Zwavelzuur. Formule, eigenschappen, bereiding en toepassing

Zwavelzuur is de historische naam: olie van vitriool. De studie van zuur begon in de oudheid, in zijn geschriften, het wordt beschreven: de Griekse arts Dioscorides, de Romeinse naturalist Pliniy Starshy, de islamitische alchemisten Geber, Razi en Ibn Sina en anderen. In Sumer was er een lijst van vitriool, die geclassificeerd worden door de kleur van de stof. In onze tijd, het woord "vitriool" verenigt kristallijne hydraten sulfaten van tweewaardige metalen.

In de 17de eeuw Nederlandse, Duitse chemicus Johann Glauber zwavelzuur verkregen door verbranding van zwavel met kaliumnitraat (KNO3) bij aanwezigheid van waterdamp. In 1736, Dzhoshua Uord (apotheker uit Londen), deze methode wordt gebruikt in de productie. Deze tijd kan worden beschouwd als een referentiepunt, wanneer al een grootschalig begon zwavelzuur te produceren. Het Formule (H2SO4), algemeen aangenomen dat stille later geïnstalleerd Zweedse chemicus Berzelius (1779-1848).

Berzelius behulp letters (aangeduid chemische elementen) en onderste digitale codes (aangegeven door het nummer in het molecuul, atomen van het gegeven type) dat in één molecuul bevat 1 zwavelatoom (S), twee waterstofatomen (H) en 4 zuurstofatoom (O ). Sindsdien werd bekend kwalitatieve en kwantitatieve samenstelling van het molecuul, dat wil zeggen in de taal van de chemie beschreven zwavelzuur.

De structuurformule, toont grafisch de onderlinge rangschikking van de atomen in het molecuul en de chemische bindingen daartussen (ze zijn meestal aangeduid door lijnen) meldt dat het centrum van het molecuul een zwavelatoom dat dubbel gebonden aan twee zuurstofatomen. Met de andere twee zuurstofatomen waaraan telkens een waterstofatoom is gebonden, het zwavelatoom eveneens verbonden door enkelvoudige bindingen.

eigenschappen

Zwavelzuur - kleurloze of lichtgele viskeuze vloeistof, oplosbaar in water bij alle concentraties. Het is een sterk mineraal zuur. Zuur zeer corrosief voor metalen (geconcentreerde wisselwerking met ijzer zonder verwarming, en passiveert) rotsen, dierlijk weefsel of andere materialen. Het heeft een hoge hygroscopiciteit en een uitgesproken sterke oxidant eigenschappen. Bij een temperatuur van 10,4 ° C acid stolt. Bij verhitting tot 300 ° C verliest bijna 99% zuur zwaveltrioxide (SO3).

De eigenschappen veranderen afhankelijk van de concentratie van een waterige oplossing. Er zijn veel voorkomende namen zijn zure oplossingen. Verdund zuur wordt geacht 10% te zijn. Oplaadbaar - 29-32%. Bij concentraties lager dan 75% (volgens ISO 2184) wordt genoemd de toren. Indien de concentratie van 98%, dan zal het zwavelzuur geconcentreerd. formule (Chemische of structureel) in alle gevallen blijft ongewijzigd.

Wanneer opgelost in geconcentreerd zwavelzuur wordt zwaveltrioxyde of oleum gevormd rokend zwavelzuur, de formule kan worden geschreven als: H2S2O7. Net acid (H2S2O7) is een vaste stof met een smeltpunt van 36 ° C. zwavelzuur hydratatie gekenmerkt door het vrijkomen van warmte in grote hoeveelheden.

Verdund zuur wordt omgezet met een metalen omzetting waarmee vertoont sterke oxiderende eigenschappen. Dit herstelt de zwavelzuur bevattende gevormde formule stoffen verlaagd (tot 4, 0 of -2) een zwavelatoom kan zijn: SO2, S of H2S.

Het reageert met niet-metalen, bijvoorbeeld koolstof of zwavel:

2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O

2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O

Reageert met natriumchloride:

H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl

Het wordt gekenmerkt door een elektrofiele substitutiereactie van een waterstofatoom gebonden aan de benzeenring van de aromatische verbinding -SO3H groep.

receptie

In 1831 werd de pen gepatenteerde werkwijze voor het verkrijgen H2SO4, die momenteel de belangrijkste. Tegenwoordig zijn de meeste van het zwavelzuur wordt geproduceerd met deze methode. De gebruikte grondstoffen sulfideerts (gewoonlijk pyriet FeS2), die wordt verbrand in speciale ovens, waardoor een gecalcineerde gasvormende. Aangezien de gastemperatuur gelijk aan 900 ° C, daarna werd het afgekoeld zwavelzuur met een concentratie van 70%. Het gas in de cycloon en de elektrostatische neerslaginrichting wordt gereinigd van stof in wastorens met een zuurconcentratie van 40 en 10% van katalysatorvergiften (As2O5 en fluor), natte elektrostatische filters zuur aerosol. Vervolgens wordt het gecalcineerd gas bevattende 9% zwaveldioxide (SO2), gedroogd en aan de contactinrichting. Passeren 3 lagen vanadium katalysator wordt geoxideerd tot SO2 SO3. Het gevormde zwaveltrioxyde lossen wordt geconcentreerd zwavelzuur. Formule oplossing van zwaveltrioxide (SO3) in watervrij zwavelzuur H2S2O7. In deze vorm oleum stalen tanks wordt naar de consument wanneer wordt verdund tot de gewenste concentratie.

toepassing

Vanwege verschillende chemische eigenschappen, H2SO4 heeft een breed toepassingsgebied. Bij de bereiding van het zuur zelf, als een elektrolyt in een lood-zuur batterijen met verschillende reinigingsmiddelen produceren, is ook een belangrijke reactant in de chemische industrie. Het wordt ook gebruikt bij de productie: alcoholen, plastics, verven, rubber, ester, kleefstoffen, explosieven, zepen en detergenten, farmaceutica, pulp- en papierindustrie, olie.