Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.




Аукционы, объявления, обмен товаров

Серная кислота

Перевод
Серная кислота
Серная кислота
Серная кислота: химическая формула
Серная кислота: вид молекулы
Серная кислота: структура
Общие
Систематическое наименование серная кислота
Химическая формула H2SO4
Отн. молек. масса 98,082 а. е. м.
Молярная масса 98,082 г/моль
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) жидкость
Плотность 1,8356 г/см³
Термические свойства
Температура плавления -10,38*С °C
Температура кипения 279,6*С °C
Температура воспламенения не воспламеняется °C
Удельная теплота плавления 10,73 Дж/кг
Химические свойства
pKa -3
Растворимость в воде смешивается г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления 1.397
Структура
Дипольный момент 2.72 Д
Классификация
Рег. номер CAS 7664-93-9
Регистрационный номер EC 231-639-5
RTECS WS5600000
Токсикология
ЛД50 510 мг/кг
Токсичность
NFPA 704.svg
Hazard C.svg

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. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO3. Если молярное отношение SO3:H2O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1, — раствор SO3 в серной кислоте (олеум).

Содержание

Физические и физико-химические свойства

Очень сильная кислота, при 18оС pKa (1) = −2,8, pKa (2) = 1,92 (К₂ 1,2 102); длины связей в молекуле S=O 0,143 нм, S—OH 0,154 нм, угол HOSOH 104°, OSO 119°; кипит, образуя азеотропную смесь (98,3 % H2SO4 и 1,7 % H2О с температурой кипения 338,8оС). Серная кислота, отвечающая 100%-ному содержанию H2SO4, имеет состав (%): H2SO4 99,5, HSO4− — 0,18, H3SO4+ — 0,14, H3O+ — 0,09, H2S2O7, — 0,04, HS2O7⁻ — 0,05. Смешивается с водой и SO3, во всех соотношениях. В водных растворах серная кислота практически полностью диссоциирует на H+, HSO4−, и SO₄2−. Образует гидраты H2SO4·nH2O, где n = 1, 2, 3, 4 и 6,5.

Олеум

Основная статья: Олеум

Растворы серного ангидрида SO3 в серной кислоте называются олеумом, они образуют два соединения H2SO4·SO3 и H2SO4·2SO3.

Олеум содержит также пиросерные кислоты, получающиеся по реакциям:

\mathrm{H_2SO_4 + SO_3 \rightarrow H_2S_2O_7} ;

\mathrm{H_2SO_4 + 2SO_3 \rightarrow H_2S_3O_{10}} .


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:

\lg p\ {{=}}\ \rm {A}\ {{-}}\ {B \over \it {T}}\ {{+}}\ 2{,}126{,}

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:

\mathrm{H_2SO_4 \longleftrightarrow H_2O + SO_3 - \it{Q}} .

Уравнение температурной зависимости константы равновесия:

\ln {\it {K_p}} = 14{,}74965 - 6{,}71464 \ln {298 \over \it {T}} - 8{,}10161 \cdot 10^4 \it {T^2} - {\rm 9643{,}04 \over \it {T}} - \rm 9{,}4577 \cdot 10^{-3} \it {T} + \rm 2{,}19062 \cdot 10^{-6}\it {T^2}.

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:

\it {d} =\rm 1{,}8517 - 1{,}1 \cdot 10^{-3} \it {t} +\rm 2 \cdot 10^{-6} \it {t^2}.

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:

\rm\lambda = 0{,}518 + 0{,}0016 \it {t} - \rm (0{,}25 + \it {t}/\rm {1293})\cdot \it{C}/\rm 100,

где С — концентрация серной кислоты, в %.

Максимальную вязкость имеет олеум H₂SO₄·SO₃, с повышением температуры η снижается. Электрическое сопротивление серной кислоты минимально при концентрации SO₃ и 92 % H₂SO₄ и максимально при концентрации 84 и 99,8 % H₂SO₄[источник?]. Для олеума минимальное ρ при концентрации 10 % SO₃. С повышением температуры ρ серной кислоты увеличивается. Диэлектрическая проницаемость 100%-ной серной кислоты 101 (298,15 К), 122 (281,15 К); криоскопическая постоянная 6,12, эбулиоскопическая постоянная 5,33; коэффициент диффузии пара серной кислоты в воздухе изменяется в зависимости от температуры; D = 1,67·10⁻⁵T3/2 см²/с.

Химические свойства

Серная кислота — довольно 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.

Применение

Серную кислоту применяют:

  • в производстве минеральных удобрений;
  • как электролит в свинцовых аккумуляторах;
  • для получения различных минеральных кислот и солей;
  • в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ;
  • в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности;
  • в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор);
  • в промышленном органическом синтезе в реакциях:
    • дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров);
    • гидратации (этанол из этилена);
    • сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей);
    • алкилирования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капролактама) и др.
    • Для восстановления смол в фильтрах на производстве дисцилированной воды.

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

Серная кислота и олеум — очень едкие вещества. Они поражают кожу, слизистые оболочки, дыхательные пути (вызывают химические ожоги). При вдыхании паров этих веществ они вызывают затруднение дыхания, кашель, нередко — ларингит, трахеит, бронхит и т. д. Предельно допустимая концентрация аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,3 мг/м³ (максимальная разовая) и 0,1 мг/м³ (среднесуточная). Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л (экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин). Класс опасности II. Аэрозоль серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросов химических и металлургических производств, содержащих оксиды S, и выпадать в виде кислотных дождей.

Исторические сведения

молекула серной кислоты по Дальтону

Серная кислота известна с древности. 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

Мельчайшие капельки серной кислоты могут образовываться в средних и верхних слоях атмосферы в результате реакции водяного пара и вулканического пепла, содержащего большие количества серы. Получившаяся взвесь, из-за высокого альбедо облаков серной кислоты, затрудняет доступ солнечных лучей к поверхности планеты. Поэтому (а также в результате большого количества мельчайших частиц вулканического пепла в верхних слоях атмосферы, также затрудняющих доступ солнечному свету к планете) после особо сильных вулканических извержений могут произойти значительные изменения климата. Например, в результате извержения вулкана Ксудач (п-ов Камчатка, 1907 г.) повышенная концентрация пыли в атмосфере держалась около 2 лет, а характерные серебристые облака серной кислоты наблюдались даже в Париже[1]. Взрыв вулкана Пинатубо в 1991 году, отправивший в атмосферу 3×107 тонн серы, привёл к тому, что 1992 и 1993 года были значительно холоднее, чем 1991 и 1994 [2].

Получение серной кислоты

Основная статья: Производство серной кислоты

Стандарты

  • Кислота серная техническая ГОСТ 2184—77
  • Кислота серная аккумуляторная. Технические условия ГОСТ 667—73
  • Кислота серная особой чистоты. Технические условия ГОСТ 14262—78
  • Реактивы. Кислота серная. Технические условия ГОСТ 4204—77

Примечания

  1. ↑ см. статью «Вулканы и климат» (рус.)
  2. ↑ Русский архипелаг — Виновато ли человечество в глобальном изменении климата?  (рус.)

Литература

  • Справочник сернокислотчика, под ред. К. М. Малина, 2 изд., М., 1971

Ссылки

Растворимость кислот, оснований и солей в воде
H+ Li+ K+ Na+ NH4+ Ba2+ Ca2+ Mg2+ Sr2+ Al3+ Cr3+ Fe2+ Fe3+ Ni2+ Co2+ Mn2+ Zn2+ Ag+ Hg2+ Hg22+ Pb2+ Sn2+ Cu+ Cu2+
OH− P P P — P М Н М 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 ? 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 —
S2− P P P P — Р М Н Р — — Н — Н Н Н Н Н Н — Н Н Н Н
SO32− P P P P Р М М М Н  ?  ? М  ? Н Н Н М Н Н Н Н  ? Н  ?
SO42− 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  ? ?  ?  ?  ?  ?
PO43− P Н P P — Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н  ? Н Н Н Н
CO32− М Р P P Р 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
SiO32− H Н P P  ? Н Н Н Н ? ? Н ? ? ? Н Н ? ?  ? Н ? ? ?
 
Сульфаты

Сульфат актиния(III) (Ac2(SO4)3) • Алюм (KAl(SO4)2·12H2O) • Сульфат алюминия (Al2(SO4)3) • Аммоний сульфата алюминия ((NH4)Al(SO4)2) • Бисульфат аммония ((NH4)HSO4) • Аммоний-церий(IV) сульфат ((NH4)4Ce(SO4)4) • Аммоний-железо(II) сульфат ([NH4]2[Fe][SO4]2) • Аммоний-железо(III) сульфат (NH4Fe(SO4)2) • Сульфат аммония ((NH4)2SO4) • Сульфат бария (BaSO4) • Сульфат бериллия (BeSO4) • Аммоний-железо сульфат (NH4Fe(SO4)2) • Сульфат кадмия (CdSO4) • Сульфат цезия (Cs2SO4) • Сульфат кальция (CaSO4) • Сульфат церия(IV) (Ce(SO4)2) • Сульфат меди(I) (Cu2SO4) • Сульфат меди(II) (CuSO4) • Сульфат хрома(III) (Cr2(SO4)3) • Сульфат кобальта(II) (CoSO4) • Сульфат кобальта(III) (Co2(SO4)3) • Железа(III) основный сульфат ([Fe3(SO4)5](OH)2) • Сульфат гидроксиаммония ((NH3OH)2SO4) • Сульфат индия(III) (In2(SO4)3) • Сульфат железа(II) (FeSO4) • Сульфат железа(III) (Fe2(SO4)3) • Сульфат свинца(II) (PbSO4) • Сульфат лития (Li2SO4) • Сульфат магния (MgSO4) • Гептагидрат сульфата магния (MgSO4) • Сульфат марганца(II) (MnSO4) • Сульфат ртути(I) (Hg2SO4) • Сульфат ртути(II) (HgSO4) • Сульфат никеля(II) (NiSO4) • Бисульфат калия (KHSO4) • Пиросульфат калия (K2O7S2) • Сульфат калия (K2SO4) • Сульфат празеодима (Pr2(SO4)3) • Сульфат серебра (Ag2SO4) • Сульфат алюмонатрия (NaAl(SO4)2) • Гидросульфат натрия (NaHSO4) • Пиросульфат натрия (Na2S2O7) • Сульфат натрия (Na2SO4) • Сульфат стронция (SrSO4) • Сульфат тетраамина меди (Cu(NH3)4SO4) • Сульфат таллия(I) (Tl2SO4) • Сульфат олова(II) (SnSO4) • Сульфат урана (U(SO4)2) • Сульфат уранила (UO2SO4) • Сульфат ванадия(III) (V2(SO4)3) • Сульфат ванадила (VOSO4) • Сульфат цинка (ZnSO4) • Сульфат циркония (Zr(SO4)2) • Соли Туттона • Квасцы • Купорос • Серная кислота (H2SO4) • Пиросерная кислота (H2S2O7) • Олеум (H2SO4·xSO3)

 


Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

  

См. также в других словарях:

  • СЕРНАЯ КИСЛОТА — H2SO4, сильная двухосновная кислота. Безводная серная кислота бесцветная маслянистая жидкость, плотность 1,9203 г/см³, tпл 10,3 .С, tкип 296,2 .С. С водой смешивается во всех отношениях. Концентрированная серная кислота реагирует почти со… …   Большой Энциклопедический словарь

  • 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 — сущ., кол во синонимов: (1) • ↑кислота (154) Словарь синонимов ASIS, Тришин В.Н., 2010 …   Словарь синонимов

  • 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

  • Серная кислота —         H2SO4, сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике С. к. называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом. Если… …   Большая советская энциклопедия

  • Серная кислота — см. Сера как химический элемент, Камерное производство, Купоросное масло, Нордгаузенская серная кислота и Серный ангидрид …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • СЕРНАЯ КИСЛОТА — H2SO4, сильная двухосновная кислота. Безводная С. к. бесцв. маслянистая жидкость, плотн. 1,8305 г/см3, tпл 10,3 °С, tкип 279,6 °С. С водой смешивается во всех отношениях. Концентрир. С. к. реагирует почти со всеми металлами, образуя соли сульфаты …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • серная кислота — sulphuric acid …   Большой англо-русский и русско-английский словарь

  • серная кислота — sulfuric acid …   Англо-русский словарь технических терминов

  • СЕРНАЯ КИСЛОТА — H2SO4, мол. м. 98,082; бесцв. маслянистая жидкость без запаха. Очень сильная двухосновная к та, при 18°С p …   Химическая энциклопедия

Торренты