Kwas siarkowy ma nazwę historyczną:olejek witriolowy. Badania nad kwasem rozpoczęły się w czasach starożytnych, zostały opisane w jego pismach: grecki lekarz Dioscorides, rzymski przyrodnik Pliniusz Starszy, islamscy alchemicy Geber, Razi i Ibn Sina, inni. W Sumerze istniała lista witriolu, która została sklasyfikowana według koloru substancji. Obecnie słowo „witriol” jednoczy krystaliczne siarczany metali dwuwartościowych.
W XVII wieku niemiecko-holenderski chemik JohanGlauber uzyskał kwas siarkowy przez spalanie siarki za pomocą azotanu potasu (KNO3) w obecności pary wodnej. W 1736 roku Joshua Ward (farmaceuta z Londynu) użył tej metody w produkcji. Ten czas można uznać za punkt odniesienia, gdy kwas siarkowy został wyprodukowany na dużą skalę. Jego formuła (H2SO4), jak się powszechnie uważa, została ustanowiona przez szwedzkiego chemika Berzeliusa (1779–1848) nieco później.
Berzelius z listami(oznaczają pierwiastki chemiczne), a niższe wskaźniki cyfrowe (wskazują liczbę atomów w cząsteczce danego gatunku) wykazały, że jedna cząsteczka zawiera 1 atom siarki (S), 2 atomy wodoru (H) i 4 atomy tlenu (O). Od tego czasu znany jest jakościowy i ilościowy skład cząsteczki, czyli kwas siarkowy jest opisany w języku chemii.
Wzór strukturalny pokazany graficzniew postaci wzajemnego ułożenia w cząsteczce atomów i wiązań chemicznych między nimi (zwykle są one oznaczone liniami), informuje, że w środku cząsteczki znajduje się atom siarki, który jest połączony podwójnymi wiązaniami z dwoma atomami tlenu. W przypadku pozostałych dwóch atomów tlenu, do których przyłączony jest atom wodoru, ten sam atom siarki jest połączony pojedynczymi wiązaniami.
Właściwości
Kwas siarkowy - lekko żółty lubbezbarwna, lepka ciecz, rozpuszczalna w wodzie w dowolnym stężeniu. Jest silnym kwasem mineralnym. Kwas jest wysoce agresywny w stosunku do metali (skoncentrowany nie oddziałuje z żelazem bez ogrzewania, ale pasywuje go), skał, tkanek zwierzęcych lub innych materiałów. Charakteryzuje się wysoką higroskopijnością i wyraźnymi właściwościami silnego środka utleniającego. W temperaturze 10,4 ° C kwas twardnieje. Po podgrzaniu do 300 ° C prawie 99% kwasu traci bezwodnik siarkowy (SO3).
Jego właściwości zmieniają się w zależności odstężenie jego wodnego roztworu. Istnieją wspólne nazwy roztworów kwasu. Rozcieńczony kwas uważa się za do 10%. Bateria - od 29 do 32%. Przy stężeniu mniejszym niż 75% (jak ustalono w GOST 2184) nazywa się wieżę wieżową. Jeśli stężenie wynosi 98%, będzie to stężony kwas siarkowy. Formuła (chemiczne lub strukturalne) we wszystkich przypadkach pozostaje bez zmian.
Po rozpuszczeniu w kwasie siarkowymoleum lub dymiący kwas siarkowy tworzy się ze stężonym bezwodnikiem siarkowym, którego wzór można zapisać następująco: H2S2O7. Czysty kwas (H2S2O7) jest ciałem stałym o temperaturze topnienia 36 ° C Reakcje hydratacji kwasu siarkowego charakteryzują się uwalnianiem ciepła w dużych ilościach.
Rozcieńczony kwas reaguje zmetale, z którymi reaguje, wykazuje właściwości silnego środka utleniającego. W tym przypadku zmniejsza się kwas siarkowy, wzór utworzonych substancji zawierających zredukowany (do +4, 0 lub -2) atom siarki może być: SO2, S lub H2S.
Reaguje z niemetalami, takimi jak węgiel lub siarka:
2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O
Reaguje z chlorkiem sodu:
H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl
Charakteryzuje się reakcją elektrofilowego podstawienia atomu wodoru przyłączonego do pierścienia benzenowego związku aromatycznego grupą –SO3H.
Odbieranie
W 1831 roku metoda kontaktowa została opatentowana.produkując H2SO4, który jest obecnie głównym. Obecnie większość kwasu siarkowego jest wytwarzana tą metodą. Rudę siarczkową (zwykle piryt żelaza FeS2) stosuje się jako surowiec, który kalcynuje się w specjalnych piecach i powstaje kalcynowany gaz. Ponieważ temperatura gazu wynosi 900 ° C, jest on chłodzony kwasem siarkowym o stężeniu 70%. Następnie gaz w cyklonie i elektrofiltrze jest oczyszczany z pyłu, w wieżach myjących kwasem o stężeniu 40 i 10% trucizn katalitycznych (As2O5 i fluoru), a aerozol kwasowy jest mokry na elektrofiltrach. Następnie gaz kalcynujący zawierający 9% dwutlenku siarki (SO2) suszy się i wprowadza do aparatu kontaktowego. Po przejściu przez 3 warstwy katalizatora wanadowego SO2 utlenia się do SO3. Stężony kwas siarkowy stosuje się do rozpuszczenia powstałego bezwodnika siarkowego. Wzór na roztwór bezwodnika siarkowego (SO3) w bezwodnym kwasie siarkowym to H2S2O7. W tej postaci oleum w stalowych zbiornikach jest transportowany do konsumenta, gdzie jest rozcieńczany do pożądanego stężenia.
Aplikacja
Ze względu na różne właściwości chemiczne, H2SO4ma szeroki zakres zastosowań. W produkcji samego kwasu, takiego jak elektrolit w akumulatorach ołowiowo-kwasowych, do produkcji różnych produktów czyszczących jest również ważnym odczynnikiem w przemyśle chemicznym. Jest również stosowany w produkcji: alkoholi, tworzyw sztucznych, barwników, gumy, eteru, klejów, materiałów wybuchowych, mydeł i detergentów, farmaceutyków, pulpy i papieru, produktów ropopochodnych.
