กรดซัลฟูริกทำปฏิกิริยากับโลหะอย่างไร? กรดซัลฟูริก การใช้กรดซัลฟิวริก

คุณสมบัติทางเคมีของกรดซัลฟิวริกคือ:

1. ปฏิสัมพันธ์กับโลหะ:

กรดเจือจางจะละลายเฉพาะโลหะที่อยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนในอนุกรมแรงดันไฟฟ้า เช่น H 2 +1 SO 4 + Zn 0 = H 2 O + Zn +2 SO 4;

คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของกรดซัลฟิวริกนั้นดีมาก เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะต่าง ๆ (ยกเว้น Pt, Au) สามารถลดลงเป็น H 2 S -2, S +4 O 2 หรือ S 0 เช่น:

2H 2 +6 SO 4 + 2Ag 0 = S +4 O 2 + Ag 2 +1 SO 4 + 2H 2 O;

5H 2 +6 SO 4 +8Na 0 = H 2 S -2 + 4Na 2 +1 SO 4 + 4H 2 O;

2. กรดเข้มข้น H 2 S +6 O 4 ยังทำปฏิกิริยา (เมื่อถูกความร้อน) กับอโลหะบางชนิดกลายเป็นสารประกอบกำมะถันที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำกว่าเช่น:

2H 2 S +6 O 4 + C 0 = 2S +4 O 2 + C +4 O 2 + 2H 2 O;

2H 2 S +6 O 4 + S 0 = 3S +4 O 2 + 2H 2 O;

5H 2 S +6 O 4 + 2P 0 = 2H 3 P +5 O 4 + 5S +4 O 2 + 2H 2 O;

3. ด้วยออกไซด์พื้นฐาน:

เอช 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O;

4. ด้วยไฮดรอกไซด์:

ลูกบาศ์ก(OH) 2 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;

2NaOH + H 2 SO 4 = นา 2 SO 4 + 2H 2 O;

5. ปฏิกิริยากับเกลือระหว่างปฏิกิริยาเมตาบอลิซึม:

H 2 SO 4 + BaCl 2 = 2HCl + BaSO 4;

การก่อตัวของ BaSO 4 (ตะกอนสีขาวที่ไม่ละลายในกรด) ถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดกรดและซัลเฟตที่ละลายน้ำได้

แนวคิดที่ว่าอะตอมของธาตุมีความสามารถในการ "อิ่มตัว" ถูกแสดงออกมาในปี ค.ศ. 1853 โดย E. Frankland เมื่อพิจารณาถึงองค์ประกอบของสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิก การพัฒนาแนวคิดนี้ในปี ค.ศ. 1854 Kekule ได้แสดงแนวคิดเรื่อง "bibasicity" หรือ "diatomicity" เป็นครั้งแรก (ต่อมาเขาเริ่มใช้คำว่า "ความจุ") ของกำมะถันและออกซิเจน และในปี พ.ศ. 2400 เขาได้แบ่งองค์ประกอบทั้งหมดออกเป็นหนึ่ง - สอง- และชนเผ่า; Kekule (พร้อมกับนักเคมีชาวเยอรมัน G. Kolbe) ระบุว่าคาร์บอนเป็นองค์ประกอบเตตราอะตอม ในปี 1858 Kekule (ในเวลาเดียวกันกับนักเคมีชาวสก็อต A. Cooper) ชี้ให้เห็นความสามารถของอะตอมของคาร์บอนในการสร้างโซ่เมื่อ "หน่วยความสัมพันธ์" ของพวกมันอิ่มตัว หลักคำสอนเชิงกลเกี่ยวกับการเชื่อมต่ออะตอมในสายโซ่เพื่อสร้างโมเลกุลเป็นพื้นฐานของทฤษฎีโครงสร้างทางเคมี

ในปีพ.ศ. 2408 Kekule เสนอว่าโมเลกุลของเบนซีนมีรูปร่างเป็นรูปหกเหลี่ยมปกติซึ่งเกิดจากอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอมซึ่งมีอะตอมของไฮโดรเจน 6 อะตอมเกาะกัน เมื่อรวมแนวคิดเรื่องการก่อตัวของโซ่กับหลักคำสอนเรื่องการมีอยู่ของพันธะหลาย ๆ เข้าด้วยกัน เขามาถึงแนวคิดของการสลับพันธะเดี่ยวและพันธะคู่ในวงแหวนเบนซีน (สูตรโครงสร้างที่คล้ายกันถูกเสนอไม่นานก่อนหน้านี้โดย I. Loschmidt) . แม้ว่าทฤษฎีนี้จะพบกับข้อโต้แย้งในทันที แต่ก็หยั่งรากลึกในด้านวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติอย่างรวดเร็ว

แนวคิดของ Kekule เปิดทางไปสู่การสร้างโครงสร้างของสารประกอบไซคลิก (อะโรมาติก) หลายชนิด เพื่ออธิบายการที่เบนซีนไม่สามารถเติมไฮโดรเจนเฮไลด์ได้ Kekulé ในปี พ.ศ. 2415 ได้เสนอสมมติฐานแบบสั่นตามที่พันธะเดี่ยวและพันธะคู่ในเบนซีนเปลี่ยนสถานที่อยู่ตลอดเวลา ในปี พ.ศ. 2410 Kekule ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมในโมเลกุล โดยเขาระบุว่าพันธะของอะตอมคาร์บอนอาจไม่อยู่ในระนาบเดียวกัน

Kekule เป็นประธานสมาคมเคมีแห่งเยอรมนีมาหลายปี เขาเป็นหนึ่งในผู้จัดงาน International Congress of Chemists ในเมืองคาร์ลสรูเฮอ (พ.ศ. 2403) กิจกรรมการสอนของ Kekule ประสบผลสำเร็จมาก เขาเป็นผู้เขียนตำราเคมีอินทรีย์ที่ได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวาง (พ.ศ. 2402-2404) นักเรียนของ Kekule จำนวนหนึ่งกลายเป็นนักเคมีที่โดดเด่น ในหมู่พวกเขาเราสามารถสังเกต L. Meyer, J. Van't Hoff, A. Bayer และ E. Fischer เป็นพิเศษ

บัตเลรอฟ, อเล็กซานเดอร์ มิคาอิโลวิช

นักเคมีชาวรัสเซีย Alexander Mikhailovich Butlerov เกิดที่ Chistopol จังหวัด Kazan ในครอบครัวของเจ้าของที่ดินซึ่งเป็นเจ้าหน้าที่เกษียณอายุ หลังจากสูญเสียแม่ไปตั้งแต่เนิ่นๆ Butlerov ได้รับการเลี้ยงดูในโรงเรียนประจำเอกชนแห่งหนึ่งในคาซาน จากนั้นจึงเรียนที่โรงยิมคาซาน เมื่ออายุ 16 ปี เขาเข้าเรียนภาควิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ของมหาวิทยาลัยคาซาน ซึ่งในขณะนั้นเป็นศูนย์กลางการวิจัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติในรัสเซีย

ในช่วงปีแรกของชีวิตนักศึกษา Butlerov สนใจวิชาพฤกษศาสตร์และสัตววิทยา แต่ภายใต้อิทธิพลของการบรรยายของ K.K. Klaus และ N. N. Zinin เขาเริ่มสนใจวิชาเคมีและตัดสินใจอุทิศตนให้กับวิทยาศาสตร์นี้ ในปี พ.ศ. 2392 บัตเลรอฟสำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัยและตามคำแนะนำของเคลาส์ เขายังคงอยู่ที่ภาควิชาในฐานะครู ในปี พ.ศ. 2394 เขาได้ปกป้องวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาโทเรื่อง "เรื่องออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์" และในปี พ.ศ. 2397 - วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกเรื่อง "เกี่ยวกับน้ำมันหอมระเหย" ในปี พ.ศ. 2397 บัตเลรอฟมีความพิเศษและในปี พ.ศ. 2400 - ศาสตราจารย์วิชาเคมีสามัญที่มหาวิทยาลัยคาซาน

ระหว่างการเดินทางไปต่างประเทศในปี พ.ศ. 2400-2401 Butlerov ได้พบกับนักเคมีชั้นนำมากมายในยุโรป และเข้าร่วมการประชุมของ Paris Chemical Society ที่จัดตั้งขึ้นใหม่ ในห้องปฏิบัติการของ S. A. Wurtz Butlerov เริ่มการศึกษาเชิงทดลองหลายชุดซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับทฤษฎีโครงสร้างทางเคมี เขากำหนดบทบัญญัติหลักไว้ในรายงานเรื่อง "เกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีของสสาร" อ่านที่สภานักธรรมชาติวิทยาและแพทย์ชาวเยอรมันในเมืองสเปเยอร์ (กันยายน 2404)

รากฐานของทฤษฎีนี้กำหนดไว้ดังนี้: 1) “สมมติว่าแต่ละอะตอมของสารเคมีมีลักษณะเฉพาะด้วยแรง (ความสัมพันธ์) ทางเคมีจำนวนหนึ่งและจำกัด ซึ่งมันมีส่วนร่วมในการก่อตัวของร่างกาย ข้าพเจ้าจะเรียกสารเคมีนี้ว่า พันธะหรือวิธีการเชื่อมโยงระหว่างอะตอมที่มีโครงสร้างทางเคมีในร่างกายที่ซับซ้อน"; 2) “... ธรรมชาติทางเคมีของอนุภาคเชิงซ้อนถูกกำหนดโดยธรรมชาติของชิ้นส่วนที่เป็นส่วนประกอบเบื้องต้น ปริมาณ และโครงสร้างทางเคมี”

ข้อกำหนดอื่นๆ ทั้งหมดของทฤษฎีคลาสสิกของโครงสร้างทางเคมีเกี่ยวข้องโดยตรงหรือโดยอ้อมกับสมมุติฐานเหล่านี้ Butlerov ร่างแนวทางในการกำหนดโครงสร้างทางเคมีและกำหนดกฎเกณฑ์ที่สามารถปฏิบัติตามได้ในกรณีนี้ เขาให้ความสำคัญกับปฏิกิริยาสังเคราะห์ที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่อนุมูลที่เกี่ยวข้องจะคงโครงสร้างทางเคมีไว้

เมื่อเปิดคำถามเกี่ยวกับรูปแบบสูตรที่ต้องการสำหรับโครงสร้างทางเคมี Butlerov พูดถึงความหมายของพวกเขา: "... เมื่อกฎทั่วไปของการพึ่งพาคุณสมบัติทางเคมีของร่างกายในโครงสร้างทางเคมีของพวกเขากลายเป็นที่รู้จักสูตรดังกล่าวจะเป็น การแสดงออกของคุณสมบัติทั้งหมดนี้” ในเวลาเดียวกัน บัตเลรอฟเชื่อมั่นว่าสูตรโครงสร้างไม่สามารถเป็นเพียงภาพโมเลกุลธรรมดาๆ ได้ แต่จะต้องสะท้อนถึงโครงสร้างที่แท้จริงของพวกมันด้วย เขาเน้นย้ำว่าแต่ละโมเลกุลมีโครงสร้างเฉพาะเจาะจงมากและไม่สามารถรวมโครงสร้างดังกล่าวหลายๆ โครงสร้างเข้าด้วยกันได้

สิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาทฤษฎีโครงสร้างทางเคมีคือการยืนยันการทดลองในผลงานของทั้ง Butlerov เองและโรงเรียนของเขา บัตเลรอฟมองเห็นล่วงหน้าและพิสูจน์การดำรงอยู่ของไอโซเมอร์นิยมเชิงตำแหน่งและโครงกระดูก เมื่อได้รับบิวทิลแอลกอฮอล์ในระดับอุดมศึกษา เขาก็สามารถถอดรหัสโครงสร้างของมันและพิสูจน์ (ร่วมกับนักเรียนของเขา) ว่ามีไอโซเมอร์อยู่ด้วย ในปีพ.ศ. 2407 Butlerov ทำนายการมีอยู่ของบิวเทน 2 ชนิดและเพนเทน 3 ชนิด และต่อมาคือไอโซบิวทิลีน

นอกจากนี้เขายังแนะนำการมีอยู่ของกรดวาเลริกสี่ชนิด โครงสร้างของสามตัวแรกถูกกำหนดในปี พ.ศ. 2414 โดย E. Erlenmeyer และตัวที่สี่ได้รับจาก Butlerov เองในปี พ.ศ. 2415 เพื่อที่จะนำแนวคิดเกี่ยวกับทฤษฎีโครงสร้างเคมีผ่านเคมีอินทรีย์ทั้งหมด Butlerov ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2407-2409 ในคาซานหนังสือ "ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการศึกษาเคมีอินทรีย์ฉบับสมบูรณ์" ฉบับที่ 2 ซึ่งตีพิมพ์แล้วในปี พ.ศ. 2410-2411 ในภาษาเยอรมัน

ในปี พ.ศ. 2411 ตามคำแนะนำของ D.I. Mendeleev บัตเลรอฟได้รับเลือกเป็นศาสตราจารย์สามัญที่มหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กซึ่งเขาทำงานมาจนถึงวาระสุดท้ายของชีวิต ในปี พ.ศ. 2413 เขากลายเป็นคนพิเศษและในปี พ.ศ. 2417 เป็นนักวิชาการธรรมดาของสถาบันวิทยาศาสตร์เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2421 ถึง พ.ศ. 2425 เขาเป็นประธานและประธานภาควิชาเคมีของสมาคมเคมีกายภาพแห่งรัสเซีย

อาชีพการสอนของ Butlerov กินเวลา 35 ปีและเกิดขึ้นในสถาบันการศึกษาระดับสูงสามแห่ง: คาซาน, มหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กและหลักสูตรสตรีระดับสูง (เขาเข้าร่วมในองค์กรของพวกเขาในปี พ.ศ. 2421) นักเรียนของเขาหลายคนทำงานภายใต้การนำของ Butlerov ซึ่งสามารถตั้งชื่อได้ V.V. Markovnikov, F. M. Flavitsky, A. M. Zaitsev (ในคาซาน), A. E. Favoritesky, I. L. Kondakov (ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) บัตเลรอฟกลายเป็นผู้ก่อตั้งโรงเรียนนักเคมีอินทรีย์ชื่อดังแห่งคาซาน (“บัตเลรอฟ”) Butlerov ยังบรรยายหัวข้อยอดนิยมมากมาย โดยเน้นหัวข้อทางเคมีและเทคนิค

นอกเหนือจากวิชาเคมีแล้ว Butlerov ยังให้ความสนใจเป็นอย่างมากกับประเด็นในทางปฏิบัติด้านการเกษตร การทำสวน การเลี้ยงผึ้ง และต่อมายังรวมถึงการเพาะปลูกชาในเทือกเขาคอเคซัสด้วย ตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษที่ 1860 Butlerov มีความสนใจอย่างแข็งขันในเรื่องลัทธิผีปิศาจและการเป็นสื่อกลางซึ่งเขาได้อุทิศบทความหลายบทความ ความหลงใหลใน Butlerov และความพยายามของเขาในการให้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์เรื่องผีปิศาจกลายเป็นสาเหตุของการทะเลาะวิวาทกับ Mendeleev บัตเลรอฟเสียชีวิตในหมู่บ้าน Butlerovka จากจังหวัด Kazan ก่อนที่ทฤษฎีของเขาจะได้รับการยอมรับขั้นสุดท้าย นักเคมีชาวรัสเซียที่สำคัญที่สุดสองคน - D.I. Mendeleev และ N.A. Menshutkin - เพียงสิบปีหลังจากการเสียชีวิตของ Butlerov ยอมรับความถูกต้องของทฤษฎีโครงสร้างทางเคมี

ปฏิกิริยาไตรเมอร์ไรเซชันของเบนซีน

OVR จะถูกเน้นด้วยสีเป็นพิเศษในบทความ ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับพวกเขา สมการเหล่านี้อาจปรากฏในการสอบ Unified State

กรดซัลฟิวริกเจือจางจะมีพฤติกรรมเหมือนกับกรดอื่นๆ โดยซ่อนความสามารถในการออกซิเดชัน:

และอีกสิ่งหนึ่งที่ควรจำ เจือจางกรดซัลฟิวริก: เธอ ไม่ทำปฏิกิริยากับตะกั่ว- ชิ้นส่วนตะกั่วที่ถูกโยนลงใน H2SO4 ที่เจือจางจะถูกปกคลุมด้วยชั้นของตะกั่วซัลเฟตที่ไม่ละลายน้ำ (ดูตารางความสามารถในการละลาย) และปฏิกิริยาจะหยุดทันที

คุณสมบัติออกซิไดซ์ของกรดซัลฟิวริก

– ของเหลวมันหนัก ไม่ระเหย ไม่มีรส และไม่มีกลิ่น

เนื่องจากซัลเฟอร์อยู่ในสถานะออกซิเดชัน +6 (สูงกว่า) กรดซัลฟูริกจึงได้รับคุณสมบัติออกซิไดซ์ที่แรง

กฎสำหรับงาน 24 (A24 เก่า) เมื่อเตรียมสารละลายกรดซัลฟิวริก คุณไม่ควรเทน้ำลงไป- ควรเทกรดซัลฟิวริกเข้มข้นลงในน้ำเป็นลำธารบาง ๆ โดยคนตลอดเวลา

ปฏิกิริยาของกรดซัลฟิวริกเข้มข้นกับโลหะ

ปฏิกิริยาเหล่านี้ได้รับมาตรฐานอย่างเคร่งครัดและเป็นไปตามรูปแบบ:

H2SO4(เข้มข้น) + โลหะ → โลหะซัลเฟต + H2O + ผลิตภัณฑ์กำมะถันรีดิวซ์

มีความแตกต่างสองประการ:

1) อลูมิเนียมเหล็กและ โครเมียมพวกเขาไม่ทำปฏิกิริยากับ H2SO4 (เข้มข้น) ภายใต้สภาวะปกติเนื่องจากการทู่ จำเป็นต้องได้รับความร้อน

2) ค แพลทินัมและ ทอง H2SO4 (conc) ไม่ทำปฏิกิริยาเลย

กำมะถันวี กรดซัลฟิวริกเข้มข้น– ตัวออกซิไดซ์

  • ซึ่งหมายความว่ามันจะฟื้นตัวเอง
  • ระดับของการเกิดออกซิเดชันที่ซัลเฟอร์ลดลงนั้นขึ้นอยู่กับโลหะ

ลองพิจารณาดู แผนภาพสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์:

  • ถึง -2 ซัลเฟอร์สามารถลดลงได้ด้วยโลหะที่มีฤทธิ์มากเท่านั้น - ในชุดแรงดันไฟฟ้า ไปจนถึงอลูมิเนียมด้วย.

ปฏิกิริยาจะเป็นดังนี้:

8Li+5H 2 ดังนั้น 4( คอน .) → 4ลี 2 ดังนั้น 4 + 4 ชม 2 โอ+เอช 2

4มก. + 5H 2 ดังนั้น 4( คอน .) → 4MgSO 4 + 4 ชม 2 โอ+เอช 2

8อัล + 15H 2 ดังนั้น 4( คอน .) (t)→ 4อัล 2 (ดังนั้น 4 ) 3 +12ชม 2 O+3H 2

  • เมื่อมีอันตรกิริยาของ H2SO4 (conc) กับโลหะในชุดแรงดันไฟฟ้า หลังอะลูมิเนียม แต่ก่อนเหล็กนั่นคือโลหะที่มีกิจกรรมโดยเฉลี่ยกำมะถันจะลดลงเหลือ 0 :

3Mn + 4H 2 ดังนั้น 4( คอน .) → 3MnSO 4 + 4 ชม 2 โอ+ส↓

2Cr + 4H 2 ดังนั้น 4( คอน .) (t)→Cr 2 (ดังนั้น 4 ) 3 + 4 ชม 2 โอ+ส↓

3Zn + 4H 2 ดังนั้น 4( คอน .) → 3ZnSO 4 + 4 ชม 2 โอ+ส↓

  • โลหะอื่นๆ ทั้งหมด เริ่มต้นด้วยฮาร์ดแวร์ในแรงดันไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง (รวมถึงแรงดันไฟฟ้าที่อยู่หลังไฮโดรเจน ยกเว้นทองคำและแพลตตินัม) พวกเขาสามารถลดกำมะถันลงเหลือ +4 เท่านั้น เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นโลหะที่มีปฏิกิริยาต่ำ:

2 เฟ + 6 ชม 2 ดังนั้น 4(สรุป) ( ที)→ เฟ 2 ( ดังนั้น 4 ) 3 + 6 ชม 2 โอ + 3 ดังนั้น 2

(โปรดทราบว่าเหล็กออกซิไดซ์ถึง +3 ซึ่งเป็นสถานะออกซิเดชันสูงสุดที่เป็นไปได้ เนื่องจากเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง)

Cu+2H 2 ดังนั้น 4( คอน .) → CuSO 4 + 2 ชม 2 โอ+เอสโอ 2

2เอจี + 2H 2 ดังนั้น 4( คอน .) → Ag 2 ดังนั้น 4 + 2 ชม 2 โอ+เอสโอ 2

แน่นอนว่าทุกสิ่งมีความสัมพันธ์กัน ความลึกของการคืนตัวจะขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: ความเข้มข้นของกรด (90%, 80%, 60%), อุณหภูมิ ฯลฯ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์ผลิตภัณฑ์ได้อย่างแม่นยำอย่างสมบูรณ์ ตารางด้านบนมีเปอร์เซ็นต์โดยประมาณของตัวเองเช่นกัน แต่คุณสามารถใช้ตารางนี้ได้ จำเป็นต้องจำไว้ว่าในการตรวจสอบ Unified State เมื่อไม่ได้ระบุผลิตภัณฑ์ของกำมะถันที่ลดลงและโลหะไม่ได้ใช้งานเป็นพิเศษดังนั้นคอมไพเลอร์ส่วนใหญ่จึงหมายถึง SO 2 คุณต้องดูสถานการณ์และค้นหาเบาะแสในเงื่อนไข

ดังนั้น 2 - โดยทั่วไปเป็นผลิตภัณฑ์ทั่วไปของ ORR โดยมีส่วนร่วมของ conc กรดซัลฟิวริก

H2SO4 (conc) ออกซิไดซ์บางส่วน อโลหะ(ซึ่งแสดงคุณสมบัติการลด) ตามกฎแล้วสูงสุด - ระดับสูงสุดของการเกิดออกซิเดชัน (เกิดออกไซด์ของอโลหะนี้) ในกรณีนี้กำมะถันก็ลดลงเหลือ SO 2 ด้วย:

ซี+2เอช 2 ดังนั้น 4( คอน .) → CO 2 + 2 ชม 2 O+2SO 2

2P+5H 2 ดังนั้น 4( คอน .) → ป 2 โอ 5 +5ชม 2 O+5SO 2

ฟอสฟอรัสออกไซด์ (V) ที่เกิดขึ้นใหม่จะทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อผลิตกรดออร์โธฟอสฟอริก ดังนั้นปฏิกิริยาจะถูกบันทึกทันที:

2P+5H 2 ดังนั้น 4( คอน ) → 2ชม 3 ปณ. 4 + 2 ชม 2 O+5SO 2

เช่นเดียวกับโบรอน มันจะกลายเป็นกรดออร์โธบอริก:

2B+3H 2 ดังนั้น 4( คอน ) → 2ชม 3 บีโอ 3 +3SO 2

ปฏิกิริยาระหว่างซัลเฟอร์กับสถานะออกซิเดชันที่ +6 (ในกรดซัลฟิวริก) กับซัลเฟอร์ "อื่นๆ" (อยู่ในสารประกอบอื่น) น่าสนใจมาก ภายในกรอบการตรวจสอบ Unified State จะมีการพิจารณาอันตรกิริยาของ H2SO4 (conc) ด้วยซัลเฟอร์ (สารธรรมดา) และไฮโดรเจนซัลไฟด์.

เริ่มต้นด้วยการโต้ตอบ กำมะถัน (สารธรรมดา) ที่มีกรดซัลฟิวริกเข้มข้น- ในสารธรรมดาสถานะออกซิเดชันคือ 0 ในกรดคือ +6 ใน ORR นี้ ซัลเฟอร์ +6 จะออกซิไดซ์ซัลเฟอร์ 0 ลองดูแผนภาพสถานะออกซิเดชันของซัลเฟอร์:

ซัลเฟอร์ 0 จะออกซิไดซ์ และซัลเฟอร์ +6 จะลดลง นั่นคือลดสถานะออกซิเดชันลง ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกมา:

2 ชม 2 ดังนั้น 4(สรุป) + → 3 ดังนั้น 2 + 2 ชม 2 โอ

แต่ในกรณีของไฮโดรเจนซัลไฟด์:

เกิดทั้งซัลเฟอร์ (สารธรรมดา) และซัลเฟอร์ไดออกไซด์:

ชม 2 ดังนั้น 4( คอน .) +ฮ 2 ส → ส↓ + เอส 2 + 2 ชม 2 โอ

หลักการนี้มักจะช่วยในการระบุผลิตภัณฑ์ ORR โดยที่ตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์เป็นองค์ประกอบเดียวกันในสถานะออกซิเดชันที่ต่างกัน สารออกซิไดซ์และสารรีดิวซ์ "พบกันครึ่งทาง" ตามแผนภาพสถานะออกซิเดชัน

H2SO4 (conc) ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ทำปฏิกิริยากับเฮไลด์- เฉพาะที่นี่คุณต้องเข้าใจว่าฟลูออรีนและคลอรีนนั้นเป็น "ตัวมีหนวด" และ ORR ไม่เกิดขึ้นกับฟลูออไรด์และคลอไรด์ผ่านกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนแบบธรรมดาในระหว่างที่เกิดก๊าซไฮโดรเจนเฮไลด์:

CaCl 2 + H 2 SO 4 (เข้มข้น) → CaSO 4 + 2HCl

CaF 2 + H 2 SO 4 (เข้มข้น) → CaSO 4 + 2HF

แต่ฮาโลเจนในองค์ประกอบของโบรไมด์และไอโอไดด์ (เช่นเดียวกับองค์ประกอบของไฮโดรเจนเฮไลด์ที่เกี่ยวข้อง) จะถูกออกซิไดซ์โดยฮาโลเจนอิสระ มีเพียงกำมะถันเท่านั้นที่ถูกรีดิวซ์ด้วยวิธีต่างๆ: ไอโอไดด์เป็นสารรีดิวซ์ที่แรงกว่าโบรไมด์ ดังนั้นไอโอไดด์จึงลดซัลเฟอร์เป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ และโบรไมด์เป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์:

2H 2 ดังนั้น 4( คอน .) + 2NaBr → นา 2 ดังนั้น 4 + 2 ชม 2 โอ+เอสโอ 2 +พี่ 2

ชม 2 ดังนั้น 4( คอน .) + 2HBr → 2H 2 โอ+เอสโอ 2 +พี่ 2

5ชม 2 ดังนั้น 4( คอน .) + 8NaI → 4Na 2 ดังนั้น 4 + 4 ชม 2 โอ+เอช 2 เอส+4ไอ 2

ชม 2 ดังนั้น 4( คอน .) + 8HI → 4ชม 2 โอ+เอช 2 เอส+4ไอ 2

ไฮโดรเจนคลอไรด์และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (รวมถึงเกลือของพวกมัน) มีความทนทานต่อการออกซิไดซ์ของ H2SO4 (conc)

และสุดท้าย สิ่งสุดท้าย: นี่เป็นลักษณะเฉพาะของกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ไม่มีใครสามารถทำได้ เธอมี คุณสมบัติการกำจัดน้ำ.

ซึ่งช่วยให้สามารถใช้กรดซัลฟิวริกเข้มข้นได้หลายวิธี:

ขั้นแรกให้ทำให้สารแห้ง กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะดึงน้ำออกจากสารและ “แห้ง”

ประการที่สอง ตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาที่น้ำถูกกำจัดออกไป (เช่น การคายน้ำและเอสเทอริฟิเคชัน):

H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (เข้มข้น)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O

H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (เข้มข้น)) → H 2 C =CH 2 + H 2 O

กรดเข้มข้น ข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัยในการทำงาน

กรดซัลฟิวริก คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี

คุณสมบัติทางกายภาพ:กรดแอนไฮดรัสซัลฟิวริกเป็นของเหลวมันไม่มีสีที่ตกผลึกที่ 10.5 0 C สามารถผสมกับน้ำได้ในอัตราส่วนใดก็ได้ เมื่อละลายน้ำจะปล่อยออกมาเป็นจำนวนมาก

ความอบอุ่น ในกรณีนี้จะเกิดกรดซัลฟูริกไฮเดรตขึ้น

เพราะ การละลายของ H 2 SO 4 ในน้ำจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก การดำเนินการนี้จะต้องดำเนินการด้วยความระมัดระวังอย่างยิ่ง เพื่อหลีกเลี่ยงการกระเด็นของชั้นผิวที่ร้อนของสารละลายควรเทกรดซัลฟิวริกลงในน้ำ

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะดูดซับความชื้นอย่างแรงจึงถูกนำมาใช้เพื่อทำให้ก๊าซแห้ง

คุณสมบัติทางเคมีของกรดซัลฟูริก

มันเป็นกรดไดเบสิก

สูตรโครงสร้าง:


กรดซัลฟิวริกเข้มข้น - สารออกซิไดซ์ที่มีพลัง :

1. เมื่อถูกความร้อน มันจะออกซิไดซ์โลหะส่วนใหญ่ รวมทั้งทองแดง เงิน และปรอท ขึ้นอยู่กับกิจกรรมของโลหะ ผลิตภัณฑ์รีดิวซ์อาจเป็น: ส 0 , ดังนั้น 2 , H 2 สแต่บ่อยขึ้นจนกระทั่ง SO2.

ตัวอย่างเช่น: เมื่อทำปฏิกิริยากับทองแดงและโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำอื่นๆ เมื่อได้รับความร้อน จะก่อตัวขึ้น ดังนั้น 2.

Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

รีดักแทนท์ออกซิไดเซอร์


Cu 0 - 2ē - Cu +2 1 pr.ok-ฉันโอเค

SO 4 2- + 4H - +2ē - SO 2 0 +2H 2 O 1 Ave. วันอาทิตย์ โอเค

ในความเย็น กรดซัลฟิวริกเข้มข้น (มากกว่า 93%) จะไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะที่ออกฤทธิ์ เช่น อลูมิเนียม เหล็ก และโครเมียม

ปรากฏการณ์นี้อธิบายได้โดยการทู่ของโลหะ คุณสมบัติของกรดซัลฟิวริกนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการขนส่งกรดซัลฟูริกในภาชนะเหล็ก



2. เมื่อต้มจะออกซิไดซ์อโลหะ เช่น ซัลเฟอร์ และคาร์บอน:

S + 2 H 2 SO 4 = 3 SO 2 +2 H 2 O

C + 2 H 2 SO 4 = CO 2 + 2 SO 2 + 2 H 2 O

3. เอฟเฟกต์การกำจัดน้ำ (การย่าง)

คุณสมบัติของกรดซัลฟูริกเจือจาง

1. เปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้

2. ทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานและแอมโฟเทอริก:

นา 2 O + H 2 SO 4 = นา 2 SO 4 + H 2 O

ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O

3. มีฐาน (ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลาง):

เอช 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O

3H 2 SO 4 + 2 อัล(OH) 3 = อัล 2 (SO 4) 3 + 6 H 2 O

4. ด้วยเกลือ:

H 2 SO 4 + Ba(หมายเลข 3) 2 = BaSO 4 ↓+ 2 HNO 3

ข้อสรุป:

1.กรดแอนไฮดรัสซัลฟิวริกเป็นของเหลวมันไม่มีสีตกผลึกที่ 10.5 0 C สามารถผสมกับน้ำได้ในอัตราส่วนเท่าใดก็ได้

2. เพราะ การละลายของ H 2 SO 4 ในน้ำจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก การดำเนินการนี้จะต้องดำเนินการด้วยความระมัดระวังอย่างยิ่ง เพื่อหลีกเลี่ยงการกระเด็นของชั้นผิวที่ร้อนของสารละลายควรเทกรดซัลฟิวริกลงในน้ำ

3. กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะดูดซับความชื้นอย่างแรงจึงใช้สำหรับทำให้ก๊าซแห้ง

4.กรดซัลฟูริกเป็นกรดไดเบสิก

5. กรดซัลฟิวริกเข้มข้น - สารออกซิไดซ์ที่มีพลัง .

· เมื่อถูกความร้อน จะออกซิไดซ์โลหะส่วนใหญ่ รวมถึงทองแดง เงิน และปรอท ขึ้นอยู่กับกิจกรรมของโลหะ ผลิตภัณฑ์รีดิวซ์อาจเป็น: ส 0 , ดังนั้น 2 , H 2 สแต่บ่อยขึ้นจนกระทั่ง SO2.

· ในความเย็น กรดซัลฟิวริกเข้มข้น (มากกว่า 93%) จะไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะที่ออกฤทธิ์ เช่น อลูมิเนียม เหล็ก โครเมียม

· เมื่อต้มจะออกซิไดซ์อโลหะ เช่น ซัลเฟอร์และคาร์บอน

· การกำจัดน้ำ (การย่าง)

6. คุณสมบัติของกรดซัลฟูริกเจือจาง

· เปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้

·โต้ตอบกับ:

· มีออกไซด์พื้นฐานและแอมโฟเทอริก

· มีฐานรอง/แผ่นรอง (ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลาง)

· พร้อมเกลือ

ซัลเฟต ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อซัลเฟตไอออน

รีเอเจนต์สำหรับซัลเฟตไอออนคือแบเรียมคลอไรด์

แบเรียมคลอไรด์ BaCl2ตกตะกอนจากสารละลายเจือจางของซัลเฟตทำให้เกิดผลึกสีขาว ตะกอนแบเรียมซัลเฟตที่ไม่ละลายน้ำ:

BaCl 2 + นา 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2 NaCl

บา 2+ + SO 4 2- = บา SO 4 ↓

ปฏิกิริยาทางเภสัชวิทยา

เทคนิค:สารละลายโซเดียมซัลเฟต 2 หยด Na2SO4เพิ่มสารละลายแบเรียมคลอไรด์ BaCl2และสังเกตปริมาณน้ำฝน

ข้อสรุป:

1. รีเอเจนต์สำหรับซัลเฟตไอออนคือแบเรียมคลอไรด์

2.แบเรียมคลอไรด์ BaCl2ตกตะกอนแบเรียมซัลเฟตที่เป็นผลึกสีขาวและไม่ละลายน้ำจากสารละลายซัลเฟตเจือจาง

กรดใดๆ ก็ตามที่เป็นสารเชิงซ้อนซึ่งมีโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมขึ้นไปและกรดตกค้าง

สูตรของกรดซัลฟิวริกคือ H2SO4 ดังนั้นโมเลกุลของกรดซัลฟิวริกจึงประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมและ SO4 ที่เป็นกรด

กรดซัลฟิวริกเกิดขึ้นเมื่อซัลเฟอร์ออกไซด์ทำปฏิกิริยากับน้ำ

SO3+H2O -> H2SO4

กรดซัลฟิวริกบริสุทธิ์ 100% (โมโนไฮเดรต) เป็นของเหลวหนัก มีความหนืดคล้ายน้ำมัน ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น มีรสเปรี้ยว "ทองแดง" เมื่อถึงอุณหภูมิ +10 °C มันจะแข็งตัวและกลายเป็นมวลผลึก

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นประกอบด้วย H2 SO4 ประมาณ 95% และจะแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า –20°C

ปฏิสัมพันธ์กับน้ำ

กรดซัลฟิวริกละลายได้ดีในน้ำโดยผสมกับมันในสัดส่วนใดก็ได้ สิ่งนี้จะปล่อยความร้อนออกมาจำนวนมาก

กรดซัลฟูริกสามารถดูดซับไอน้ำจากอากาศได้ คุณสมบัตินี้ใช้ในอุตสาหกรรมสำหรับการอบแห้งก๊าซ ก๊าซจะถูกทำให้แห้งโดยการส่งผ่านภาชนะพิเศษที่มีกรดซัลฟิวริก แน่นอนว่าวิธีนี้ใช้ได้กับก๊าซที่ไม่ทำปฏิกิริยาเท่านั้น

เป็นที่ทราบกันว่าเมื่อกรดซัลฟิวริกสัมผัสกับสารอินทรีย์หลายชนิด โดยเฉพาะคาร์โบไฮเดรต สารเหล่านี้จะไหม้เกรียม ความจริงก็คือคาร์โบไฮเดรตก็เหมือนกับน้ำมีทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจน กรดซัลฟิวริกจะนำองค์ประกอบเหล่านี้ออกไปจากพวกมัน สิ่งที่เหลืออยู่คือถ่านหิน

ในสารละลายที่เป็นน้ำของ H2SO4 ตัวบ่งชี้สารสีน้ำเงินและเมทิลออเรนจ์จะเปลี่ยนเป็นสีแดง ซึ่งบ่งชี้ว่าสารละลายนี้มีรสเปรี้ยว

ปฏิสัมพันธ์กับโลหะ

เช่นเดียวกับกรดอื่นๆ กรดซัลฟิวริกสามารถแทนที่อะตอมไฮโดรเจนด้วยอะตอมของโลหะในโมเลกุลของมันได้ มันมีปฏิกิริยากับโลหะเกือบทั้งหมด

กรดซัลฟิวริกเจือจางทำปฏิกิริยากับโลหะเหมือนกรดธรรมดา จากผลของปฏิกิริยาจะเกิดเกลือที่มีสารตกค้างที่เป็นกรด SO4 และไฮโดรเจนเกิดขึ้น

สังกะสี + H2SO4 = สังกะสี SO4 + H2

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงมาก มันจะออกซิไดซ์โลหะทั้งหมด โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งในชุดแรงดันไฟฟ้า และเมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะ ตัวมันเองจะลดลงเหลือ SO2 ไฮโดรเจนจะไม่ถูกปล่อยออกมา

Сu + 2 H2SO4 (กระชับ) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

สังกะสี + 2 H2SO4 (กระชับ) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

แต่โลหะกลุ่มทอง เหล็ก อะลูมิเนียม และแพลตตินัมจะไม่ออกซิไดซ์ในกรดซัลฟิวริก ดังนั้นกรดซัลฟูริกจึงถูกขนส่งในถังเหล็ก

เกลือของกรดซัลฟิวริกที่ได้รับจากปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่าซัลเฟต ไม่มีสีและตกผลึกได้ง่าย บางส่วนสามารถละลายน้ำได้สูง มีเพียง CaSO4 และ PbSO4 เท่านั้นที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย BaSO4 แทบไม่ละลายในน้ำ

การโต้ตอบกับฐาน


ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสเรียกว่าปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง จากปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางของกรดซัลฟิวริก ทำให้เกิดเกลือที่มีกรดตกค้าง SO4 และ H2O ของน้ำ

ตัวอย่างของปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางของกรดซัลฟิวริก:

H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O

กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับการทำให้เป็นกลางกับทั้งเบสที่ละลายน้ำได้และไม่ละลายน้ำ

เนื่องจากมีอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอมในโมเลกุลของกรดซัลฟิวริก และต้องใช้ 2 เบสในการทำให้เป็นกลาง จึงจัดเป็นกรดไดบาซิก

ปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐาน

จากหลักสูตรเคมีของโรงเรียน เรารู้ว่าออกไซด์เป็นสารเชิงซ้อนที่มีองค์ประกอบทางเคมีสององค์ประกอบ โดยหนึ่งในนั้นคือออกซิเจนในสถานะออกซิเดชัน -2 ออกไซด์พื้นฐานเรียกว่าออกไซด์ของโลหะวาเลนซ์ 1, 2 และ 3 บางชนิด ตัวอย่างของออกไซด์พื้นฐาน: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO

กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานในปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง จากปฏิกิริยานี้เกลือและน้ำจึงเกิดขึ้นเช่นเดียวกับปฏิกิริยากับเบส เกลือมีกรดตกค้าง SO4

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

ปฏิสัมพันธ์กับเกลือ

กรดซัลฟิวริกทำปฏิกิริยากับเกลือของกรดอ่อนกว่าหรือกรดระเหย โดยแทนที่กรดเหล่านี้ จากปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดเกลือที่มีสารตกค้างที่เป็นกรด SO4 และกรดเกิดขึ้น

H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl

การใช้กรดซัลฟูริกและสารประกอบของมัน


โจ๊กแบเรียม BaSO4 สามารถปิดกั้นรังสีเอกซ์ได้ นักรังสีวิทยาจะตรวจสอบอวัยวะเหล่านั้นโดยการเติมอวัยวะกลวงของร่างกายมนุษย์ลงไป

ในทางการแพทย์และการก่อสร้าง มีการใช้ยิปซั่มธรรมชาติ CaSO4 * 2H2O และแคลเซียมซัลเฟตคริสตัลไลน์ไฮเดรตกันอย่างแพร่หลาย เกลือ Na2SO4 * 10H2O ของ Glauber ใช้ในการแพทย์และสัตวแพทยศาสตร์ในอุตสาหกรรมเคมี - สำหรับการผลิตโซดาและแก้ว คอปเปอร์ซัลเฟต CuSO4 * 5H2O เป็นที่รู้จักของชาวสวนและนักปฐพีวิทยาซึ่งใช้เพื่อต่อสู้กับศัตรูพืชและโรคพืช

กรดซัลฟูริกมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ: เคมี งานโลหะ น้ำมัน สิ่งทอ หนัง และอื่นๆ

ในเทคโนโลยีกรดซัลฟิวริกเรียกว่าผสมกับน้ำและซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ SO3 ถ้าอัตราส่วนโมลของ SO3:H2O< 1, то это водный раствор серной кислоты, если >1 - สารละลาย SO3 ในกรดซัลฟิวริก (โอเลียม)

  • 1 ชื่อเรื่อง
  • 2 คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีกายภาพ
    • 2.1 โอเลียม
  • 3 คุณสมบัติทางเคมี
  • 4 การสมัคร
  • 5 ผลกระทบที่เป็นพิษ
  • 6 ข้อมูลทางประวัติศาสตร์
  • 7 ข้อมูลเพิ่มเติม
  • 8 การเตรียมกรดซัลฟิวริก
    • 8.1 วิธีแรก
    • 8.2 วิธีที่สอง
  • 9 มาตรฐาน
  • 10 หมายเหตุ
  • 11 วรรณกรรม
  • 12 ลิงค์

ชื่อ

ในศตวรรษที่ 18-19 กำมะถันสำหรับดินปืนผลิตจากซัลเฟอร์ไพไรต์ (ไพไรต์) ในโรงงานกรดกำมะถัน กรดซัลฟูริกในเวลานั้นถูกเรียกว่า "น้ำมันของกรดกำมะถัน" (ตามกฎแล้วมันเป็นผลึกไฮเดรตซึ่งมีความคงตัวชวนให้นึกถึงน้ำมัน) จึงเป็นที่มาของชื่อของเกลือของมัน (หรือมากกว่านั้นคือผลึกไฮเดรต) - กรดกำมะถัน .

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีกายภาพ

กรดแก่มากที่ 18°C ​​​​pKa (1) = −2.8, pKa (2) = 1.92 (K₂ 1.2 · 10−2); ความยาวพันธะในโมเลกุล S=O 0.143 นาโนเมตร, S-OH 0.154 นาโนเมตร, มุม HOSOH 104°, OSO 119°; เดือดก่อตัวเป็นส่วนผสมอะซีโอโทรปิก (98.3% H2SO4 และ 1.7% H2O โดยมีจุดเดือด 338.8 ° C) กรดซัลฟิวริกที่สอดคล้องกับปริมาณ H2SO4 100% มีองค์ประกอบดังต่อไปนี้ (%): H2SO4 99.5, HSO4− - 0.18, H3SO4+ - 0.14, H3O+ - 0.09, H2S2O7 - 0.04, HS2O7⁻ - 0.05 ผสมกับน้ำและ SO3 ได้ทุกสัดส่วน ในสารละลายที่เป็นน้ำ กรดซัลฟิวริกจะแยกตัวออกเป็น H3O+, HSO3+ และ 2HSO₄− เกือบทั้งหมด เกิดเป็น H2SO4 nH2O ไฮเดรต โดยที่ n = 1, 2, 3, 4 และ 6.5

โอเลียม

บทความหลัก: โอเลียม

สารละลายของซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ SO3 ในกรดซัลฟิวริกเรียกว่า oleum ซึ่งก่อตัวเป็นสารประกอบ H2SO4 SO3 และ H2SO4 · 2SO3 สองชนิด

Oleum ยังมีกรดไพโรซัลฟิวริกซึ่งได้จากปฏิกิริยา:

จุดเดือดของสารละลายในน้ำของกรดซัลฟิวริกจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้นและถึงค่าสูงสุดที่เนื้อหา 98.3% H2SO4

คุณสมบัติของสารละลายน้ำของกรดซัลฟิวริกและโอเลี่ยม
เนื้อหา % โดยน้ำหนัก ความหนาแน่นที่ 20 ℃, g/cm³ จุดหลอมเหลว ℃ จุดเดือด ℃
H2SO4 SO3 (ฟรี)
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

จุดเดือดของโอเลียมจะลดลงเมื่อปริมาณ SO3 เพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มข้นของสารละลายในน้ำของกรดซัลฟิวริกเพิ่มขึ้น ความดันไอทั้งหมดที่อยู่เหนือสารละลายจะลดลงและถึงค่าต่ำสุดที่เนื้อหา 98.3% H2SO4 เมื่อความเข้มข้นของ SO3 ในโอเลียมเพิ่มขึ้น ความดันไอรวมที่อยู่ด้านบนจะเพิ่มขึ้น ความดันไอเหนือสารละลายน้ำของกรดซัลฟิวริกและโอเลียมสามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ:

ค่าสัมประสิทธิ์ A และขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก ไอเหนือสารละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำประกอบด้วยส่วนผสมของไอน้ำ H2SO4 และ SO3 และองค์ประกอบของไอแตกต่างจากองค์ประกอบของของเหลวที่ความเข้มข้นทั้งหมดของกรดซัลฟิวริกยกเว้นส่วนผสมอะซีโอโทรปิกที่สอดคล้องกัน

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การแยกตัวจะเพิ่มขึ้น:

สมการของการขึ้นต่ออุณหภูมิของค่าคงที่สมดุล:

ที่ความดันปกติ ระดับการแยกตัว: 10⁻⁵ (373 K), 2.5 (473 K), 27.1 (573 K), 69.1 (673 K)

ความหนาแน่นของกรดซัลฟิวริก 100% สามารถกำหนดได้จากสมการ:

เมื่อความเข้มข้นของสารละลายกรดซัลฟิวริกเพิ่มขึ้น ความจุความร้อนจะลดลงและถึงค่าต่ำสุดสำหรับกรดซัลฟิวริก 100% ความจุความร้อนของโอเลียมจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณ SO3 ที่เพิ่มขึ้น

เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิลดลง ค่าการนำความร้อน γ จะลดลง:

โดยที่ C คือความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกในหน่วย%

Oleum H2SO4·SO3 มีความหนืดสูงสุด เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น η จะลดลง ความต้านทานไฟฟ้าของกรดซัลฟิวริกมีค่าต่ำสุดที่ความเข้มข้น SO3 และ 92% H2SO4 และสูงสุดที่ความเข้มข้น 84 และ 99.8% H2SO4 สำหรับโอเลียม ค่าขั้นต่ำ ρ อยู่ที่ความเข้มข้น 10% SO3 เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ρ ของกรดซัลฟิวริกจะเพิ่มขึ้น ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของกรดซัลฟิวริก 100% 101 (298.15 K), 122 (281.15 K); ค่าคงที่การแช่แข็ง 6.12, ค่าคงที่ ebullioscopic 5.33; ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของไอกรดซัลฟิวริกในอากาศจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ D = 1.67·10⁻⁵T3/2 ซม.²/วินาที

คุณสมบัติทางเคมี

กรดซัลฟูริกในรูปแบบเข้มข้นเมื่อถูกความร้อนเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงพอสมควร ออกซิไดซ์ HI และ HBr บางส่วนเป็นฮาโลเจนอิสระ, คาร์บอนเป็น CO2, ซัลเฟอร์เป็น SO2, ออกซิไดซ์โลหะหลายชนิด (Cu, Hg ยกเว้นทองคำและแพลตตินัม) ในกรณีนี้ กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะลดลงเหลือ SO2 เช่น:

สารรีดิวซ์ที่ทรงพลังที่สุดจะลดกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็น S และ H2S กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะดูดซับไอน้ำ จึงใช้ในการทำให้ก๊าซ ของเหลว และของแข็งแห้ง เช่น ในเครื่องดูดความชื้น อย่างไรก็ตาม H2SO4 ที่มีความเข้มข้นจะถูกรีดิวซ์บางส่วนด้วยไฮโดรเจน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงไม่สามารถนำมาใช้ในการทำให้แห้งได้ โดยการแยกน้ำออกจากสารประกอบอินทรีย์และทิ้งคาร์บอนสีดำ (ถ่าน) ไว้ กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะทำให้เกิดการไหม้ของไม้ น้ำตาล และสารอื่นๆ

เจือจาง H2SO4 ทำปฏิกิริยากับโลหะทั้งหมดที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนพร้อมกับปล่อยออกมา ตัวอย่างเช่น:

คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของ H2SO4 เจือจางนั้นไม่เคยมีมาก่อน กรดซัลฟิวริกก่อให้เกิดเกลือสองชุด: ปานกลาง - ซัลเฟตและกรด - ไฮโดรซัลเฟตรวมถึงเอสเทอร์ เป็นที่ทราบกันว่ากรดเปอร์รอกโซโมโนซัลฟูริก (หรือกรดคาโร) H2SO5 และกรดเปอร์รอกโซไดซัลฟูริก H2S2O8

กรดซัลฟิวริกยังทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานทำให้เกิดซัลเฟตและน้ำ:

ในโรงงานแปรรูปโลหะ จะใช้สารละลายกรดซัลฟิวริกเพื่อขจัดชั้นของโลหะออกไซด์ออกจากพื้นผิวของผลิตภัณฑ์โลหะที่ต้องได้รับความร้อนสูงในระหว่างกระบวนการผลิต ดังนั้นเหล็กออกไซด์จะถูกกำจัดออกจากพื้นผิวของแผ่นเหล็กโดยการกระทำของสารละลายที่ให้ความร้อนของกรดซัลฟิวริก:

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อกรดซัลฟิวริกและเกลือที่ละลายได้คือปฏิกิริยากับเกลือแบเรียมที่ละลายน้ำได้ซึ่งส่งผลให้เกิดการตกตะกอนสีขาวของแบเรียมซัลเฟตซึ่งไม่ละลายในน้ำและกรดตัวอย่างเช่น:

แอปพลิเคชัน

ใช้กรดซัลฟูริก:

  • ในการแปรรูปแร่โดยเฉพาะการสกัดธาตุหายาก ได้แก่ ยูเรเนียม, อิริเดียม, เซอร์โคเนียม, ออสเมียม ฯลฯ ;
  • ในการผลิตปุ๋ยแร่
  • เป็นอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ตะกั่ว
  • เพื่อให้ได้กรดและเกลือแร่ต่างๆ
  • ในการผลิตเส้นใยเคมี สีย้อม การก่อควัน และวัตถุระเบิด
  • ในอุตสาหกรรมน้ำมัน โลหะ สิ่งทอ เครื่องหนัง และอุตสาหกรรมอื่นๆ
  • ในอุตสาหกรรมอาหาร - ขึ้นทะเบียนเป็นวัตถุเจือปนอาหาร E513(อิมัลซิไฟเออร์);
  • ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ทางอุตสาหกรรมในปฏิกิริยา:
    • การคายน้ำ (การผลิตไดเอทิลอีเทอร์, เอสเทอร์);
    • ความชุ่มชื้น (เอทานอลจากเอทิลีน);
    • ซัลโฟเนชัน (ผงซักฟอกสังเคราะห์และสารตัวกลางในการผลิตสีย้อม);
    • อัลคิเลชั่น (การผลิตไอโซออกเทน, โพลีเอทิลีนไกลคอล, คาโปรแลคตัม) ฯลฯ
    • สำหรับการฟื้นฟูเรซินในตัวกรองในการผลิตน้ำกลั่น

การผลิตกรดซัลฟิวริกทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 160 ล้านตันต่อปี ผู้บริโภคกรดซัลฟิวริกรายใหญ่ที่สุดคือการผลิตปุ๋ยแร่ ปุ๋ยฟอสฟอรัส P₂O₅ ใช้กรดซัลฟิวริกในปริมาณมากกว่า 2.2-3.4 เท่า และกรดซัลฟิวริก (NH₄)₂SO₄ ใช้ 75% ของมวลที่ใช้ (NH₄)₂SO₄ จึงมักสร้างโรงงานกรดซัลฟูริกร่วมกับโรงงานเพื่อผลิตปุ๋ยแร่

ผลกระทบที่เป็นพิษ

กรดซัลฟูริกและโอเลี่ยมเป็นสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมาก ส่งผลต่อผิวหนัง เยื่อเมือก และทางเดินหายใจ (ทำให้เกิดแผลไหม้จากสารเคมี) เมื่อสูดดมไอระเหยของสารเหล่านี้จะทำให้หายใจลำบาก ไอ และมักเป็นโรคกล่องเสียงอักเสบ หลอดลมอักเสบ หลอดลมอักเสบ ฯลฯ ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของละอองลอยของกรดซัลฟิวริกในอากาศของพื้นที่ทำงานคือ 1.0 มก./ลบ.ม. ในอากาศในบรรยากาศ 0.3 มก./ลบ.ม. (สูงสุดครั้งเดียว) และ 0.1 มก./ลบ.ม. (เฉลี่ยรายวัน) ความเข้มข้นที่สร้างความเสียหายของไอกรดซัลฟิวริกคือ 0.008 มก./ลิตร (สัมผัส 60 นาที) ที่ทำให้เป็นอันตรายถึงชีวิต 0.18 มก./ลิตร (60 นาที) ระดับอันตราย II ละอองของกรดซัลฟิวริกสามารถก่อตัวในชั้นบรรยากาศอันเป็นผลจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากอุตสาหกรรมเคมีและโลหะวิทยาที่มี S ออกไซด์ และตกลงมาในรูปของฝนกรด

ข้อมูลทางประวัติศาสตร์

กรดซัลฟิวริกเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบอิสระ เช่น ในรูปของทะเลสาบใกล้ภูเขาไฟ บางทีการกล่าวถึงก๊าซกรดครั้งแรกที่เกิดจากการเผาสารส้มหรือเหล็กซัลเฟตของ "หินสีเขียว" อาจพบได้ในงานเขียนของนักเล่นแร่แปรธาตุชาวอาหรับ Jabir ibn Hayyan

ในศตวรรษที่ 9 นักเล่นแร่แปรธาตุชาวเปอร์เซีย Ar-Razi ซึ่งเผาส่วนผสมของเหล็กและคอปเปอร์ซัลเฟต (FeSO4 7H2O และ CuSO4 5H2O) ก็ได้รับสารละลายของกรดซัลฟิวริกเช่นกัน วิธีการนี้ได้รับการปรับปรุงโดยนักเล่นแร่แปรธาตุชาวยุโรป อัลเบิร์ต แมกนัส ซึ่งอาศัยอยู่ในศตวรรษที่ 13

โครงการผลิตกรดซัลฟูริกจากเฟอร์รัสซัลเฟต - การสลายตัวด้วยความร้อนของเหล็ก (II) ซัลเฟตตามด้วยการทำความเย็นของส่วนผสม

โมเลกุลของกรดซัลฟิวริกดาลตัน

  1. 2FeSO4+7H2O→Fe2O3+SO2+H2O+O2
  2. SO2+H2O+1/2O2 ⇆ H2SO4

ผลงานของนักเล่นแร่แปรธาตุวาเลนติน (ศตวรรษที่ 13) อธิบายวิธีการผลิตกรดซัลฟิวริกโดยการดูดซับก๊าซ (ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์) ที่ปล่อยออกมาจากการเผาส่วนผสมของผงกำมะถันและไนเตรตด้วยน้ำ ต่อจากนั้นวิธีการนี้ได้สร้างพื้นฐานของสิ่งที่เรียกว่า วิธี "ห้อง" ดำเนินการในห้องขนาดเล็กที่มีตะกั่วเรียงรายอยู่ ซึ่งไม่ละลายในกรดซัลฟิวริก ในสหภาพโซเวียต วิธีการนี้มีอยู่จนถึงปี 1955

นักเล่นแร่แปรธาตุแห่งศตวรรษที่ 15 ยังรู้วิธีการผลิตกรดซัลฟิวริกจากไพไรต์ - ซัลเฟอร์ไพไรต์ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่ถูกกว่าและพบได้ทั่วไปมากกว่ากำมะถัน กรดซัลฟิวริกได้รับการผลิตในลักษณะนี้มาเป็นเวลา 300 ปี โดยใช้ปฏิกิริยาแก้วในปริมาณเล็กน้อย ต่อมา เนื่องจากการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา วิธีการนี้จึงเข้ามาแทนที่วิธีแชมเบอร์สำหรับการสังเคราะห์กรดซัลฟิวริก ปัจจุบัน กรดซัลฟิวริกผลิตโดยตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน (บน V2O5) ของซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ไปจนถึงซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) และต่อมาการละลายของซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) ในกรดซัลฟิวริก 70% ให้เกิดเป็นโอเลี่ยม

ในรัสเซียการผลิตกรดซัลฟิวริกจัดขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2348 ใกล้กรุงมอสโกในเขต Zvenigorod ในปี 1913 รัสเซียอยู่ในอันดับที่ 13 ของโลกในด้านการผลิตกรดซัลฟิวริก

ข้อมูลเพิ่มเติม

กรดซัลฟิวริกหยดเล็กๆ สามารถก่อตัวขึ้นในชั้นกลางและชั้นบนของบรรยากาศ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของไอน้ำและเถ้าภูเขาไฟที่มีกำมะถันจำนวนมาก การแขวนลอยที่เกิดขึ้นเนื่องจากอัลเบโดของเมฆกรดซัลฟิวริกสูง ทำให้แสงแดดส่องถึงพื้นผิวโลกได้ยาก ดังนั้น (และเป็นผลจากอนุภาคเล็กๆ จำนวนมากของเถ้าภูเขาไฟในชั้นบรรยากาศชั้นบน ซึ่งขัดขวางไม่ให้แสงอาทิตย์เข้ามายังโลกด้วย) การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่สำคัญสามารถเกิดขึ้นได้หลังจากการปะทุของภูเขาไฟที่รุนแรงเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่นอันเป็นผลมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ Ksudach (คาบสมุทร Kamchatka, 1907) ความเข้มข้นของฝุ่นที่เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศยังคงอยู่ประมาณ 2 ปีและสังเกตเห็นเมฆกรดซัลฟิวริกที่มีลักษณะ noctilucent แม้กระทั่งในปารีส การระเบิดของภูเขาไฟปินาตูโบในปี 2534 ซึ่งปล่อยกำมะถัน 3,107 ตันสู่ชั้นบรรยากาศ ส่งผลให้ในปี 2535 และ 2536 มีอุณหภูมิเย็นกว่าปี 2534 และ 2537 อย่างมีนัยสำคัญ

การเตรียมกรดซัลฟิวริก

บทความหลัก: การผลิตกรดซัลฟูริก

วิธีแรก

วิธีที่สอง

ในกรณีที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก เมื่อไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) แทนที่ซัลเฟต (SO4-) จากเกลือ (ที่มีโลหะ Cu, Ag, Pb, Hg) ผลพลอยได้คือกรดซัลฟิวริก

ซัลไฟด์ของโลหะเหล่านี้มีความแข็งแรงสูงสุดและมีสีดำที่โดดเด่น

มาตรฐาน

  • กรดซัลฟิวริกทางเทคนิค GOST 2184-77
  • กรดซัลฟิวริกแบตเตอรี่ ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค GOST 667-73
  • กรดซัลฟิวริกที่มีความบริสุทธิ์เป็นพิเศษ ข้อกำหนดทางเทคนิค GOST 1422-78
  • รีเอเจนต์ กรดซัลฟูริก ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค GOST 4204-77

หมายเหตุ

  1. Ushakova N. N. , Figurnovsky N. A. Vasily Mikhailovich Severgin: (1765-1826) / Ed. I. I. Shafranovsky อ.: Nauka, 1981. หน้า 59.
  2. 1 2 3 Khodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov P.A. § 91. คุณสมบัติทางเคมีของกรดซัลฟิวริก // เคมีอนินทรีย์: หนังสือเรียนสำหรับเกรด 7-8 ของโรงเรียนมัธยมศึกษา - ฉบับที่ 18 - อ.: การศึกษา, 2530. - หน้า 209-211. - 240 วิ - 1,630,000 เล่ม
  3. Khodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov P.A. § 92. ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อกรดซัลฟิวริกและเกลือของมัน // เคมีอนินทรีย์: หนังสือเรียนสำหรับเกรด 7-8 ของโรงเรียนมัธยมศึกษา - ฉบับที่ 18 - อ.: การศึกษา, 2530. - หน้า 212. - 240 น. - 1,630,000 เล่ม
  4. ผู้อำนวยการฝ่ายศิลป์ของโรงละครบอลชอย Sergei Filin มีกรดซัลฟิวริกกระเซ็นบนใบหน้าของเขา
  5. เอปสเตน, 1979, p. 40
  6. เอปสเตน, 1979, p. 41
  7. ดูบทความ “ภูเขาไฟและภูมิอากาศ” (ภาษารัสเซีย)
  8. หมู่เกาะรัสเซีย - มนุษยชาติต้องตำหนิสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกหรือไม่? (รัสเซีย)

วรรณกรรม

  • คู่มือกรดซัลฟิวริก, ed. K.M. Malina, 2nd ed., M., 1971
  • Epstein D. A. เทคโนโลยีเคมีทั่วไป - อ.: เคมี พ.ศ. 2522 - 312 น.

ลิงค์

  • บทความ “กรดซัลฟูริก” (สารานุกรมเคมี)
  • ความหนาแน่นและค่า pH ของกรดซัลฟิวริกที่ t=20 °C

กรดซัลฟูริก, กรดซัลฟิวริกวิกิพีเดีย, การไฮโดรไลซิสของกรดซัลฟูริก, กรดซัลฟูริก ผลกระทบ 1, ระดับอันตรายของกรดซัลฟูริก, ซื้อกรดซัลฟูริกในยูเครน, การใช้กรดซัลฟูริก, การกัดกร่อนของกรดซัลฟิวริก, กรดซัลฟูริกกับน้ำ, สูตรกรดซัลฟิวริก

ข้อมูลเกี่ยวกับกรดซัลฟูริก