Словосочетание «серная кислота» у не химиков вызывает неприятные ассоциации. Угроза «плеснуть в лицо кислотой» распространена среди неуравновешенных людей и подразумевает обычно именно этот грозный реагент. Как один из агрессивных и распространенных.
Но чаще ожоги случаются при неправильном обращении. При разбавлении следует кислоту медленно лить в воду, непрерывно помешивая. Реакция выраженно экзотермическая, если делать наоборот, вода закипает и разбрызгивается вместе с опасным веществом. А так более плотный химикат тонет без угрозы для человека.
Попадание на кожу чревато тяжкими, с трудом заживающими, ожогами. Пары и воздушные взвеси опасны поражением глаз и слизистых. Вызывают угрожающие здоровью отеки гортани, легких. Смертельный яд. Для летального исхода при приеме внутрь достаточно 5 мг.
Физические свойства
Концентрированная, представляет собой густую неокрашенную жидкость без запаха. С характерными примесями – желтоватая, иногда с бурым оттенком. Не летуча. С водой смешивается и реагирует с образованием гидратов в любых пропорциях.
Соединения выглядят как указано ниже.
При подогреве / кипении растворов крепче 70%, кроме водяного, выделяется кислотный пар. 98,3%-й и сильнее «дышит» серным ангидридом SO3.
Некоторые физические свойства — плотность серной кислоты, диэлектрическая проницаемость, удельная электропроводность, температуры плавления и кипения, а так же вязкость — показаны в таблице:
Крайне гигроскопична. Вызывает обугливание органических материалов.
Химические свойства
Формула: H2SO4. Агрессивная 2-основная кислота. Сера (S) окислена максимально (6+).
Реакции разбавленной серной кислоты
Часто поставляется в виде водяного раствора или олеума – с растворенным SO3. В разных процентных соотношениях.
Диссоциация протекает в 2 этапа и выглядит следующим образом:
Суммированное уравнение:
1. Активно реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду до водорода (H), с выделением газообразного H2. Металл + кислота → соль + водород:
2. С основными оксидами. Оксид + серная кислота → соль + вода:
3. С нерастворимыми основаниями / щелочами (бурно). Основание / щелочь + серная кислота → соль + вода:
4. С солями, если ни исходная, ни образованная соль электролитами не являются. Соль + H2SO4 → новая соль + новая кислота:
Реакции концентрированной серной кислоты
С металлами
Несмотря на мощные окислительные свойства, не вступает во взаимодействие с золотом (Au) и платиной (Pt) при нормальных условиях. Без нагревания не реагирует с железом (Fe), алюминием (Al), хромом (Cr), никелем (Ni), титаном (Ti).
Эффект связан с наличием на поверхности инертной молекулярной прослойки, не допускающей соприкосновения материала с окислителем. «Виновны» обычно оксиды. Поэтому стальные емкости пригодны для хранения и перевозки химиката.
Реакция проходит по-разному, в зависимости от места вещества в электрохимическом ряду:
До алюминия. С характерным запахом. Металл + H2SO4 → соль + сероводород + вода:
От алюминия до хрома. Тоже с неприятным запахом. Металл + H2SO4
→ соль + серный осадок + сероводород:
После хрома. Кроме благородных представителей. Металл + H2SO4
→ соль + сернистый ангидрид + вода:
С отдельными неметаллами:
С йодидами и бромидами:
С хлоридами:
Получение серной кислоты и ее применение
В индустриальных масштабах синтезируют так называемым контактным методом. Пирит (серный колчедан) при интенсивном нагревании выделяет среди прочих продуктов разложения сернистый газ. Из реактора также выходят водяные испарения и насыщенный кислородом воздух (подается).
Полученная смесь очищается от посторонней взвеси и влаги. В контактном агрегате производится окисление до серного ангидрида. В присутствии катализатора и под давлением. Триоксид в дальнейшем поглощается концентрированной кислотой. На выходе полагается олеум.
Воду для растворения не практикуют из-за обильного тепловыделения. Это усложняет производство.
Основным потребителем являются производители минеральных удобрений (порядка 70%). В химической промышленности применяются для синтеза искусственных волокон, красок.
Используются для выделки кож. В пищевых добавках. В значимых для РФ отраслях. Очистка и переработка нефти, производство порохов и взрывчатки. Для металлообрабатывающих комплексов.
Дополнительную привлекательность создает доступность сырья. Важны также простота и дешевизна получения.
