. По внешнему виду водоема не скажешь, что он опасен.
Учитывая разъедающую способность водоема, местные преступники взялись сбрасывать в него трупы. Несколько дней, и от органики не остается и следа.
Качество горючего получаемого из обработанной органики низкое. Кислота в реакции является окислителем, хотя, может быть и восстановителем.
В последней роли вещество выступает, к примеру, взаимодействуя с галогенами. Это элементы 17-ой группы таблицы Менделеева.
Все эти вещества сами не являются сильными восстановителями. Если же кислота встречается с таковыми, выступает лишь в роли окислителя.
Пример: — реакция с сероводородом. А какие реакции дают саму серную кислоту, как ее добывают и производят?
Добыча серной кислоты
В прошлые века реагент добывали не только из железной руды, называемой пиритом, но и из железного купороса, а так же, квасцов.
В принципе, все перечисленные минералы являются серосодержащим сырьем, поэтому, могут применяться для производства серной кислоты и в современности.
Минеральная основа бывает разной, но итог ее обработки один – серный ангидрит с формулой SO2. Образуется при реакции серы с кислородом. Получается, нужно сжечь основу.
В обычных условиях сернистый ангидрид с ним взаимодействует медленно. Поэтому, промышленники окисляют сырье на катализаторах.
Однако, за последний метод «голосуют» лишь 20% промышленников. Основная же масса серной кислоты получается по контактной схеме.
Если подсчитать практику человечества по получению серной кислоты, «накапает» более 1000 лет.
Первые упоминания о реагенте и его добыче содержит труд, датируемый 940-ым годом.
Это записи одного из персидских алхимиков по имени Абубекер аль-Рази. Однако, о кислых газах, получаемых путем прокаливания квасцов, говорил и Джафар аль-Суфи.
Этот арабский алхимик жил еще в 8-ом веке. Однако, судя по записям, в чистом виде серную кислоту не получил.
Применение серной кислоты
Более 40% кислоты идут на производство минеральных удобрений. В ходу суперфосфат, сульфат аммония, аммофос.
Все это комплексные подкормки, на которые делают ставки фермеры и крупные производители.
В удобрения добавляют моногидрат. Это чистая, 100-процентная кислота. Кристаллизуется уже при 10 градусах Цельсия.
На производство всего одной тонны удобрения уходят 600 кило концентрата кислоты.
Около 30% серной кислоты тратятся на очистку углеводородов. Реагент улучшает качество смазочных масел, керосина, парафина.
К ним примыкают минеральные масла и жиры. Их тоже очищают с помощью серного концентрата.
Способность реагента растворять металлы применяется при переработке руд. Их разложение столь же бюджетно, как и сама кислота.
В главе «Свойства» указывалось, что при нагреве серная кислота справляется с оксидными пленками на латуни, меди, железе.
Поэтому, горячий реагент используют для их травления. Так именуют очистку металлических поверхностей. После обработки, сплавы и изделия из них выглядят как новые.
Способность кислоты поглощать воду из атмосферы, делает реагент отличным осушителем.
Если воздействовать на воздух 95-процентным раствором, остаточная влажность составит всего 0,003 миллиграмма паров воды на литр осушаемого газа. Метод применяют в лабораториях и на промышленных производствах.
Стоит отметить роль не только чистого вещества, но и его соединений. Они пригождаются, в основном, в медицине.
Бариевая каша, к примеру, задерживает рентгеновское излучение. Врачи заполняют веществом полые органы, облегчая исследования рентгенологов. Формула бариевой каши: — BaSO4.
Необходим минерал и строителям, использующим его в качестве связующего, скрепляющего материала, а так же, для декоративной отделки.
Цена серной кислоты
Цена на реагент – одна из причин его популярности. Килограмм технической серной кислоты можно приобрести всего за 7 рублей.
Столько за свою продукцию просят, к примеру, менеджеры одного из предприятий Ростова на Дону. Разливают канистрами по 37 кило.
Это стандартный объем тары. Встречаются, так же, канистры в 35 и 36 килограммов.
Купить серную кислоту специализированного плана, к примеру, аккумуляторную, немногим дороже.
За 36-килограммовую канистру просят, как правило, от 2000 рублей. Вот, кстати, еще одна сфера применения реагента.
Не секрет, что разбавленная дистиллированной водой кислота – это электролит. Он нужен не только для обычных батареек, но и машинных аккумуляторов.
Разряжаются они, поскольку серная кислота расходуется, при этом, выделяется более легкая вода. Падает плотность электролита, а значит, и его эффективность.
Се́рная кислота́ H2SO4 — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха, с кислым «медным» вкусом. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO3. Если молярное отношение SO3 : H2O 1 — раствор SO3 в серной кислоте (олеум).
Содержание
Название
Физические и физико-химические свойства
Олеум
Олеум содержит также пиросерные кислоты, получающиеся по реакциям:
Температура кипения водных растворов серной кислоты повышается с ростом ее концентрации и достигает максимума при содержании 98,3 % H2SO4.
Свойства водных растворов серной кислоты и олеума
Содержание % по массе
Плотность при 20 ℃, г/см³
Температура плавления, ℃
Температура кипения, ℃
H2SO4
SO3 (свободный)
10
—
1,0661
−5,5
102,0
20
—
1,1394
−19,0
104,4
40
—
1,3028
−65,2
113,9
60
—
1,4983
−25,8
141,8
80
—
1,7272
−3,0
210,2
98
—
1,8365
0,1
332,4
100
—
1,8305
10,4
296,2
104,5
20
1,8968
−11,0
166,6
109
40
1,9611
33,3
100,6
113,5
60
2,0012
7,1
69,8
118,0
80
1,9947
16,9
55,0
122,5
100
1,9203
16,8
44,7
Температура кипения олеума с увеличением содержания SO3 понижается. При увеличении концентрации водных растворов серной кислоты общее давление пара над растворами понижается и при содержании 98,3 % H2SO4 достигает минимума. С увеличением концентрации SO3 в олеуме, общее давление пара над ним повышается. Давление пара над водными растворами серной кислоты и олеума можно вычислить по уравнению:
величины коэффициентов А и В зависят от концентрации серной кислоты. Пар над водными растворами серной кислоты состоит из смеси паров воды, H2SO4 и SO3, при этом состав пара отличается от состава жидкости при всех концентрациях серной кислоты, кроме соответствующей азеотропной смеси.
С повышением температуры усиливается диссоциация:
Уравнение температурной зависимости константы равновесия:
При нормальном давлении степень диссоциации: 10⁻⁵ (373 К), 2,5 (473 К), 27,1 (573 К), 69,1 (673 К).
Плотность 100%-ной серной кислоты можно определить по уравнению:
С повышением концентрации растворов серной кислоты их теплоемкость уменьшается и достигает минимума для 100%-ной серной кислоты, теплоемкость олеума с повышением содержания SO³ увеличивается.
При повышении концентрации и понижении температуры теплопроводность λ уменьшается:
где С — концентрация серной кислоты, в %.
Химические свойства
Серная кислота — сильный окислитель, особенно при нагревании и в концентрированном виде; окисляет HI и частично HBr до свободных галогенов, углерод до CO2, S — до SO2, окисляет многие металлы (Cu, Hg и др.). При этом серная кислота восстанавливается до SO2, а наиболее сильными восстановителями — до S и H2S. Концентрированная H2SO4 частично восстанавливается водородом, из-за чего не может применяться для его сушки. Разбавленная H2SO4 взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода с его выделением. Окислительные свойства для разбавленной H2SO4 нехарактерны. Серная кислота образует два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) H2SO5 и пероксодисерная H2S2O8 кислоты.
Серная кислота реагирует также с основными оксидами, образуя сульфат и воду:
На металлообрабатывающих заводах раствор серной кислоты применяют для удаления слоя оксида металла с поверхности металлических изделий, подвергающихся в процессе изготовления сильному нагреванию. Так, оксид железа удаляется с поверхности листового железа действием нагретого раствора серной кислоты:
Применение
Серную кислоту применяют:
Мировое производство серной кислоты ок. 160 млн тонн в год. Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.
Токсическое действие
Исторические сведения
Серная кислота известна с древности, встречаясь в природе в свободном виде, например, в виде озер вблизи вулканов. Возможно, первое упоминание о кислых газах, получаемых при прокаливании квасцов или железного купороса «зеленого камня», встречается в сочинениях, приписываемых арабскому алхимику Джабир ибн Хайяну.
В IX веке персидский алхимик Ар-Рази, прокаливая смесь железного и медного купороса (FeSO4•7H2O и CuSO4•5H2O), также получил раствор серной кислоты. Этот способ усовершенствовал европейский алхимик Альберт Магнус, живший в XIII веке.
В XV веке алхимики обнаружили, что серную кислоту можно получить, сжигая смесь серы и селитры, или из пирита — серного колчедана, более дешевого и распространенного сырья, чем сера. Таким способом получали серную кислоту на протяжении 300 лет, небольшими количествами в стеклянных ретортах. И только в середине 18 столетия, когда было установлено, что свинец не растворяется в серной кислоте, от стеклянной лабораторной посуды перешли к большим промышленным свинцовым камерам.
Дополнительные сведения
Получение серной кислоты
Стандарты
Примечания
Литература
Ссылки
H +
Li +
K +
Na +
NH4 +
Ba 2+
Ca 2+
Mg 2+
Sr 2+
Al 3+
Cr 3+
Fe 2+
Fe 3+
Ni 2+
Co 2+
Mn 2+
Zn 2+
Ag +
Hg 2+
Hg2 2+
Pb 2+
Sn 2+
Cu +
Cu 2+
OH −
P
P
P
—
P
М
Н
М
Н
Н
Н
—
Н
Н
Н
Н
Н
—
—
Н
Н
Н
Н
F −
P
Н
P
P
Р
М
Н
Н
М
Р
Н
Н
Н
Р
Р
М
Р
Р
М
М
Н
Р
Н
Р
Cl −
P
P
P
P
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Н
Р
Н
М
—
Н
Р
Br −
P
P
P
P
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Н
М
Н
М
Р
H
Р
I −
P
P
P
P
Р
Р
Р
Р
Р
Р
?
Р
—
Р
Р
Р
Р
Н
Н
Н
Н
М
Н
—
S 2−
P
P
P
P
—
Р
М
Н
Р
—
—
Н
—
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
SO3 2−
P
P
P
P
Р
М
М
М
Н
?
?
М
?
Н
Н
Н
М
Н
Н
Н
Н
?
Н
?
SO4 2−
P
P
P
P
Р
Н
М
Р
Н
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
М
—
Н
Н
Р
Р
Р
NO3 −
P
P
P
P
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
—
Р
—
Р
Р
NO2 −
P
P
P
P
Р
Р
Р
Р
Р
?
?
?
?
Р
М
?
?
М
?
?
?
?
?
?
PO4 3−
P
Н
P
P
—
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
?
Н
Н
Н
Н
CO3 2−
М
Р
P
P
Р
Н
Н
Н
Н
—
—
Н
—
Н
Н
—
Н
Н
—
Н
—
—
?
—
CH3COO −
P
Р
P
P
Р
Р
Р
Р
Р
—
Р
Р
—
Р
Р
Р
Р
Р
Р
М
Р
—
Р
Р
CN −
P
Р
P
P
Р
Р
Р
Р
Р
?
Н
Н
—
Н
Н
Н
Н
Н
Р
Н
Р
—
—
Н
SiO3 2−
H
Н
P
P
?
Н
Н
Н
Н
?
?
Н
?
?
?
Н
Н
?
?
?
Н
?
?
?
Полезное
Смотреть что такое «Серная кислота» в других словарях:
Серная кислота — – сильная двухосновная кислота, в стандартных условиях представляет собой маслянистую жидкость без цвета и запаха. Неочищенная серная кислота имеет желтоватый или буро желтый цвет. В технике серной кислотой называют ее смеси как с водой,… … Энциклопедия ньюсмейкеров
СЕРНАЯ КИСЛОТА — СЕРНАЯ КИСЛОТА, H2S04, Acidum sulfuri cum. Химически чистая безводная С. к. представляет собой хим. соединение серного ангидрида S03 (81,63%) и воды Н20 (18,37%). Это бесцветная, прозрачная, маслянистая, нелетучая жидкость, сильно… … Большая медицинская энциклопедия
Серная кислота — СЕРНАЯ КИСЛОТА, H2SO4, тяжелая маслянистая жидкость, tкип 296,2°C. Применяется в производстве минеральных удобрений, для получения различных химических веществ, химических волокон, дымообразующих и взрывчатых веществ, красителей, в органическом… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Серная кислота — обладает очень сильными коррозионными свойствами. Она представляет собой плотную маслянистую жидкость, бесцветную (если не содержит примесей), желтую или коричневую (в других случаях). Бурно реагирует с водой, сжигает кожу и большинство… … Официальная терминология
серная кислота — сущ., кол во синонимов: 1 • кислота (171) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
СЕРНАЯ КИСЛОТА — (H2SO4) сильная двухосновная кислота; бесцветная маслянистая жидкость; с водой смешивается во всех отношениях. Концентрированная С. к. реагирует почти со всеми металлами, образуя соли сульфаты. С. к. получают растворением в воде серного ангидрида … Российская энциклопедия по охране труда
СЕРНАЯ КИСЛОТА — (старое название купоросное масло) (H2SО4), токсичная жидкость без цвета и запаха, одна из самых едких известных кислот. Получается путем окисления сернистого газа (SO2) контактным способом. Является одним из основных химических соединений в… … Научно-технический энциклопедический словарь
серная кислота — Регулятор кислотности пищевого продукта, получаемый обжигом серного колчедана с последующим окислением выделяемой двуокиси серы в SO3, содержащий нитратов не более 10 мг/кг, хлоридов не более 50 мг/кг, железа не более 20 мг/кг, свинца не более… … Справочник технического переводчика
серная кислота — H2SO4, сильная двухосновная кислота. Безводная серная кислота бесцветная маслянистая жидкость, плотность 1,8305 г/см3, tпл 10,3°C, tкип 279,6°C. С водой смешивается во всех отношениях. Концентрированная серная кислота реагирует почти со всеми… … Энциклопедический словарь
