Svovelsyre (H2SO4) er en av de mest kaustiske syrene og farlige reagensene, kjent for mennesket, spesielt i konsentrert form. Kjemisk ren svovelsyre er en tung giftig væske med oljeaktig konsistens, luktfri og fargeløs. Det oppnås ved kontaktoksidasjon av svoveldioksid (SO2).

Ved en temperatur på + 10,5 °C blir svovelsyre til en frossen glassaktig krystallinsk masse, grådig, som en svamp, absorberer fuktighet fra miljø. I industri og kjemi er svovelsyre en av de viktigste kjemiske forbindelser og inntar en ledende posisjon når det gjelder produksjonsvolum i tonn. Dette er grunnen til at svovelsyre kalles "kjemiens blod." Ved hjelp av svovelsyre oppnås gjødsel, medisiner, andre syrer, store mengder gjødsel og mye mer.

Grunnleggende fysiske og kjemiske egenskaper til svovelsyre

1. Svovelsyre i sin rene form (formel H2SO4), i en konsentrasjon på 100 %, er en fargeløs, tykk væske. Det meste viktig eiendom H2SO4 er svært hygroskopisk - dette er evnen til å fjerne vann fra luften. Denne prosessen er ledsaget av en storskala frigjøring av varme.
2. H2SO4 er en sterk syre.
3. Svovelsyre kalles et monohydrat - den inneholder 1 mol H2O (vann) per 1 mol SO3. På grunn av sine imponerende hygroskopiske egenskaper, brukes den til å trekke ut fuktighet fra gasser.
4. Kokepunkt – 330 °C. I dette tilfellet spaltes syren til SO3 og vann. Tetthet – 1,84. Smeltepunkt – 10,3 °C/.
5. Konsentrert svovelsyre er et kraftig oksidasjonsmiddel. For å sette i gang en redoksreaksjon må syren varmes opp. Resultatet av reaksjonen er SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. Avhengig av konsentrasjonen reagerer svovelsyre med metaller forskjellig. I fortynnet tilstand er svovelsyre i stand til å oksidere alle metaller som er i spenningsserien før hydrogen. Unntaket er den mest motstandsdyktige mot oksidasjon. Fortynnet svovelsyre reagerer med salter, baser, amfotere og basiske oksider. Konsentrert svovelsyre er i stand til å oksidere alle metaller i spenningsserien, inkludert sølv.
7. Svovelsyre danner to typer salter: sure (disse er hydrosulfater) og mellomprodukter (sulfater)
8. H2SO4 reagerer aktivt med organiske stoffer og ikke-metaller, og det kan gjøre noen av dem til kull.
9. Svovelsyreanhydritt løses godt opp i H2SO4, og i dette tilfellet dannes oleum - en løsning av SO3 i svovelsyre. Utad ser det slik ut: rykende svovelsyre, frigjør svovelsyreanhydritt.
10. Svovelsyre i vandige løsninger er en sterk dibasisk syre, og når den tilsettes vann, frigjøres en enorm mengde varme. Når du tilbereder fortynnede løsninger av H2SO4 fra konsentrerte, er det nødvendig å tilsette en tyngre syre til vannet i en liten bekk, og ikke omvendt. Dette gjøres for å unngå at vannet koker og spruter syren.

Konsentrerte og fortynnede svovelsyrer

Konsentrerte løsninger av svovelsyre inkluderer løsninger fra 40 % som kan løse opp sølv eller palladium.

Fortynnet svovelsyre inkluderer løsninger hvis konsentrasjon er mindre enn 40 %. Dette er ikke så aktive løsninger, men de er i stand til å reagere med messing og kobber.

Fremstilling av svovelsyre

Produksjonen av svovelsyre i industriell skala begynte på 1400-tallet, men på den tiden ble den kalt "vitriolje". Hvis tidligere menneskeheten bare konsumerte noen få titalls liter svovelsyre, går beregningen i den moderne verden til millioner av tonn per år.

Svovelsyreproduksjon utføres industrielt, og det er tre av dem:

1. Kontaktmetode.
2. Nitrosemetoden
3. Andre metoder

La oss snakke i detalj om hver av dem.

Kontakt produksjonsmetode

Kontaktproduksjonsmetoden er den vanligste, og den utfører følgende oppgaver:

• Resultatet er et produkt som tilfredsstiller behovene til det maksimale antallet forbrukere.
• Under produksjonen reduseres miljøskadene.

I kontaktmetoden brukes følgende stoffer som råvarer:

• pyritt (svovelkis);
• svovel;
• vanadiumoksid (dette stoffet fungerer som en katalysator);
• hydrogensulfid;
• sulfider av forskjellige metaller.

Før produksjonsprosessen startes, blir råvarene klargjort på forhånd. Til å begynne med, i spesielle knuseanlegg, knuses pyritten, noe som gjør det mulig, ved å øke kontaktområdet til de aktive stoffene, å fremskynde reaksjonen. Pyritt gjennomgår rensing: det senkes ned i store beholdere med vann, hvor gråberg og alle slags urenheter flyter til overflaten. På slutten av prosessen fjernes de.

Produksjonsdelen er delt inn i flere stadier:

1. Etter knusing renses pyritten og sendes til ovnen, hvor den brennes ved temperaturer opp til 800 °C. I henhold til motstrømsprinsippet tilføres luft inn i kammeret nedenfra, og dette sikrer at pyritten er i suspendert tilstand. I dag tar denne prosessen noen sekunder, men tidligere tok det flere timer å fyre. Under brenneprosessen oppstår avfall i form av jernoksid, som fjernes og deretter overføres til metallurgisk industri. Ved fyring frigjøres vanndamp, O2 og SO2 gasser. Når rensingen fra vanndamp og små urenheter er fullført, oppnås rent svoveloksid og oksygen.
2. I det andre trinnet skjer en eksoterm reaksjon under trykk ved bruk av en vanadiumkatalysator. Reaksjonen starter når temperaturen når 420 °C, men den kan økes til 550 °C for å øke effektiviteten. Under reaksjonen skjer katalytisk oksidasjon og SO2 blir til SO3.
3. Essensen av det tredje produksjonstrinnet er som følger: absorpsjon av SO3 i et absorpsjonstårn, hvor oleum H2SO4 dannes. I denne formen helles H2SO4 i spesielle beholdere (det reagerer ikke med stål) og er klar til å møte sluttforbrukeren.

Under produksjonen, som vi sa ovenfor, genereres det mye termisk energi, som brukes til oppvarmingsformål. Mange svovelsyreanlegg installerer dampturbiner, som bruker den frigjorte dampen til å generere ekstra elektrisitet.

Salpetermetode for fremstilling av svovelsyre

Til tross for fordelene med kontaktproduksjonsmetoden, som produserer mer konsentrert og ren svovelsyre og oleum, produseres ganske mye H2SO4 ved nitrøse metoden. Spesielt ved superfosfatplanter.

For produksjon av H2SO4 er utgangsmaterialet, både i kontakt- og nitrosemetodene, svoveldioksid. Det oppnås spesielt for disse formålene ved å brenne svovel eller brenne svovelmetaller.

Bearbeiding av svoveldioksid til svoveldioksid innebærer oksidasjon av svoveldioksid og tilsetning av vann. Formelen ser slik ut:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Men svoveldioksid reagerer ikke direkte med oksygen, derfor oksideres svoveldioksid med nitrogenmetoden ved hjelp av nitrogenoksider. Høyere oksider av nitrogen (vi snakker om nitrogendioksid NO2, nitrogentrioksid NO3) reduseres under denne prosessen til nitrogenoksid NO, som deretter oksideres igjen av oksygen til høyere oksider.

Produksjonen av svovelsyre ved salpetermetoden er teknisk formalisert på to måter:

• Kammer.
• Tårn.

Den nitrøse metoden har en rekke fordeler og ulemper.

Ulemper med nitrøse metoden:

• Resultatet er 75 % svovelsyre.
• Produktkvaliteten er lav.
• Ufullstendig retur av nitrogenoksider (tilsetning av HNO3). Utslippene deres er skadelige.
• Syren inneholder jern, nitrogenoksider og andre urenheter.

Fordeler med nitrøse metoden:

• Kostnaden for prosessen er lavere.
• Mulighet for SO2-resirkulering ved 100 %.
• Enkelhet i maskinvaredesign.

De viktigste russiske svovelsyreanleggene

Den årlige produksjonen av H2SO4 i vårt land er i det sekssifrede området - omtrent 10 millioner tonn. De ledende produsentene av svovelsyre i Russland er selskaper som i tillegg er hovedforbrukerne. Vi snakker om selskaper som har produksjon av mineralgjødsel som virksomhetsområde. For eksempel "Balakovo mineralgjødsel", "Ammophos".

På Krim, i Armyansk, opererer den største titandioksidprodusenten i Øst-Europa, Crimean Titan. I tillegg produserer anlegget svovelsyre, mineralgjødsel, jernsulfat, etc.

Svovelsyre forskjellige typer produsert av mange fabrikker. For eksempel produseres batterisvovelsyre av: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom, etc.

Oleum er produsert av UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez PA, etc.

Svovelsyre av spesiell renhet er produsert av OHC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Brukt svovelsyre kan kjøpes på ZSS- og HaloPolymer Kirovo-Chepetsk-anleggene.

Produsenter av teknisk svovelsyre er Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Sink Plant, Electrozinc, etc.

På grunn av det faktum at pyritt er hovedråstoffet i produksjonen av H2SO4, og dette er sløsing med anrikningsbedrifter, er leverandørene Norilsk og Talnakh anrikningsfabrikkene.

Verdens ledende posisjoner innen H2SO4-produksjon er okkupert av USA og Kina, som står for henholdsvis 30 millioner tonn og 60 millioner tonn.

Anvendelsesområde for svovelsyre

Verden forbruker rundt 200 millioner tonn H2SO4 årlig, hvorfra et bredt spekter av produkter produseres. Svovelsyre holder med rette håndflaten blant andre syrer når det gjelder omfanget av bruk til industrielle formål.

Som du allerede vet, er svovelsyre et av de viktigste produktene kjemisk industri, derfor er omfanget av svovelsyre ganske bredt. De viktigste bruksområdene for H2SO4 er som følger:

• Svovelsyre brukes i enorme mengder til produksjon av mineralgjødsel, og denne bruker ca 40 % av den totale tonnasjen. Av denne grunn bygges fabrikker som produserer H2SO4 ved siden av fabrikker som produserer gjødsel. Disse er ammoniumsulfat, superfosfat, etc. Under produksjonen tas svovelsyre i sin rene form (100% konsentrasjon). For å produsere et tonn ammofos eller superfosfat trenger du 600 liter H2SO4. Disse gjødselene brukes i de fleste tilfeller i landbruket.
• H2SO4 brukes til å produsere eksplosiver.
• Rensing av petroleumsprodukter. For å oppnå parafin, bensin og mineraloljer er det nødvendig med rensing av hydrokarboner, som skjer ved bruk av svovelsyre. I prosessen med å raffinere olje for å rense hydrokarboner, "tar" denne industrien så mye som 30 % av verdens tonnasje av H2SO4. I tillegg økes oktantallet til drivstoff med svovelsyre og brønner behandles under oljeproduksjon.
• I metallurgisk industri. Svovelsyre i metallurgi brukes til å fjerne avleiringer og rust fra wire og platemetall, samt for å gjenopprette aluminium i produksjon av ikke-jernholdige metaller. Før man belegger metalloverflater med kobber, krom eller nikkel, etses overflaten med svovelsyre.
• I produksjon av medisiner.
• I produksjon av maling.
• I kjemisk industri. H2SO4 brukes i produksjon av vaskemidler, etylen, insektmidler, etc., og uten det er disse prosessene umulige.
• For å få andre kjente syrer, organiske og uorganiske forbindelser, brukt til industrielle formål.

Salter av svovelsyre og deres bruk

De viktigste saltene av svovelsyre:

• Glaubers salt Na2SO4 · 10H2O (krystallinsk natriumsulfat). Omfanget av applikasjonen er ganske romslig: produksjon av glass, brus, i veterinærmedisin og medisin.
• Bariumsulfat BaSO4 brukes i produksjon av gummi, papir og hvit mineralmaling. I tillegg er det uunnværlig i medisin for fluoroskopi av magen. Den brukes til å lage "bariumgrøt" for denne prosedyren.
• Kalsiumsulfat CaSO4. I naturen kan det finnes i form av gips CaSO4 2H2O og anhydritt CaSO4. Gips CaSO4 · 2H2O og kalsiumsulfat brukes i medisin og konstruksjon. Når gips varmes opp til en temperatur på 150 - 170 °C, oppstår delvis dehydrering, noe som resulterer i brent gips, kjent for oss som alabast. Ved å blande alabast med vann til en røre konsistens, stivner massen raskt og blir til en slags stein. Det er denne egenskapen til alabaster som brukes aktivt i byggearbeid: støper og støpeformer er laget av den. Ved pussarbeid er alabast uunnværlig som bindemateriale. Pasienter på traumeavdelinger får spesielle festeharde bandasjer - de er laget på basis av alabast.
• Jernsulfat FeSO4 · 7H2O brukes til å forberede blekk, impregnere tre, og også i landbruksaktiviteter for å drepe skadedyr.
• Alun KCr(SO4)2 · 12H2O, KAl(SO4)2 · 12H2O osv. brukes i produksjon av maling og lærindustrien (lærgarving).
• Mange av dere kjenner til kobbersulfat CuSO4 · 5H2O. Dette er en aktiv assistent i landbruket i kampen mot plantesykdommer og skadedyr - korn behandles med en vandig løsning av CuSO4 · 5H2O og sprayes på planter. Det brukes også til å forberede noen mineralmaling. Og i hverdagen brukes den til å fjerne mugg fra vegger.
• Aluminiumsulfat – det brukes i tremasse- og papirindustrien.

Svovelsyre i fortynnet form brukes som elektrolytt i blybatterier. I tillegg brukes det til å produsere vaskemidler og gjødsel. Men i de fleste tilfeller kommer det i form av oleum - dette er en løsning av SO3 i H2SO4 (du kan også finne andre formler for oleum).

Utrolig faktum! Oleum er mer kjemisk aktivt enn konsentrert svovelsyre, men til tross for dette reagerer det ikke med stål! Det er av denne grunn at det er lettere å transportere enn svovelsyre i seg selv.

Omfanget av bruken av "dronningen av syrer" er virkelig storskala, og det er vanskelig å snakke om alle måtene den brukes i industrien. Den brukes også som emulgator i næringsmiddelindustrien, for vannrensing, i syntese av eksplosiver og mange andre formål.

Historien om svovelsyre

Hvem av oss har ikke minst en gang hørt om kobbersulfat? Så det ble studert i eldgamle tider, og i noen verk fra begynnelsen av den nye æra diskuterte forskere opprinnelsen til vitriol og deres egenskaper. Vitriol ble studert av den greske legen Dioscorides og den romerske naturforskeren Plinius den eldre, og i sine arbeider skrev de om eksperimentene de utførte. For medisinske formål ble forskjellige vitriolstoffer brukt av den gamle legen Ibn Sina. Hvordan vitriol ble brukt i metallurgi ble diskutert i alkymistenes verk Antikkens Hellas Zosima fra Panopolis.

Den første måten å få svovelsyre på er prosessen med å varme opp kaliumalun, og det er informasjon om dette i den alkymistiske litteraturen på 1200-tallet. På den tiden var sammensetningen av alun og essensen av prosessen ukjent for alkymister, men allerede på 1400-tallet begynte den kjemiske syntesen av svovelsyre å bli bevisst studert. Prosessen var som følger: alkymister behandlet en blanding av svovel og antimon (III) sulfid Sb2S3 ved oppvarming med salpetersyre.

I middelalderen i Europa ble svovelsyre kalt "vitriolens olje", men så endret navnet til vitriolsyre.

På 1600-tallet oppnådde Johann Glauber svovelsyre som et resultat av å brenne kaliumnitrat og naturlig svovel i nærvær av vanndamp. Som et resultat av oksidasjonen av svovel med salpeter, ble svoveloksid oppnådd, som reagerte med vanndamp, noe som resulterte i en væske med en oljeaktig konsistens. Dette var olje av vitriol, og dette navnet for svovelsyre eksisterer fortsatt i dag.

På 30-tallet av 1700-tallet brukte en farmasøyt fra London, Ward Joshua, denne reaksjonen til industriell produksjon av svovelsyre, men i middelalderen var forbruket begrenset til flere titalls kilo. Bruksomfanget var snevert: for alkymistiske eksperimenter, rensing av edle metaller og i apotek. Konsentrert svovelsyre i små volum ble brukt i produksjonen av spesielle fyrstikker som inneholdt bertholittsalt.

Vitriolsyre dukket opp i Rus først på 1600-tallet.

I Birmingham, England, tilpasset John Roebuck metoden ovenfor for å produsere svovelsyre i 1746 og startet produksjonen. Samtidig brukte han holdbare store blykammer, som var billigere enn glassbeholdere.

Denne metoden holdt sin posisjon i industrien i nesten 200 år, og 65 % svovelsyre ble oppnådd i kamre.

Etter en stund forbedret den engelske Glover og den franske kjemikeren Gay-Lussac selve prosessen, og svovelsyre begynte å bli oppnådd med en konsentrasjon på 78%. Men en slik syre var ikke egnet til produksjon av for eksempel fargestoffer.

På begynnelsen av 1800-tallet ble det oppdaget nye metoder for å oksidere svoveldioksid til svovelsyreanhydrid.

Opprinnelig ble dette gjort ved bruk av nitrogenoksider, og deretter ble platina brukt som katalysator. Disse to metodene for oksidering av svoveldioksid er blitt ytterligere forbedret. Oksydasjonen av svoveldioksid på platina og andre katalysatorer ble kjent som kontaktmetoden. Og oksidasjonen av denne gassen med nitrogenoksider kalles nitrøse metoden for å produsere svovelsyre.

Den britiske eddiksyrehandleren Peregrine Philips patenterte en økonomisk prosess for produksjon av svoveloksid (VI) og konsentrert svovelsyre først i 1831, og det er denne metoden som er kjent for verden i dag som en kontaktmetode for produksjonen.

Superfosfatproduksjonen startet i 1864.

På åttitallet av det nittende århundre i Europa nådde produksjonen av svovelsyre 1 million tonn. Hovedprodusentene var Tyskland og England, og produserte 72 % av det totale volumet av svovelsyre i verden.

Transport av svovelsyre er en arbeidskrevende og ansvarlig foretak.

Svovelsyre tilhører klassen farlig kjemiske substanser, og forårsaker alvorlige brannskader ved kontakt med huden. I tillegg kan det forårsake kjemisk forgiftning hos mennesker. Hvis visse regler ikke følges under transport, kan svovelsyre, på grunn av sin eksplosivitet, forårsake mye skade på både mennesker og miljø.

Svovelsyre er tilordnet fareklasse 8 og skal transporteres av spesialtrente og opplærte fagfolk. En viktig betingelse for levering av svovelsyre er overholdelse av spesialutviklede regler for transport av farlig gods.

Transport på vei utføres i henhold til følgende regler:

1. For transport er spesielle beholdere laget av en spesiell stållegering som ikke reagerer med svovelsyre eller titan. Slike beholdere oksiderer ikke. Farlig svovelsyre transporteres i spesielle kjemikalietanker for svovelsyre. De er forskjellige i design og velges for transport avhengig av typen svovelsyre.
2. Ved transport av rykende syre tas spesialiserte isotermiske termostanker, der det nødvendige temperaturregimet opprettholdes for å bevare de kjemiske egenskapene til syren.
3. Hvis vanlig syre transporteres, velges svovelsyretank.
4. Transport av svovelsyre på vei, slike typer som rykende, vannfri, konsentrert, for batterier, glover, utføres i spesielle beholdere: tanker, tønner, beholdere.
5. Transport av farlig gods kan kun utføres av sjåfører som har ADR-sertifikat.
6. Reisetiden har ingen begrensninger, siden du under transport må overholde den tillatte hastigheten strengt.
7. Under transport bygges en spesiell rute, som skal passere steder med store folkemengder og produksjonsanlegg.
8. Transport skal ha spesiell merking og fareskilt.

Farlige egenskaper av svovelsyre for mennesker

Svovelsyre utgjør en økt fare for menneskekroppen. Dens giftige effekt oppstår ikke bare ved direkte kontakt med huden, men ved innånding av dampene, når svoveldioksid frigjøres. Farlige effekter inkluderer:

• Luftveiene;
• Hud;
• Slimhinner.

Forgiftning av kroppen kan forsterkes av arsen, som ofte inngår i svovelsyre.

Viktig! Som du vet oppstår det alvorlige brannskader når syre kommer i kontakt med huden. Forgiftning med svovelsyredamp er ikke mindre farlig. Den sikre dosen av svovelsyre i luften er kun 0,3 mg per 1 kvadratmeter.

Hvis svovelsyre kommer på slimhinner eller hud, oppstår det en alvorlig brannskade som ikke gror godt. Hvis forbrenningen er betydelig i omfang, utvikler offeret en brannsykdom, som til og med kan føre til døden dersom kvalifisert medisinsk behandling ikke gis i tide.

Viktig! For en voksen er den dødelige dosen av svovelsyre bare 0,18 cm per 1 liter.

Selvfølgelig er det problematisk å "oppleve" de giftige effektene av syre i hverdagen. Oftest oppstår syreforgiftning på grunn av neglisjering av industrielle sikkerhetstiltak når du arbeider med løsningen.

Masseforgiftning med svovelsyredamp kan oppstå på grunn av tekniske problemer på jobben eller uaktsomhet, og det skjer en massiv utslipp til atmosfæren. For å forhindre slike situasjoner opererer spesialtjenester som har som oppgave å overvåke driften av produksjonen der det brukes farlig syre.

Hvilke symptomer observeres under svovelsyreforgiftning?

Hvis syren ble inntatt:

• Smerter i området av fordøyelsesorganene.
• Kvalme og oppkast.
• Unormale avføringer som følge av alvorlige tarmsykdommer.
• Kraftig sekresjon av spytt.
• På grunn av toksiske effekter på nyrene blir urinen rødlig.
• Hevelse i strupehodet og halsen. Piping og heshet forekommer. Dette kan være dødelig ved kvelning.
• Brune flekker vises på tannkjøttet.
• Huden blir blå.

Når huden er brent, kan det være alle komplikasjonene som ligger i en brannsårsykdom.

Ved dampforgiftning observeres følgende bilde:

• Forbrenning av slimhinnen i øynene.
• Neseblod.
• Forbrenning av slimhinnene i luftveiene. I dette tilfellet opplever offeret sterke smerter.
• Hevelse i strupehodet med symptomer på kvelning (mangel på oksygen, huden blir blå).
• Hvis forgiftningen er alvorlig, kan det være kvalme og oppkast.

Det er viktig å vite! Syreforgiftning etter inntak er mye farligere enn rus ved innånding av damper.

Førstehjelp og terapeutiske prosedyrer for svovelsyreskader

Gå frem som følger ved kontakt med svovelsyre:

• Først av alt, ring en ambulanse. Hvis væske kommer inn, skyll magen med varmt vann. Etter dette må du drikke 100 gram solsikke- eller olivenolje i små slurker. I tillegg bør du svelge en isbit, drikke melk eller brent magnesia. Dette må gjøres for å redusere konsentrasjonen av svovelsyre og lindre den menneskelige tilstanden.
• Hvis syre kommer inn i øynene dine, må du skylle dem med rennende vann og deretter dryppe dem med en løsning av dicain og novokain.
• Hvis det kommer syre på huden, skyll det forbrente området godt under rennende vann og påfør en bandasje med brus. Du må skylle i ca 10-15 minutter.
• Ved dampforgiftning må du gå ut i frisk luft, og også skylle de berørte slimhinnene med vann så snart som mulig.

I en sykehusinnstilling vil behandlingen avhenge av forbrenningsområdet og graden av forgiftning. Smertelindring utføres kun med novokain. For å unngå utvikling av infeksjon i det berørte området, får pasienten et kurs med antibiotikabehandling.

Ved mageblødning gis plasma eller blodtransfusjon. Kilden til blødning kan elimineres kirurgisk.

1. Svovelsyre forekommer i naturen i sin 100 % rene form. For eksempel, i Italia på Sicilia i Dødehavet kan du se unikt fenomen– svovelsyre siver rett fra bunnen! Og dette er hva som skjer: pyritt fra jordskorpen I dette tilfellet tjener det som råstoff for dannelsen. Dette stedet kalles også Dødens innsjø, og til og med insekter er redde for å fly i nærheten av det!
2. Etter store vulkanutbrudd kan det ofte finnes dråper av svovelsyre i jordens atmosfære, og i slike tilfeller kan synderen forårsake negative miljøkonsekvenser og forårsake alvorlige klimaendringer.
3. Svovelsyre er en aktiv absorbent av vann, så den brukes som et tørkemiddel for gass. I gamle dager ble denne syren hellet i glass og plassert mellom glasset med vindusåpninger, for å hindre at innendørsvinduer dugget til.
4. Svovelsyre er hovedårsaken til sur nedbør. Hovedårsaken til sur nedbør er luftforurensning fra svoveldioksid, som når det oppløses i vann danner svovelsyre. Svoveldioksid på sin side frigjøres når fossilt brensel brennes. I sur nedbør studert over i fjor, økte innholdet av salpetersyre. Årsaken til dette fenomenet er reduksjonen av svoveldioksidutslipp. Til tross for dette faktum forblir hovedårsaken til sur nedbør svovelsyre.

Vi tilbyr deg et videoutvalg av interessante eksperimenter med svovelsyre.

La oss vurdere reaksjonen til svovelsyre når den helles i sukker. I de første sekundene av svovelsyre som kommer inn i kolben med sukker, blir blandingen mørkere. Etter noen sekunder blir stoffet svart. Så skjer det mest interessante. Massen begynner å vokse raskt og klatre utenfor kolben. Utgangen er et stolt stoff, lik porøst kull, 3-4 ganger større enn det opprinnelige volumet.

Forfatteren av videoen foreslår å sammenligne reaksjonen til Coca-Cola med saltsyre og svovelsyre. Når Coca-Cola blandes med saltsyre, observeres ingen visuelle endringer, men når det blandes med svovelsyre begynner Coca-Cola å koke.

En interessant interaksjon kan observeres når svovelsyre kommer i kontakt med toalettpapir. Toalettpapir er laget av cellulose. Når syre treffer cellulosemolekylet, brytes den øyeblikkelig ned og frigjør fritt karbon. Tilsvarende forkulling kan observeres når syre kommer i kontakt med tre.

Jeg tilsetter et lite stykke kalium i en kolbe med konsentrert syre. I det første sekundet frigjøres røyk, hvoretter metallet øyeblikkelig blusser opp, antennes og eksploderer, og brytes i stykker.

I det følgende eksperimentet, når svovelsyre treffer en fyrstikk, antennes den. I den andre delen av forsøket dyppes aluminiumsfolie med aceton og en fyrstikk inni. Folien blir øyeblikkelig oppvarmet, frigjør en enorm mengde røyk og løser den helt opp.

En interessant effekt observeres når natron legges til svovelsyre. Brus blir umiddelbart farget gul. Reaksjonen fortsetter med rask koking og volumøkning.

Vi fraråder på det sterkeste å utføre alle de ovennevnte forsøkene hjemme. Svovelsyre er et svært aggressivt og giftig stoff. Slike forsøk må utføres i spesielle rom utstyrt med tvungen ventilasjon. Gassene som frigjøres i reaksjoner med svovelsyre er svært giftige og kan forårsake skade på luftveiene og forgiftning av kroppen. I tillegg utføres lignende eksperimenter med personlig verneutstyr for hud og luftveier. Ta vare på deg selv!

Fysiske egenskaper

Ren 100 % svovelsyre (monohydrat) er en fargeløs oljeaktig væske som stivner til en krystallinsk masse ved +10 °C. Reaktiv svovelsyre har vanligvis en tetthet på 1,84 g/cm 3 og inneholder ca. 95 % H 2 SO 4. Den herder bare under -20 °C.

Smeltepunktet til monohydratet er 10,37 °C med en smeltevarme på 10,5 kJ/mol. Under normale forhold er det en veldig viskøs væske med en veldig høy dielektrisk konstant (e = 100 ved 25 °C). Mindre intrinsisk elektrolytisk dissosiasjon av monohydratet fortsetter parallelt i to retninger: [H 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2·10 -4 og [H 3 O + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 ·10-5. Dens molekylære ioniske sammensetning kan karakteriseres omtrent ved følgende data (i%):

H 2 SO 4 HSO 4 - H 3 SO 4 + H 3 O + HS 2 O 7 - H 2 S 2 O 7

99,50,180,140,090,050,04

Ved tilsetning av selv små mengder vann blir dissosiasjon dominerende i henhold til skjemaet: H 2 O + H 2 SO 4<==>H 3 O + + HSO 4 -

Kjemiske egenskaper

H 2 SO 4 er en sterk dibasisk syre.

H2SO4<-->H + + H SO 4 -<-->2H + + SO 4 2-

Det første trinnet (for gjennomsnittlige konsentrasjoner) fører til 100 % dissosiasjon:

K2 = ( ) / = 1,2 10-2

1) Interaksjon med metaller:

a) fortynnet svovelsyre løser bare metaller i spenningsserien til venstre for hydrogen:

Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (fortynnet) --> Zn + 2 SO 4 + H 2 O

b) konsentrert H2+6SO4 - et sterkt oksidasjonsmiddel; når den interagerer med metaller (unntatt Au, Pt) kan den reduseres til S +4 O 2, S 0 eller H 2 S -2 (Fe, Al, Cr reagerer heller ikke uten oppvarming - de passiveres):

• 2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 --> Ag 2 +1 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
• 8Na 0 + 5H 2 + 6 SO 4 --> 4Na 2 + 1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O
• 2) konsentrert H 2 S + 6 O 4 reagerer ved oppvarming med noen ikke-metaller på grunn av dets sterke oksiderende egenskaper, og blir til svovelforbindelser med lavere oksidasjonstilstand (for eksempel S +4 O 2):

C 0 + 2H 2 S + 6 O 4 (kons.) --> C + 4 O 2 + 2S + 4 O 2 + 2H 2 O

S 0 + 2H 2 S + 6 O 4 (konsentrert) --> 3S + 4 O 2 + 2H 2 O

• 2P 0 + 5H 2S +6 O 4 (konsentrert) --> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
• 3) med basiske oksider:

CuO + H 2 SO 4 --> CuSO4 + H2O

CuO + 2H + --> Cu 2+ + H 2 O

4) med hydroksyder:

H 2 SO 4 + 2 NaOH --> Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H + + OH - --> H 2 O

H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 --> CuSO 4 + 2H 2 O

• 2H+ + Cu(OH)2 --> Cu2+ + 2H2O
• 5) utvekslingsreaksjoner med salter:

BaCl2 + H2SO4 --> BaSO4 + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- --> BaSO 4

Dannelsen av et hvitt bunnfall av BaSO 4 (uløselig i syrer) brukes til å identifisere svovelsyre og løselige sulfater.

MgCO 3 + H 2 SO 4 --> MgSO 4 + H 2 O + CO 2 H 2 CO 3

Monohydrat (ren, 100 % svovelsyre) er et ioniserende løsningsmiddel som er surt i naturen. Sulfater av mange metaller oppløses godt i den (omdannes til bisulfater), mens salter av andre syrer løses som regel bare hvis de kan solvolyseres (omdannes til bisulfater). Salpetersyre oppfører seg i monohydrat som en svak baseHNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 - perklorsyre - som en svært svak syre H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 - Fluorsulfonsyre og klorsulfonsyre viser seg å være litt sterkere syrer (HSO 3 F > HSO 3 Cl > HClO 4). Monohydrat løser godt opp mange organiske stoffer som inneholder atomer med ensomme elektronpar (i stand til å feste et proton). Noen av dem kan deretter isoleres tilbake uendret ved ganske enkelt å fortynne løsningen med vann. Monohydratet har en høy kryoskopisk konstant (6,12°) og brukes noen ganger som et medium for å bestemme molekylvekter.

Konsentrert H 2 SO 4 er et ganske sterkt oksidasjonsmiddel, spesielt ved oppvarming (det reduseres vanligvis til SO 2). For eksempel oksiderer det HI og delvis HBr (men ikke HCl) til frie halogener. Mange metaller oksideres også av det - Cu, Hg, etc. (mens gull og platina er stabile med hensyn til H 2 SO 4). Så interaksjonen med kobber følger ligningen:

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

Fungerer som et oksidasjonsmiddel, og svovelsyre reduseres vanligvis til SO 2 . Men med de kraftigste reduksjonsmidlene kan den reduseres til S og til og med H 2 S. Konsentrert svovelsyre reagerer med hydrogensulfid i henhold til ligningen:

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

Det skal bemerkes at det også er delvis redusert av hydrogengass og derfor ikke kan brukes til tørking.

Ris. 1. 3.

Oppløsningen av konsentrert svovelsyre i vann er ledsaget av en betydelig frigjøring av varme (og en liten reduksjon i systemets totale volum). Monohydrat har nesten ingen ledningsevne elektrisk strøm. Tvert imot er vandige løsninger av svovelsyre gode ledere. Som man kan se på fig. 13, har omtrent 30 % syre maksimal elektrisk ledningsevne. Kurvens minimum tilsvarer hydratet med sammensetningen H 2 SO 4 · H 2 O.

Varmefrigjøringen ved oppløsning av monohydratet i vann er (avhengig av sluttkonsentrasjonen av løsningen) opptil 84 kJ/mol H 2 SO 4. Tvert imot, ved å blande 66 % svovelsyre, forhåndskjølt til 0 °C, med snø (1:1 etter vekt), kan en temperaturreduksjon til -37 °C oppnås.

Endringen i tettheten til vandige løsninger av H 2 SO 4 med dens konsentrasjon (vekt%) er gitt nedenfor:

Som man kan se fra disse dataene, bestemmes ved tetthet av konsentrasjonen av svovelsyre over 90 vekt-vekt. % blir veldig unøyaktig. Vanndamptrykket over løsninger av H 2 SO 4 av forskjellige konsentrasjoner ved forskjellige temperaturer er vist i fig. 15. Svovelsyre kan virke som et tørkemiddel bare så lenge trykket av vanndamp over løsningen er mindre enn dets partialtrykk i gassen som tørkes.

Ris. 15.

Ris. 16. Kokepunkter over løsninger av H 2 SO 4. H 2 SO 4 løsninger.

Når en fortynnet løsning av svovelsyre kokes, destilleres vann fra den, og kokepunktet stiger til 337 ° C, når 98,3 % av H 2 SO 4 begynner å destillere (fig. 16). Tvert imot fordamper overskudd av svovelsyreanhydrid fra mer konsentrerte løsninger. Dampen av svovelsyre som koker ved 337 °C dissosieres delvis til H 2 O og SO 3, som rekombinerer ved avkjøling. Det høye kokepunktet til svovelsyre gjør at den kan brukes til å skille svært flyktige syrer fra deres salter når de varmes opp (for eksempel HCl fra NaCl).

Kvittering

Monohydratet kan oppnås ved krystallisering av konsentrert svovelsyre ved -10 °C.

Produksjon av svovelsyre.

• 1. trinn. Ovn for fyring av pyritt.
• 4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Prosessen er heterogen:

• 1) maling av jernkis (pyritt)
• 2) "fluidisert seng" metode
• 3) 800°C; fjerning av overflødig varme
• 4) økning i oksygenkonsentrasjon i luften
• 2. trinn. Etter rengjøring, tørking og varmeveksling kommer svoveldioksid inn i kontaktapparatet, hvor det oksideres til svovelsyreanhydrid (450°C - 500°C; katalysator V 2 O 5):
• 2SO2 + O2
• 3. trinn. Absorpsjonstårn:

nSO 3 + H 2 SO 4 (konsentrert) --> (H 2 SO 4 nSO 3) (oleum)

Vann kan ikke brukes på grunn av tåkedannelse. Keramiske dyser og motstrømsprinsippet brukes.

Applikasjon.

Huske! Svovelsyre skal helles i vann i små porsjoner, og ikke omvendt. Ellers kan det oppstå en voldsom kjemisk reaksjon som kan føre til alvorlige brannskader.

Svovelsyre er et av hovedproduktene i den kjemiske industrien. Det brukes til produksjon av mineralgjødsel (superfosfat, ammoniumsulfat), forskjellige syrer og salter, medisiner og vaskemidler, fargestoffer, kunstige fibre og eksplosiver. Det brukes i metallurgi (nedbrytning av malm, for eksempel uran), for rensing av petroleumsprodukter, som tørkemiddel, etc.

Det er praktisk talt viktig at veldig sterk (over 75%) svovelsyre ikke har noen effekt på jern. Dette gjør at den kan lagres og transporteres i ståltanker. Tvert imot, fortynnet H 2 SO 4 løser lett opp jern med frigjøring av hydrogen. Oksiderende egenskaper er ikke i det hele tatt karakteristiske for den.

Sterk svovelsyre absorberer fuktighet kraftig og brukes derfor ofte til å tørke gasser. Fra mange organisk materiale som inneholder hydrogen og oksygen, tar det bort vann, som ofte brukes i teknologi. Dette (så vel som de oksiderende egenskapene til sterk H 2 SO 4) er assosiert med dens ødeleggende effekt på plante- og dyrevev. Hvis svovelsyre ved et uhell kommer på huden eller kjolen mens du arbeider, bør du umiddelbart vaske den av med mye vann, deretter fukte det berørte området med en fortynnet ammoniakkløsning og skylle igjen med vann.

Svovel er kjemisk element, som er i sjette gruppe og tredje periode i det periodiske systemet. I denne artikkelen vil vi ta en detaljert titt på dens kjemiske egenskaper, produksjon, bruk og så videre. Den fysiske egenskapen inkluderer slike egenskaper som farge, nivå av elektrisk ledningsevne, kokepunkt for svovel, etc. Kjemiske egenskaper beskriver dens interaksjon med andre stoffer.

Svovel fra et fysikksynspunkt

Dette er et skjørt stoff. Under normale forhold forblir den i en solid aggregeringstilstand. Svovel har en sitrongul farge.

Og for det meste har alle forbindelsene gule fargetoner. Løser seg ikke i vann. Den har lav termisk og elektrisk ledningsevne. Disse egenskapene karakteriserer det som et typisk ikke-metall. Til tross for at den kjemiske sammensetningen av svovel ikke er komplisert i det hele tatt, kan dette stoffet ha flere variasjoner. Alt avhenger av strukturen til krystallgitteret, ved hjelp av hvilke atomer er koblet sammen, men de danner ikke molekyler.

Så det første alternativet er rombisk svovel. Det er den mest stabile. Kokepunktet for denne typen svovel er fire hundre og førtifem grader Celsius. Men for at dette stoffet skal bli til gass aggregeringstilstand, må han først gå gjennom væsken. Så smeltingen av svovel skjer ved en temperatur på hundre og tretten grader Celsius.

Det andre alternativet er monoklinisk svovel. Det er en nåleformet krystall med en mørk gul farge. Smelting av den første typen svovel og deretter sakte avkjøling fører til dannelsen av denne typen. Denne sorten har nesten de samme fysiske egenskapene. For eksempel er kokepunktet for denne typen svovel det samme fire hundre og førtifem grader. I tillegg er det en så variasjon av dette stoffet som plast. Det oppnås ved å helle rombisk vann oppvarmet nesten til kokende i kaldt vann. Kokepunktet for denne typen svovel er det samme. Men stoffet har egenskapen til å strekke seg som gummi.

En annen komponent av de fysiske egenskapene som jeg vil snakke om er antennelsestemperaturen til svovel.

Denne indikatoren kan variere avhengig av type materiale og dets opprinnelse. For eksempel er antennelsestemperaturen til teknisk svovel hundre og nitti grader. Dette er et ganske lavt tall. I andre tilfeller kan flammepunktet for svovel være to hundre og førtiåtte grader og til og med to hundre og femtiseks. Alt avhenger av hvilket materiale det ble hentet fra og hva dets tetthet er. Men vi kan konkludere med at forbrenningstemperaturen til svovel er ganske lav sammenlignet med andre kjemiske elementer; det er et brennbart stoff. I tillegg kan svovel noen ganger kombineres til molekyler som består av åtte, seks, fire eller to atomer. Nå, etter å ha vurdert svovel fra et fysikksynspunkt, la oss gå videre til neste avsnitt.

Kjemiske egenskaper av svovel

Dette elementet har en relativt lav atommasse, lik trettito gram per mol. Egenskapene til elementet svovel inkluderer en slik egenskap ved dette stoffet som evnen til å ha forskjellige grader av oksidasjon. Dette skiller seg fra for eksempel hydrogen eller oksygen. Vurderer spørsmålet om hva kjemisk karakterisering grunnstoff svovel, er det umulig å ikke nevne at det, avhengig av forholdene, viser både reduserende og oksiderende egenskaper. Så la oss se på samspillet mellom dette stoffet og forskjellige kjemiske forbindelser i rekkefølge.

Svovel og enkle stoffer

Enkle stoffer er stoffer som bare inneholder ett kjemisk grunnstoff. Atomene kan kombineres til molekyler, som for eksempel i tilfellet med oksygen, eller de kan ikke kombineres, som tilfellet er med metaller. Således kan svovel reagere med metaller, andre ikke-metaller og halogener.

Interaksjon med metaller

For å utføre denne typen prosess er det nødvendig med høy temperatur. Under disse forholdene oppstår en addisjonsreaksjon. Det vil si at metallatomer kombineres med svovelatomer, og derved dannes komplekse stoffer sulfider. For eksempel, hvis du varmer to mol kalium og blander dem med en mol svovel, får du en mol sulfid av dette metallet. Ligningen kan skrives som følger: 2K + S = K 2 S.

Reaksjon med oksygen

Dette er forbrenning av svovel. Som et resultat av denne prosessen dannes dets oksid. Sistnevnte kan være av to typer. Derfor kan svovelforbrenning skje i to trinn. Den første er når én mol svoveldioksid dannes fra én mol svovel og én mol oksygen. Skriv ned ligningen for dette kjemisk reaksjon kan gjøres som følger: S + O 2 = SO 2. Det andre trinnet er tilsetning av et annet oksygenatom til dioksidet. Dette skjer hvis du legger til en mol oksygen til to mol ved høye temperaturer. Resultatet er to mol svoveltrioksid. Ligning av dette kjemisk interaksjon ser slik ut: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3. Som et resultat av denne reaksjonen dannes svovelsyre. Så etter å ha utført de to beskrevne prosessene, kan du føre det resulterende trioksidet gjennom en strøm av vanndamp. Og vi får Ligningen for en slik reaksjon er skrevet som følger: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.

Interaksjon med halogener

Kjemikalier, som andre ikke-metaller, lar det reagere med en gitt gruppe stoffer. Det inkluderer forbindelser som fluor, brom, klor, jod. Svovel reagerer med noen av dem bortsett fra den siste. Som et eksempel kan vi nevne prosessen med fluoridering av elementet i det periodiske systemet vi vurderer. Ved å varme opp det nevnte ikke-metallet med et halogen, kan to varianter av fluor oppnås. Det første tilfellet: hvis vi tar en mol svovel og tre mol fluor, får vi en mol fluor, hvis formel er SF 6. Ligningen ser slik ut: S + 3F 2 = SF 6. I tillegg er det et annet alternativ: hvis vi tar en mol svovel og to mol fluor, får vi en mol fluor med den kjemiske formelen SF 4. Ligningen er skrevet som følger: S + 2F 2 = SF 4. Som du kan se, avhenger alt av proporsjonene som komponentene er blandet i. På nøyaktig samme måte kan prosessen med svovelklorering (det kan også dannes to forskjellige stoffer) eller bromering utføres.

Interaksjon med andre enkle stoffer

Egenskapene til grunnstoffet svovel slutter ikke der. Stoffet kan også reagere kjemisk med hydrogen, fosfor og karbon. På grunn av interaksjon med hydrogen dannes sulfidsyre. Som et resultat av dets reaksjon med metaller, kan sulfidene deres oppnås, som i sin tur også oppnås direkte ved å reagere svovel med det samme metallet. Tilsetning av hydrogenatomer til svovelatomer skjer bare under svært høye temperaturforhold. Når svovel reagerer med fosfor, dannes fosfidet. Den har følgende formel: P 2 S 3. For å få en mol av dette stoffet, må du ta to mol fosfor og tre mol svovel. Når svovel interagerer med karbon, dannes et karbid av det aktuelle ikke-metallet. Dens kjemiske formel ser slik ut: CS 2. For å få en mol av et gitt stoff, må du ta en mol karbon og to mol svovel. Alle addisjonsreaksjonene beskrevet ovenfor skjer bare når reagensene varmes opp til høye temperaturer. Vi har sett på samspillet mellom svovel og enkle stoffer, la oss nå gå videre til neste punkt.

Svovel og komplekse forbindelser

Komplekse stoffer er de stoffene hvis molekyler består av to (eller flere) forskjellige elementer. De kjemiske egenskapene til svovel lar det reagere med forbindelser som alkalier, så vel som konsentrert sulfatsyre. Reaksjonene med disse stoffene er ganske særegne. La oss først se på hva som skjer når det aktuelle ikke-metallet blandes med alkali. For eksempel, hvis du tar seks mol og tilsetter tre mol svovel, får du to mol kaliumsulfid, en mol kaliumsulfitt og tre mol vann. Denne typen reaksjon kan uttrykkes ved følgende ligning: 6KOH + 3S = 2K 2 S + K2SO 3 + 3H 2 O. Det samme prinsippet for interaksjon oppstår hvis du legger til. Tenk deretter på oppførselen til svovel når en konsentrert løsning av sulfatsyre legges til den. Hvis vi tar en mol av det første og to mol av det andre stoffet, får vi følgende produkter: svoveltrioksid i en mengde på tre mol, samt vann - to mol. Denne kjemiske reaksjonen kan bare skje når reaktantene varmes opp til høy temperatur.

Å skaffe det aktuelle ikke-metallet

Det er flere hovedmåter som svovel kan utvinnes fra en rekke stoffer. Den første metoden er å isolere den fra pyritt. Den kjemiske formelen til sistnevnte er FeS 2. Når dette stoffet varmes opp til høy temperatur uten tilgang til oksygen, kan man få et annet jernsulfid - FeS - og svovel. Reaksjonsligningen er skrevet som følger: FeS 2 = FeS + S. Den andre metoden for å produsere svovel, som ofte brukes i industrien, er forbrenning av svovelsulfid, forutsatt at stor kvantitet oksygen. I dette tilfellet kan du få det aktuelle ikke-metallet og vann. For å utføre reaksjonen må du ta komponentene i et molforhold på to til en. Som et resultat får vi sluttproduktene i proporsjoner på to til to. Ligningen for denne kjemiske reaksjonen kan skrives som følger: 2H 2 S + O 2 = 2S + 2H 2 O. I tillegg kan svovel oppnås gjennom en rekke metallurgiske prosesser, for eksempel ved produksjon av metaller som nikkel , kobber og andre.

Industriell bruk

Ikke-metallet vi vurderer har funnet sin bredeste anvendelse i kjemisk industri. Som nevnt ovenfor, her brukes den til å produsere sulfatsyre fra den. I tillegg brukes svovel som en komponent for å lage fyrstikker, på grunn av at det er et brennbart materiale. Det er også uunnværlig i produksjon av eksplosiver, krutt, stjernekastere osv. I tillegg brukes svovel som en av ingrediensene i skadedyrprodukter. I medisin brukes det som en komponent i fremstilling av medisiner for hudsykdommer. Det aktuelle stoffet brukes også i produksjon av ulike fargestoffer. I tillegg brukes det til fremstilling av fosfor.

Elektronisk struktur av svovel

Som du vet består alle atomer av en kjerne der det er protoner – positivt ladede partikler – og nøytroner, altså partikler med null ladning. Elektroner med negativ ladning roterer rundt kjernen. For at et atom skal være nøytralt, må det ha samme antall protoner og elektroner i strukturen. Hvis det er flere av sistnevnte, er det allerede et negativt ion - et anion. Hvis antallet protoner tvert imot er større enn elektroner, er det et positivt ion, eller kation. Svovelanionet kan fungere som en syrerest. Det er en del av molekylene til stoffer som sulfidsyre (hydrogensulfid) og metallsulfider. Anionet dannes under elektrolytisk dissosiasjon, som oppstår når et stoff løses opp i vann. I dette tilfellet brytes molekylet ned til et kation, som kan presenteres i form av et metall- eller hydrogenion, samt et kation - et ion av en sur rest eller en hydroksylgruppe (OH-).

Fordi serienummer svovel i det periodiske system er seksten, så kan vi konkludere med at kjernen inneholder akkurat dette antallet protoner. Basert på dette kan vi si at det også er seksten elektroner som roterer rundt. Antall nøytroner kan finnes ved å trekke det kjemiske elementets serienummer fra molmassen: 32 - 16 = 16. Hvert elektron roterer ikke kaotisk, men i en bestemt bane. Siden svovel er et kjemisk grunnstoff som tilhører den tredje perioden i det periodiske systemet, er det tre baner rundt kjernen. Den første av dem har to elektroner, den andre har åtte, og den tredje har seks. Den elektroniske formelen til svovelatomet er skrevet som følger: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Utbredelse i naturen

I utgangspunktet finnes det aktuelle kjemiske elementet i mineraler, som er sulfider av ulike metaller. Først av alt er det pyritt - et jernsalt; Det er også bly, sølv, kobberglans, sinkblanding, kanel - kvikksølvsulfid. I tillegg kan svovel også være en del av mineraler, hvis struktur er representert av tre eller flere kjemiske elementer.

For eksempel, chalcopyrite, mirabilite, kieseritt, gips. Du kan vurdere hver av dem mer detaljert. Pyritt er ferrumsulfid, eller FeS 2 . Den har en lys gul farge med en gylden glans. Dette mineralet kan ofte finnes som en urenhet i lapis lazuli, som er mye brukt til å lage smykker. Dette skyldes at disse to mineralene ofte har en felles forekomst. Kobberglans - chalcocite, eller chalcocite - er en blågrå substans som ligner på metall. og sølvglans (argentitt) har lignende egenskaper: de ligner begge metaller i utseende og har en grå farge. Cinnabar er et kjedelig brunrødt mineral med grå flekker. Chalcopyrite, hvis kjemiske formel er CuFeS 2, er gylden gul, det kalles også gullblanding. Sinkblanding (sfaleritt) kan variere i farge fra rav til brennende oransje. Mirabilite - Na 2 SO 4 x10H 2 O - gjennomsiktige eller hvite krystaller. Det kalles også brukt i medisin. Den kjemiske formelen til kieseritt er MgSO 4 xH 2 O. Det ser ut som et hvitt eller fargeløst pulver. Den kjemiske formelen til gips er CaSO 4 x2H 2 O. I tillegg er dette kjemiske elementet en del av cellene til levende organismer og er et viktig sporstoff.

Egenskaper til svovelsyre

Vannfri svovelsyre (monohydrat) er en tung oljeaktig væske som blandes med vann i alle proporsjoner, og frigjør en stor mengde varme. Tetthet ved 0 °C er 1,85 g/cm3. Det koker ved 296 °C og fryser ved -10 °C. Svovelsyre kalles ikke bare monohydrat, men også vandige løsninger av det (), samt løsninger av svoveltrioksid i monohydrat (), kalt oleum. Oleum "røyker" i luften på grunn av desorpsjon fra den. Ren svovelsyre er fargeløs, mens teknisk svovelsyre farges mørkt av urenheter.

De fysiske egenskapene til svovelsyre, som tetthet, krystalliseringstemperatur, kokepunkt, avhenger av sammensetningen. I fig. Figur 1 viser et krystalliseringsdiagram av systemet. Maksimaene i den tilsvarer sammensetningen av forbindelsene eller tilstedeværelsen av minima forklares av det faktum at krystalliseringstemperaturen til blandinger av to stoffer er lavere enn krystalliseringstemperaturen til hver av dem.

Ris. 1

Vannfri 100 % svovelsyre har en relativt høy krystalliseringstemperatur på 10,7 °C. For å redusere muligheten for frysing av et kommersielt produkt under transport og lagring, velges konsentrasjonen av teknisk svovelsyre slik at den har en tilstrekkelig lav krystalliseringstemperatur. Industrien produserer tre typer kommersiell svovelsyre.

Svovelsyre er veldig aktiv. Den løser opp metalloksider og de fleste rene metaller; ved høye temperaturer fortrenger den alle andre syrer fra salter. Svovelsyre kombineres spesielt grådig med vann på grunn av dens evne til å danne hydrater. Det tar vann bort fra andre syrer, fra krystallinske hydrater av salter og til og med oksygenderivater av hydrokarboner, som ikke inneholder vann som sådan, men hydrogen og oksygen i kombinasjonen H:O = 2. tre og annet plante- og dyrevev som inneholder cellulose, stivelse og sukker blir ødelagt i konsentrert svovelsyre; vannet binder seg med syren og det er bare fint spredt karbon igjen fra vevet. I fortynnet syre brytes cellulose og stivelse ned til sukker. Hvis konsentrert svovelsyre kommer i kontakt med menneskelig hud, forårsaker det brannskader.

Den høye aktiviteten til svovelsyre, kombinert med de relativt lave produksjonskostnadene, bestemte det enorme omfanget og det ekstreme mangfoldet av dens anvendelse (fig. 2). Det er vanskelig å finne en industri der svovelsyre eller produkter laget av den ikke ble konsumert i varierende mengder.

Ris. 2

Den største forbrukeren av svovelsyre er produksjon av mineralgjødsel: superfosfat, ammoniumsulfat, etc. mange syrer (for eksempel fosforsyre, eddiksyre, saltsyre) og salter produseres i stor grad ved hjelp av svovelsyre. Svovelsyre er mye brukt i produksjon av ikke-jernholdige og sjeldne metaller. I metallbearbeidingsindustrien brukes svovelsyre eller dens salter til beising av stålprodukter før maling, fortinning, fornikling, forkromning, etc. Betydelige mengder svovelsyre brukes på raffinering av petroleumsprodukter. Produksjon av en rekke fargestoffer (til tekstiler), lakk og maling (for bygninger og maskiner), medisinske stoffer og en del plast innebærer også bruk av svovelsyre. Ved å bruke svovelsyre, etyl og andre alkoholer produseres noen estere, syntetiske vaskemidler og en rekke plantevernmidler for skadedyrkontroll. Jordbruk og ugress. Fortynnede løsninger av svovelsyre og dens salter brukes i produksjon av rayon, i tekstilindustrien for behandling av fibre eller stoffer før farging, så vel som i annen lett industri. I næringsmiddelindustrien brukes svovelsyre til å produsere stivelse, melasse og en rekke andre produkter. Transport bruker blysvovelsyrebatterier. Svovelsyre brukes til tørking av gasser og til å konsentrere syrer. Til slutt brukes svovelsyre i nitreringsprosesser og i produksjon av de fleste eksplosiver.

Svovelsyre H2SO4, molar masse 98.082; fargeløs, oljeaktig, luktfri. Meget sterk dibasisk syre, ved 18°C ​​s K a 1 - 2,8, K 2 1,2 10 -2, pK en 2 1,92; bindingslengder i S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, HOSOH-vinkel 104°, OSO 119°; koker med dekomponering, danner (98,3 % H 2 SO 4 og 1,7 % H 2 O med et kokepunkt på 338,8 ° C; se også tabell 1). Svovelsyre, tilsvarende 100 % innhold av H 2 SO 4, har sammensetningen (%): H 2 SO 4 99,5 %, HSO 4 - 0,18 %, H 3 SO 4 + 0,14 %, H 3 O + 0,09 %, H 2S207 0,04%, HS207 0,05%. Blandes med og SO 3 i alle proporsjoner. I vandige løsninger svovelsyre dissosieres nesten fullstendig til H+, HSO 4 - og SO 4 2-. Former H2SO4 n H 2 O, hvor n=1, 2, 3, 4 og 6,5.

løsninger av SO 3 i svovelsyre kalles oleum; de danner to forbindelser H 2 SO 4 · SO 3 og H 2 SO 4 · 2SO 3. Oleum inneholder også pyrosulfuric acid, oppnådd ved reaksjonen: H 2 SO 4 + SO 3 = H 2 S 2 O 7.

Fremstilling av svovelsyre

Råvarer for å skaffe svovelsyre tjene: S, metallsulfider, H 2 S, avfall fra termiske kraftverk, Fe, Ca-sulfater, etc. Hovedtrinnene i produksjonen svovelsyre: 1) råvarer for å produsere SO 2; 2) SO 2 til SO 3 (konvertering); 3) SO 3. I industrien brukes to metoder for å oppnå svovelsyre, forskjellig i metoden for SO 2 oksidasjon - kontakt med faste katalysatorer (kontakter) og nitrogen - med nitrogenoksider. For å få svovelsyre Ved kontaktmetode bruker moderne fabrikker vanadiumkatalysatorer, som har erstattet Pt- og Fe-oksider. Ren V 2 O 5 har svak katalytisk aktivitet, som øker kraftig i nærvær alkalimetaller, og den største innflytelsen utøves av K-salter. Den fremmende rollen til alkalimetaller skyldes dannelsen av lavtsmeltende pyrosulfonadater (3K 2 S 2 O 7 V 2 O 5, 2 K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 og K2S207V205, spaltes ved henholdsvis 315-330, 365-380 og 400-405°C). Den aktive komponenten under katalysebetingelser er i smeltet tilstand.

Oksydasjonsskjemaet for SO 2 til SO 3 kan representeres som følger:

På det første trinnet oppnås likevekt, det andre trinnet er sakte og bestemmer hastigheten på prosessen.

Produksjon svovelsyre fra svovel ved hjelp av dobbeltkontakt- og dobbeltabsorpsjonsmetoden (fig. 1) består av følgende trinn. Luften, etter rengjøring fra støv, tilføres av en gassblåser til tørketårnet, hvor den tørkes til 93-98%. svovelsyre til et fuktighetsinnhold på 0,01 volum%. Den tørkede luften kommer inn i svovelovnen etter forvarming i en av varmevekslerne til kontaktenheten. Ovnen brenner svovel tilført av dyser: S + O 2 = SO 2 + 297,028 kJ. Gass som inneholder 10-14 volumprosent SO 2 avkjøles i kjelen og går, etter fortynning med luft til et SO 2-innhold på 9-10 volumprosent ved 420°C, inn i kontaktapparatet for det første omdanningstrinnet, som foregår på tre lag katalysator (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 kJ), hvoretter gassen avkjøles i varmevekslere. Deretter går gassen som inneholder 8,5-9,5 % SO 3 ved 200 °C inn i det første absorpsjonsstadiet inn i absorberen, vannet og 98 % svovelsyre: S03 + H20 = H2S04 + 130,56 kJ. Deretter gjennomgår gassen sprutrensing svovelsyre, oppvarmes til 420°C og går inn i det andre omdannelsestrinnet, som skjer på to lag med katalysator. Før andre trinn av absorpsjon avkjøles gassen i economizer og tilføres andre trinns absorber, vannet med 98 % svovelsyre, og deretter, etter å ha ryddet opp sprutene, slippes ut i atmosfæren.

1 - svovelovn; 2 - spillvarmekjele; 3 - economizer; 4 - startbrannkasse; 5, 6 - varmevekslere til startovnen; 7 - kontakt enhet; 8 - varmevekslere; 9 - oleum absorber; 10 - tørketårn; 11 og 12 - henholdsvis første og andre monohydratabsorbere; 13 - syresamlinger.

1 - platemater; 2 - ovn; 3 - spillvarmekjele; 4 - sykloner; 5 - elektriske utfellere; 6 - vasketårn; 7 - våte elektrostatiske utskillere; 8 - utblåsningstårn; 9 - tørketårn; 10 - sprutfelle; 11 - første monohydratabsorber; 12 - varmevekslere; 13 - kontaktenhet; 14 - oleum absorber; 15 - andre monohydratabsorber; 16 - kjøleskap; 17 - samlinger.

1 - denitrasjonstårn; 2, 3 - første og andre produksjonstårn; 4 - oksidasjonstårn; 5, 6, 7 - absorpsjonstårn; 8 - elektriske utfellere.

Produksjon svovelsyre fra metallsulfider (fig. 2) er mye mer komplisert og består av følgende operasjoner. FeS 2 fyres i en fluidisert sjiktovn ved bruk av luftblåsing: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Steegassen med et SO 2 -innhold på 13-14 %, med en temperatur på 900°C, går inn i kjelen, hvor den avkjøles til 450°C. Støvfjerning utføres i en syklon og en elektrisk feller. Deretter passerer gassen gjennom to vasketårn, vannet med 40 % og 10 % svovelsyre. I dette tilfellet blir gassen til slutt renset for støv, fluor og arsen. For gassrensing fra aerosol svovelsyre generert i vasketårnene, er to trinn med våte elektrostatiske utskillere tilveiebrakt. Etter tørking i tørketårn, før gassen fortynnes til et innhold på 9 % SO 2, tilføres den av en gassblåser til det første trinnet av konvertering (3 lag katalysator). I varmevekslere varmes gassen opp til 420°C takket være varmen fra gassen som kommer fra det første trinnet i konverteringen. SO 2, oksidert med 92-95 % i SO 3, går til det første stadiet av absorpsjon til oleum- og monohydratabsorbere, hvor det frigjøres fra SO 3. Deretter går gassen som inneholder SO 2 ~ 0,5% inn i det andre trinnet av konvertering, som finner sted på ett eller to lag med katalysator. Gassen forvarmes i en annen gruppe varmevekslere til 420 °C takket være varmen fra gassene som kommer fra det andre trinnet av katalyse. Etter at SO 3 er separert i det andre absorpsjonstrinn, slippes gassen ut i atmosfæren.

Graden av omdannelse av SO 2 til SO 3 ved bruk av kontaktmetoden er 99,7 %, absorpsjonsgraden av SO 3 er 99,97 %. Produksjon svovelsyre utføres i ett katalysetrinn, mens graden av omdannelse av SO 2 til SO 3 ikke overstiger 98,5 %. Før den slippes ut i atmosfæren, renses gassen for gjenværende SO 2 (se). Produktiviteten til moderne installasjoner er 1500-3100 t/dag.

Essensen av nitrosemetoden (fig. 3) er at brennegassen etter avkjøling og rengjøring for støv behandles med såkalt nitrose - svovelsyre, hvor nitrogenoksider er oppløst. SO 2 absorberes av nitrose og oksideres deretter: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + NO. Det resulterende NO er ​​dårlig løselig i nitrose og frigjøres fra det, og deretter delvis oksidert av oksygen i gassfasen til NO 2. Blandingen av NO og NO 2 reabsorberes svovelsyre etc. Nitrogenoksider forbrukes ikke i lystgassprosessen og returneres til produksjonssyklusen på grunn av deres ufullstendige absorpsjon svovelsyre de blir delvis ført bort av avgassene. Fordeler med nitrosemetoden: enkel instrumentering, lavere kostnad (10-15 % lavere enn kontakt), muligheten for 100 % resirkulering av SO 2.

Maskinvaredesignet til tårnnitroseprosessen er enkelt: SO 2 behandles i 7-8 forede tårn med keramisk pakning, ett av tårnene (hule) er et justerbart oksidasjonsvolum. Tårnene har syresamlere, kjøleskap og pumper som leverer syre til trykktanker over tårnene. En halevifte er installert foran de to siste tårnene. For gassrensing fra aerosol svovelsyre fungerer som en elektrisk feller. Nitrogenoksidene som kreves for prosessen er hentet fra HNO 3 . For å redusere utslipp av nitrogenoksider til atmosfæren og 100 % resirkulering av SO 2, er det installert en nitrogenfri SO 2 prosesseringssyklus mellom produksjons- og absorpsjonssonene i kombinasjon med vann-syremetoden for dypfangst av nitrogenoksider. Ulempen med nitrosemetoden er lav produktkvalitet: konsentrasjon svovelsyre 75 %, tilstedeværelse av nitrogenoksider, Fe og andre urenheter.

For å redusere muligheten for krystallisering svovelsyre standarder for kommersielle kvaliteter er etablert under transport og lagring svovelsyre konsentrasjonen tilsvarer de laveste krystallisasjonstemperaturene. Innhold svovelsyre i tekniske karakterer (%): tårn (nitrøs) 75, kontakt 92,5-98,0, oleum 104,5, høyprosent oleum 114,6, batteri 92-94. Svovelsyre lagret i ståltanker med et volum på opptil 5000 m 3, er deres totale kapasitet på lageret designet for en ti-dagers produksjonseffekt. Oleum og svovelsyre transportert i ståljernbanetanker. Konsentrert og batteri svovelsyre transporteres i tanker laget av syrefast stål. Tanker for transport av oleum er dekket med varmeisolasjon og oleum varmes opp før fylling.

Definere svovelsyre kolorimetrisk og fotometrisk, i form av en suspensjon av BaSO 4 - fototurbidimetrisk, så vel som ved den coulometriske metoden.

Påføring av svovelsyre

Svovelsyre brukes i produksjon av mineralgjødsel, som elektrolytt i blybatterier, til produksjon av ulike mineralsyrer og salter, kjemiske fibre, fargestoffer, røykdannende stoffer og eksplosiver, i olje, metallbearbeiding, tekstil, lær og andre bransjer. Det brukes i industriell organisk syntese i reaksjoner med dehydrering (produksjon av dietyleter, estere), hydrering (etanol fra etylen), sulfonering (og mellomprodukter i produksjon av fargestoffer), alkylering (produksjon av isooktan, polyetylenglykol, kaprolaktam) osv. Den største forbrukeren svovelsyre- produksjon av mineralgjødsel. For 1 t P 2 O 5-fosforgjødsel forbrukes 2,2-3,4 tonn svovelsyre og for 1 t (NH 4) 2 SO 4 - 0,75 t svovelsyre. Derfor har de en tendens til å bygge svovelsyreanlegg i forbindelse med fabrikker for produksjon av mineralgjødsel. Verdens produksjon svovelsyre i 1987 nådde den 152 millioner tonn.

Svovelsyre og oleum er ekstremt aggressive stoffer som påvirker luftveier, hud, slimhinner, forårsaker pustevansker, hoste og ofte laryngitt, luftrør, bronkitt, etc. Maksimal tillatt konsentrasjon av svovelsyreaerosol i luften i arbeidsområdet er 1,0 mg/m 3, i atmosfæren 0,3 mg/m 3 (maksimalt engangs) og 0,1 mg/m 3 (gjennomsnittlig daglig). Utrolig dampkonsentrasjon svovelsyre 0,008 mg/l (eksponering 60 min), dødelig 0,18 mg/l (60 min). Fareklasse 2. Aerosol svovelsyre kan dannes i atmosfæren som følge av utslipp fra kjemisk og metallurgisk industri som inneholder S-oksider og falle i form av sur nedbør.