Серная кислота (H2SO4) является одним из наиболее важных и широко используемых химических соединений в мире. Она присутствует в вулканических газах, формируется при окислении сульфидных минералов и участвует в процессах выветривания горных пород. Кроме того, некоторые живые организмы, такие как некоторые виды насекомых и одноклеточных водорослей, используют серную кислоту в своей жизнедеятельности.
Кислота представляет собой плотную, маслянистую, бесцветную или слегка окрашенную жидкость с резким запахом. Ее молекулярная формула — H2SO4, где два атома водорода (H) связаны с одним атомом серы (S) и четырьмя атомами кислорода (O).
Основные физико-химические характеристики серной кислоты
- Плотность: 1,84 г/см3 (при 20°C).
- Температура кипения: 338°C.
- Температура замерзания: 10,4°C.
- pH: 0-1 (высокая степень кислотности).
- Сильный двухосновный электролит, полностью диссоциирующий в воде.
- Обладает высокой реакционной способностью, проявляя окислительные и дегидратирующие свойства.
- Хорошо растворяет многие металлы, оксиды, гидроксиды и соли.
- Проводит электрический ток.
Получение
Основные способы получения:
1. Контактный способ. Основан на окислении серы или сернистого газа (SO2) до серного ангидрида (SO3) с последующим взаимодействием с водой:
2SO2 + O2 → 2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
2. Способ двойного контакта. Усовершенствованный вариант контактного способа, позволяющий получать более концентрированную серную кислоту.
3. Восстановительный способ. Заключается в восстановлении сульфатов (например, CaSO4) или сульфидов (FeS2) до SO2 с последующим окислением.
4. Электролитический способ. Электролиз растворов сульфатов с образованием серной кислоты на аноде.
Промышленное производство серной кислоты в настоящее время, как правило, основано на контактном способе.
Химические свойства и реакции
Основные химические реакции с участием серной кислоты:
1. Взаимодействие с металлами: 2H2SO4 + 2Na → 2NaSO4 + 2H2
2. Реакции с оксидами и гидроксидами H2SO4 + CaO → CaSO4 + H2O
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
3. Реакции с солями: H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
4. Дегидратирующие свойства: 2H2SO4 → 2H2O + 2SO3
5. Окислительные реакции: 2H2SO4 + Cu → CuSO4 + 2H2O + SO2
Области применения серной кислоты
Серная кислота играет ключевую роль в химической промышленности, выступая в качестве сырья, реагента или катализатора для производства множества других химических веществ. Основные направления ее промышленного применения включают:
- Серная кислота часто используется в качестве активирующего агента при производстве активированного угля (подробнее об активированном угле можно прочитать здесь: https://proms.kz/products/aktivirovannyj-ugol-jacobi).
- Производство минеральных удобрений. Серная кислота используется для получения суперфосфата, аммония сульфата и других минеральных удобрений, необходимых для повышения плодородия почв.
- Производство взрывчатых веществ. Серная кислота применяется в процессах получения нитроглицерина, тротила и других взрывчатых соединений.
- Производство пластмасс, синтетических волокон и резины. Серная кислота выступает в качестве катализатора и дегидратирующего агента при синтезе полимерных материалов.
Ее уникальные физико-химические свойства, такие как высокая кислотность, окислительная способность и дегидратирующие свойства, обуславливают ее широкое применение в различных отраслях сельского хозяйства, медицины и научных исследований.
Статья представлена: https://proms.kz/
