Купоросное масло

Купоросное масло
Серная кислота
Серная кислота: химическая формула
Серная кислота: вид молекулы
Серная кислота: структура
Общие
Систематическое наименование серная кислота
Химическая формула H2SO4
Отн. молек. масса 62.03 а. е. м.
Молярная масса 98.078 г/моль
Физические свойства
Плотность вещества 1,8356 г/см³
Состояние (ст. усл.) бесцветная маслянистая жидкость без запаха
Термические свойства
Температура плавления 10,38 °C
Температура кипения 279,6 °C
Химические свойства
Растворимость в воде смешивается во всех соотношениях г/100 мл
Классификация
номер CAS 7664-93-9


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. Если молярное отношение SO3:H2O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1, — раствор SO3 в серной кислоте.

Содержание

Физические и физико-химические свойства

Очень сильная двухосновная кислота, при 18оС pKa= −2,8, К₂ 1,2 10², pKa= 1,92; 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 % H2O 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

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^{-3} \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 30 и 92 % H2SO4 и максимально при концентрации 84 и 99,8 % H₂SO₄. 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; 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 H₂. Из-за чего не может применяться для его сушки. Разбавленная H₂SO₄ взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, с выделением H₂. Окислительные свойства для разбавленной H₂SO₄ нехарактерны. Серная кислота дает 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:

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. ПДК 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. Первое упоминание о кислых газах, получаемых при прокаливании квасцов или железного купороса «зеленого камня», встречается в сочинениях, приписываемых арабскому алхимику Джабир ибн Хайяну.

Позже, в 9 веке персидский алхимик Ар-Рази, прокаливая смесь железного и медного купороса (FeSO4•7H2O и CuSO4•5H2O), также получил раствор серной кислоты. Этот способ усоверщенствовал европейский алхимик Альберт Магнус, живший в 13 веке.

В 15 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 стеклянных лабораторий перешли к большим 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].

Облака серной кислоты, предположительно, составляют значительную часть облачного покрова Венеры.

Статья "Серная кислота" (Химическая энциклопедия)

Плотность и значение pH серной кислоты при t=20°C

Серная кислота: химические и физические свойства

Растворимость некоторых газов в 1 м3 серной кислоты при 20°С и парциальном давлении газов 760 мм рт. ст.

Растворимость двуокиси серы в растворах серной кислоты

Растворимость двуокиси серы в концентрированной серной кислоте и олеуме

Вязкость олеума

Поверхностное натяжение (в дин/см) растворов серной кислоты

Растворимость закиси азота N2O в растворах серной кислоты

Растворимость окиси азота NO в растворах серной кислоты

Свойства гидратов серной кислоты

Удельная электропроводность х водных растворов серной кислоты и температурный коэффициент аt

Давление пара (р, мм рт. ст.) различных форм твердой трехокиси серы

Растворимость двуокиси серы при рSO2 = 1 атм

Степень электролитической диссоциации водных растворов серной кислоты

Общее давление паров (в мм рт. ст.) над растворами серной кислоты

Перенапряжение водорода при выделении его на технически чистых металлах из 2-н. растворов серной кислоты при 25°С

Растворимость фтористого водорода (в масс. %) во фторсульфоновой и серной кислотах

Константы скорости инверсии сахарозы в 0,05 М серной кислоте в зависимости от состава раствора и температуры

Серная кислота (статья из БСЭ, 1970 г.)

Серы триоксид

Предприятия-поставщики серной кислоты (часть I)

Предприятия-поставщики серной кислоты (часть II)

Серная кислота (поиск среди поставщиков химических реактивов для лабораторий)

Получение серной кислоты

Полная статья: производство серной кислоты.

Стандарты

  • Кислота серная техническая ГОСТ 2184—77
  • Реактивы. Кислота серная. Технические условия ГОСТ 4204—77

Примечания

  1. см. статью «Вулканы и климат»(рус.)
  2. [1](рус.)

Литература

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


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Полезное


Смотреть что такое "Купоросное масло" в других словарях:

  • Купоросное масло — (тех.) Так называют в торговле и технике концентрированную серную кислоту (см.) в 65 66° Б., содержащую от 92 до 98% гидрата Н2SO4 и представляющую бесцветную жидкость, по своей консистенции отчасти напоминающую масло. Название купоросное масло… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Купоросное масло* — (тех.) Так называют в торговле и технике концентрированную серную кислоту (см.) в 65 66° Б., содержащую от 92 до 98% гидрата Н 2 SО 4 и представляющую бесцветную жидкость, по своей консистенции отчасти напоминающую масло. Название купоросное… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Купоросное масло — кто. Устар. Прост. О язвительном, злом, вредном человеке. [Фимушка] вечно злилась на кого нибудь, фыркала и привередничала. Этакое купоросное масло, подумаешь! ворчала даже игуменья (Мамин Сибиряк. Я… Я… Я…). А айда те ко мне! предложил… …   Фразеологический словарь русского литературного языка

  • Купоросное масло —         устаревшее название концентрированной, а также дымящей серной кислоты (См. Серная кислота); произошло от прежнего способа получения этих продуктов (прокаливанием железного купороса) и их маслообразного вида …   Большая советская энциклопедия

  • Купоросное масло — 1. Прост. Устар. Неодобр. О язвительном, злом, вредном человеке. Ф 1, 291. 2. Пск. Шутл. О бойом, непоседливом ребёнке. СПП 2001, 52 …   Большой словарь русских поговорок

  • МАСЛО — МАСЛО, масла, мн. масла (в знач. сорта), масл и масел, маслам, ср. 1. Жидкое или твердое жировое вещество, искусственно добываемое из веществ растительного, минерального или животного происхождения. Подсолнечное масло. Кокосовое масло. Коровье… …   Толковый словарь Ушакова

  • МАСЛО — Без масла влезет. Народн. Неодобр. О льстеце, подхалиме. ДП, 660. Масла на голову нальёт. Башк. О хитром человеке, который много обещает. СРГБ 2, 73. Масла нет в голове у кого. Пск. Неодобр. О глупом, несообразительном человеке. ПОС, 7, 51.… …   Большой словарь русских поговорок

  • МАСЛО — ср. (вместо мазло, от мазать) вообще, тук, волога, жир; коровье масло, добываемое из сливок, сметаны; масло постное, растительное, выгнетаемое из семян: масличное, оливковое, которого лучший сорт прованское, худший деревянное; из Азии привозят… …   Толковый словарь Даля

  • МАСЛО — МАСЛО. Термином М. обозначают продукты самого разнообразного состава: ж и р н ы е масла (жиры) растительного иживотн. происхождения, эфирные М., минеральные М., продукты, ничего общего не имеющие с М., как напр. купоросное М. и др. Здесь будут… …   Большая медицинская энциклопедия

  • СЕРНАЯ КИСЛОТА — купоросное масло, химическое соединение кислорода (О), водорода (Н) и серы (S); обозначается формулой H2SO4. С. к. густая маслообразная едкая жидкость, в природе встречается в больших количествах в виде солей. Заводским путем С. к. получается из… …   Сельскохозяйственный словарь-справочник


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»