Kyselina sírová (H2SO4)

Vysvetľujeme, čo je kyselina sírová, jej chemická štruktúra, vlastnosti, ako sa získa, aplikácie a riziká použitia sú

Lode kyseliny sírovej (H2SO4)

Čo je kyselina sírová?

On kyselina sírová, Nazýva sa tiež síran vodíkom a vitriolový olej a je kyselinou kyselinou oxacidou tvorenou reakciou sulfurského anhydridu (tak₃) a voda. Jeho molekulárny vzorec je H₂SW₄ A je to zďaleka najprodukovanejšia a najpoužívanejšia minerálna kyselina.

Je to silná a vysoko korozívna minerálna kyselina, ktorá je miešateľná s vodou, takže sa dá pripraviť vo forme roztokov takmer akejkoľvek koncentrácie medzi 0 a okolo 18 molárnych.

Vysoké objemy výroby a spotreby tejto zlúčeniny sú spôsobené jeho viacerými aplikáciami v odvetviach, ktoré sú rozmanité ako poľnohospodárstvo, petrochemický priemysel, v organickej a anorganickej syntéze a pri liečbe odpadovej vody, aby sme vymenovali iba niektoré niektoré.

Štruktúra kyseliny sírovej

Kyselina sírová je tvorená centrálnym atómom síry s Valencia VI, ktorý je obklopený 4 atómami kyslíka, z ktorých dva sú spojené s atómami vodíka. Jeho štruktúra Lewis je uvedená nižšie:

Ako vidíte, síra v tejto zlúčenine je obklopená 12 elektrónmi (6 párov), takže predstavuje jednu z výnimiek z oktetového pravidla.

Byť obklopený 4 atómami, teória odporu elektrónových párov Valencie (Trepev) predpovedá, že táto zlúčenina musí predpokladať približne tetraedrálnu geometriu, ktorá je znázornená na nasledujúcom obrázku:

V dôsledku vysokej elektronegativity kyslíka a rôznych rezonančných štruktúr, ktoré môžu mať kyselina sírová.

Vlastnosti kyseliny sírovej

V dôsledku jej štruktúry má kyselina sírová nasledujúce fyzikálne a chemické vlastnosti:

Môže vám slúžiť: epoxid: nomenklatúra, získanie, aplikácie, príklady

Fyzikálne vlastnosti

• Čistá kyselina sírová je bezfarebná a toaletná kvapalina, ktorá má hustotu 1 8302 g/ml.
• Jeho bod topenia je 10,31 ° C a varenie je 337 ° C, hoci pri tejto teplote má tendenciu rozkladať sa pri výrobe vody a sírneho anhydridu (tiež nazývaného trioxid siričitý).
• Je úplne miešateľný s vodou, takže môžete pripraviť roztoky s akoukoľvek koncentráciou. Roztoky s viac ako 98,3% v hmotnosti tejto kyseliny sú však nestabilné a kyselina sa rozkladá, až kým jej koncentrácia klesne na 98,3%. Tento roztok je stabilný a je známy ako koncentrovaná kyselina sírová.
• Vo svojom čistom alebo koncentrovanom stave je viskóznejšia tekutina ako voda.

Chemické vlastnosti

• Čistá kyselina sírová je silne oxidačná a korozívna látka. Má schopnosť oxidovať, dehydratovať a sulfonar na širokú škálu organických zlúčenín a karbonizovať ostatných.
• Je to silná diprotická kyselina, ktorá úplne stráca svoj prvý protón rozpustením vody, čím sa stáva jej konjugovanou základňou, bisulfátovým iónom (HSO₄^-). Tento ión je tiež kyselinou, aj keď slabší ako pôvodná kyselina.
• Roztoky kyseliny kyseliny sírovej sú silne kyslé a sú schopné rozpustiť mnoho kovov, vytvárajúce plynný vodík. Sú tiež schopní úplne neutralizovať silné základne.
• Násilne reaguje s mnohými alkoholmi a vodou a uvoľňuje veľké množstvo tepla v procese.

Ako sa získa kyselina sírová?

Tri najznámejšie procesy výroby kyseliny sírovej sú: proces kontaktu, proces kyseliny sumínovej a procesu olovených kamier.

1. Syntéza kyseliny sírovej pomocou kontaktného procesu

Toto je dnes najpoužívanejšia metóda na výrobu kyseliny sírovej. Proces pozostáva z 5 krokov, v ktorých sa elementárna síra stáva oxidom siričitého (takže₂), potom oxid sírou (SO₃), kyselina disulfurová (H₂Siež₂Ani₇) a nakoniec v kyseline sírovej. Zahrnuté reakcie sú:

Môže vám slúžiť: Čo je to bezpečnostný rhombus a na čo je to pre?

Druhý krok procesu jednoducho pozostáva z čistenia oxidu siričitého pred prevedením na síru alebo trioxid anhydridu sírou. Reakcia tretieho kroku nastane, keď plynný oxid siričitý príde do kontaktu s katalyzátorom solídneho vanádového pentaoxidu (v₂Ani₅), A preto sa táto metóda nazýva kontaktný proces.

2.  Syntéza kyseliny sírovej pomocou mokrého procesu

Tento proces bol navrhnutý tak, aby očistil emisné plyny širokej škály chemických odvetví a rastlín. Vedľajším produktom tohto čistenia je komerčná kyselina sírová, okrem teplej vodnej pary, ktorú je možné znovu použiť v pôvodnom priemyselnom procese.

V prípade mokrého procesu sú reakcie väčšinou. Dôležité reakcie, ktoré sa vyskytujú v každej fáze, sú:

3.  Syntéza kyseliny sírovej pomocou procesu olovených kamier

Toto je starodávna metóda na výrobu kyseliny sírovej, ktorá sa dnes používa veľmi málo. Proces bolo spaľovať elementárnu síru v prítomnosti vzduchového kyslíka v drevených komorách potiahnutých olovom, a teda aj jej názov.

Po tomto spaľovaní potom oxid siričitý reaguje s oxidmi dusíka produkovaný rozkladom dusičnanu sodného alebo iným spôsobom. Nakoniec sa po sérii ďalších reakcií získala kyselina sírová.

Môže vám slúžiť: Flaka na pozadí

Bežné aplikácie

• Hlavná aplikácia kyseliny sírovej je ako zdroj síry vo forme sulfátov pri výrobe hnojív. V skutočnosti je na tento účel určené asi 60% kyseliny sírovej vyrobenej na svete.
• V chemickom priemysle sa používa na syntézu detergentov, pigmentov, katalyzátorov pre petrochemický priemysel a pri spracovaní minerálov na získanie rôznych kovov.
• Nakoniec je kyselina sírová elektrolyt používaný v olovených batériách používaných vo väčšine automobilov.

Riziká spojené s kyselinou sírovou

Kvôli svojim chemickým vlastnostiam môže byť kyselina sírová veľmi nebezpečná pre ľudské bytosti a zvieratá, ako aj pre životné prostredie všeobecne. Toto sú niektoré z rizík spojených s touto chemikáliou:

• Jeho korozívne a dehydratačné charakteristiky spôsobujú, že čistá kyselina spôsobuje veľké poškodenie, ak príde do kontaktu s pokožkou.
• Na druhej strane reakcia vodných roztokov kyseliny sírovej s kovmi vytvára plynný vodík, čo je palivová a výbušná látka.
• Samotná kyselina sírová netrpí spaľovacou reakciou, ale ako silným oxidantom stimuluje spaľovanie iných látok a pôsobí ako druh katalyzátora, takže predstavuje značné riziko požiaru.
• Okrem toho, keď je vystavený ohňu, môže sa rozdeliť na toxické plyny a vytvárať výpary kyseliny sírovej, ktoré môžu ľahko zničiť dýchacie cesty.

Z týchto dôvodov a ďalších je kyselina sírová látka, s ktorou by sa malo zaobchádzať opatrne.