يعد حمض الكبريتيك (H₂SO₄) أحد أقوى الأحماض الثنائية القاعدة.

إذا تحدثنا عن الخصائص الفيزيائية، فإن حمض الكبريتيك يبدو وكأنه سائل زيتي سميك وشفاف وعديم الرائحة. اعتمادا على التركيز، حمض الكبريتيك له العديد من الخصائص والتطبيقات المختلفة:

• معالجة المعادن؛
• معالجة الخام
• إنتاج الأسمدة المعدنية.
• التوليف الكيميائي.

تاريخ اكتشاف حمض الكبريتيك

يحتوي حمض الكبريتيك الملامس على تركيز 92 إلى 94 بالمائة:

2SO₂ + O₂ = 2SO₂؛

H₂O + SO₃ = H₂SO₄.

الخصائص الفيزيائية والفيزيائية والكيميائية لحمض الكبريتيك

يمتزج H₂SO₄ مع الماء وSO₃ بجميع النسب.

في المحاليل المائية، يشكل Н₂SO₄ هيدرات مثل Н₂SO₄·nH₂O

تعتمد درجة غليان حامض الكبريتيك على درجة تركيز المحلول وتصل إلى الحد الأقصى عند تركيز أكبر من 98 بالمائة.

مركب كاوية أوليومهو محلول SO₃ في حامض الكبريتيك.

مع زيادة تركيز ثالث أكسيد الكبريت في الزيت، تنخفض درجة الغليان.

الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك

عند تسخينه، يعتبر حمض الكبريتيك المركز عامل مؤكسد قوي يمكنه أكسدة العديد من المعادن. الاستثناءات الوحيدة هي بعض المعادن:

• الذهب (الاتحاد الأفريقي)؛
• البلاتين (حزب العمال) ؛
• إيريديوم (إير)؛
• الروديوم (Rh)؛
• التنتالوم (تا).

عن طريق أكسدة المعادن، يمكن اختزال حمض الكبريتيك المركز إلى H₂S، S وSO₂.

المعدن النشط:

8Al + 15H₂SO₄(ملخص) → 4Al₂(SO₄)₃ + 12H₂O + 3H₂S

المعادن متوسطة النشاط:

2Cr + 4 H₂SO₄(conc.)→ Cr₂(SO₄)₃ + 4 H₂O + S

المعادن منخفضة النشاط:

2Bi + 6H₂SO₄(conc.) → Bi₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂

لا يتفاعل الحديد مع حامض الكبريتيك المركز البارد لأنه مغطى بطبقة من الأكسيد. هذه العملية تسمى التخميل.

تفاعل حمض الكبريتيك مع H₂O

عندما يتم خلط H₂SO₄ مع الماء، تحدث عملية طاردة للحرارة: يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة بحيث يمكن أن يغلي المحلول. عند إجراء التجارب الكيميائية، يجب عليك دائمًا إضافة القليل من حمض الكبريتيك إلى الماء، وليس العكس.

حمض الكبريتيك هو عامل إزالة الهيدروجين القوي. يقوم حمض الكبريتيك المركز بإزاحة الماء من مركبات مختلفة. وغالبا ما يستخدم كمجفف.

تفاعل حمض الكبريتيك مع السكر

يمكن إثبات جشع حامض الكبريتيك في الماء من خلال تجربة كلاسيكية - خلط H₂SO₄ المركز مع مركب عضوي (الكربوهيدرات). لاستخراج الماء من مادة ما، يقوم حمض الكبريتيك بتكسير الجزيئات.

لإجراء التجربة، أضف بضع قطرات من الماء إلى السكر واخلطه. ثم صب بعناية في حامض الكبريتيك. بعد فترة قصيرة من الزمن، يمكن ملاحظة رد فعل عنيف مع تكوين الفحم وإطلاق ثاني أكسيد الكبريت و.

حامض الكبريتيك ومكعب السكر:

تذكر أن العمل مع حامض الكبريتيك أمر خطير للغاية. حمض الكبريتيك هو مادة كاوية تترك على الفور حروقًا شديدة على الجلد.

ستجد تجارب آمنة للسكر يمكنك القيام بها في المنزل.

تفاعل حمض الكبريتيك والزنك

يحظى هذا التفاعل بشعبية كبيرة وهو أحد أكثر الطرق المعملية شيوعًا لإنتاج الهيدروجين. إذا تمت إضافة حبيبات الزنك إلى حمض الكبريتيك المخفف، فإن المعدن سوف يذوب ويطلق الغاز:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂.

يتفاعل حمض الكبريتيك المخفف مع المعادن الموجودة على يسار الهيدروجين في سلسلة النشاط:

أنا + H₂SO₄(ديل.) → ملح + H₂

تفاعل حمض الكبريتيك مع أيونات الباريوم

التفاعل النوعي لأملاحه هو التفاعل مع أيونات الباريوم. ويستخدم على نطاق واسع في التحليل الكمي، وخاصة قياس الجاذبية:

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl

ZnSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + ZnCl2

انتباه! لا تحاول تكرار هذه التجارب بنفسك!

يظهر ثالث أكسيد الكبريت عادة كسائل عديم اللون. ويمكن أن توجد أيضًا على شكل جليد أو بلورات ليفية أو غاز. عندما يتعرض ثالث أكسيد الكبريت للهواء، يبدأ دخان أبيض في الانبعاث. وهو أحد مكونات مادة نشطة كيميائيا مثل حمض الكبريتيك المركز. وهو سائل واضح، عديم اللون، زيتي وعدواني للغاية. يتم استخدامه في إنتاج الأسمدة والمتفجرات والأحماض الأخرى وفي صناعة البترول وفي بطاريات الرصاص الحمضية في السيارات.

حامض الكبريتيك المركز: الخصائص

حمض الكبريتيك قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء، وله تأثير تآكل على المعادن والأقمشة، ويحرق الخشب ومعظم المواد العضوية الأخرى عند ملامسته. قد تحدث آثار صحية ضارة نتيجة للاستنشاق نتيجة التعرض طويل الأمد لتركيزات منخفضة من المادة أو التعرض قصير الأمد لتركيزات عالية.

يُستخدم حمض الكبريتيك المركز في صناعة الأسمدة والمواد الكيميائية الأخرى، وفي تكرير النفط، وفي إنتاج الحديد والصلب، ولأغراض أخرى كثيرة. نظرًا لأن درجة غليانه عالية إلى حد ما، فيمكن استخدامه لتحرير المزيد من الأحماض المتطايرة من أملاحه. يحتوي حمض الكبريتيك المركز على خاصية استرطابية قوية. يتم استخدامه أحيانًا كعامل تجفيف لتجفيف (إزالة الماء كيميائيًا) العديد من المركبات، مثل الكربوهيدرات.

تفاعلات حمض الكبريتيك

يتفاعل حمض الكبريتيك المركز مع السكر بطريقة غير عادية، تاركًا وراءه كتلة سوداء إسفنجية هشة من الكربون. ويلاحظ رد فعل مماثل عند تعرضه للجلد والسليلوز والألياف النباتية والحيوانية الأخرى. عندما يتم خلط الحمض المركز بالماء، فإنه يطلق كمية كبيرة من الحرارة، بما يكفي للتسبب في الغليان الفوري. للتخفيف، يجب إضافته ببطء إلى الماء البارد مع التحريك المستمر للحد من تراكم الحرارة. يتفاعل حمض الكبريتيك مع السائل، مكونًا هيدرات ذات خصائص واضحة.

الخصائص البدنية

سائل عديم اللون والرائحة في محلول مخفف له طعم حامض. يعتبر حمض الكبريتيك عدوانيًا للغاية عند تعرضه للجلد وجميع أنسجة الجسم، ويسبب حروقًا شديدة عند ملامسته المباشرة. وفي صورته النقية فإن H2SO4 ليس موصلاً للكهرباء، ولكن الوضع يتغير في الاتجاه المعاكس مع إضافة الماء.

بعض الخصائص هي أن الوزن الجزيئي هو 98.08. نقطة الغليان هي 327 درجة مئوية، ونقطة الانصهار هي -2 درجة مئوية. حمض الكبريتيك هو حمض معدني قوي وأحد المنتجات الرئيسية للصناعة الكيميائية بسبب تطبيقاته التجارية الواسعة. ويتشكل بشكل طبيعي من أكسدة المواد الكبريتيدية مثل كبريتيد الحديد.

تتجلى الخواص الكيميائية لحمض الكبريتيك (H2SO4) في التفاعلات الكيميائية المختلفة:

1. عند التفاعل مع القلويات، يتم تشكيل سلسلتين من الأملاح، بما في ذلك الكبريتات.
2. يتفاعل مع الكربونات والبيكربونات لتكوين الأملاح وثاني أكسيد الكربون (CO2).
3. ويؤثر على المعادن بشكل مختلف حسب درجة الحرارة ودرجة التخفيف. يطلق الهيدروجين البارد والمخفف، ويطلق الساخن والمركز انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت.
4. يتحلل محلول H2SO4 (حمض الكبريتيك المركز) إلى ثالث أكسيد الكبريت (SO3) والماء (H2O) عند غليه. تشمل الخواص الكيميائية أيضًا دور عامل مؤكسد قوي.

خطر الحريق

حمض الكبريتيك شديد التفاعل لإشعال المواد القابلة للاحتراق المشتتة بدقة عند ملامستها. عند تسخينها، تبدأ الغازات شديدة السمية في إطلاقها. إنها متفجرة وغير متوافقة مع عدد كبير من المواد. في درجات الحرارة والضغوط المرتفعة، يمكن أن تحدث تغيرات وتشوهات كيميائية شديدة العدوانية. قد يتفاعل بعنف مع الماء والسوائل الأخرى، مما يسبب تناثره.

المخاطر الصحية

حمض الكبريتيك يؤدي إلى تآكل جميع أنسجة الجسم. استنشاق الأبخرة قد يسبب أضرارا خطيرة في الرئة. يمكن أن يؤدي تلف الغشاء المخاطي للعين إلى فقدان الرؤية بالكامل. ملامسة الجلد قد تسبب نخرًا شديدًا. حتى بضع قطرات يمكن أن تكون قاتلة إذا تمكن الحمض من الوصول إلى القصبة الهوائية. التعرض المزمن يمكن أن يسبب التهاب الرغامى القصبي، التهاب الفم، التهاب الملتحمة، التهاب المعدة. قد يحدث ثقب في المعدة والتهاب الصفاق، مصحوبًا بانهيار الدورة الدموية. حمض الكبريتيك مادة كاوية جدًا ويجب التعامل معه بحذر شديد. يمكن أن تكون علامات وأعراض التعرض شديدة وتشمل سيلان اللعاب، والعطش الشديد، وصعوبة البلع، والألم، والصدمة، والحروق. عادة ما يكون القيء بلون القهوة المطحونة. قد يؤدي التعرض الحاد للاستنشاق إلى العطس، وبحة في الصوت، والاختناق، والتهاب الحنجرة، وضيق في التنفس، وتهيج مجرى الهواء، وألم في الصدر. قد يحدث أيضًا نزيف من الأنف واللثة وذمة رئوية والتهاب الشعب الهوائية المزمن والالتهاب الرئوي. التعرض للجلد قد يؤدي إلى حروق مؤلمة شديدة والتهاب الجلد.

إسعافات أولية

1. ضع الضحايا في الهواء النقي. يجب على عمال الطوارئ تجنب التعرض لحمض الكبريتيك.
2. تقييم العلامات الحيوية، بما في ذلك النبض ومعدل التنفس. إذا لم يتم الكشف عن النبض، فقم بتنفيذ إجراءات الإنعاش اعتمادًا على الإصابات الإضافية التي تم تلقيها. إذا كان التنفس صعبًا، قم بتوفير الدعم التنفسي.
3. قم بإزالة الملابس المتسخة في أسرع وقت ممكن.
4. في حالة ملامسته للعينين، اشطفهما بالماء الدافئ لمدة 15 دقيقة على الأقل، ثم اغسلهما بالماء والصابون.
5. إذا كنت تستنشق أبخرة سامة، فيجب عليك شطف فمك بالكثير من الماء، ويجب ألا تشرب أو تتقيأ بنفسك.
6. نقل الضحايا إلى منشأة طبية.

الخصائص الفيزيائية

حمض الكبريتيك النقي 100% (مونوهيدرات) هو سائل زيتي عديم اللون يتصلب إلى كتلة بلورية عند +10 درجة مئوية. تبلغ كثافة حمض الكبريتيك التفاعلي عادةً 1.84 جم/سم 3 ويحتوي على حوالي 95% من H2SO4. يصلب فقط أقل من -20 درجة مئوية.

درجة انصهار مونوهيدرات هي 10.37 درجة مئوية مع حرارة انصهار تبلغ 10.5 كيلو جول / مول. في الظروف العادية، يكون سائلًا لزجًا للغاية وثابت العزل الكهربائي مرتفعًا جدًا (e = 100 عند 25 درجة مئوية). يتم التفكك الكهربي الجوهري البسيط للمونوهيدرات بالتوازي في اتجاهين: [H 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2·10 -4 و [H 3 O + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 ·10 - 5 . يمكن وصف تركيبها الأيوني الجزيئي تقريبًا بالبيانات التالية (٪):

ح 2 SO 4 H SO 4 - ح 3 SO 4 + ح 3 O + H 2 O 7 - ح 2 ق 2 O 7

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

عند إضافة كميات صغيرة من الماء، يصبح التفكك هو السائد وفقًا للمخطط: H 2 O + H 2 SO 4<==>ح 3 يا + + حسو 4 -

الخواص الكيميائية

H 2 SO 4 هو حمض ديباسيك قوي.

H2SO4<-->ح + + ح SO 4 -<-->2ح + + سو 4 2-

الخطوة الأولى (للتركيزات المتوسطة) تؤدي إلى التفكك بنسبة 100%:

ك2 = ( ) / = 1.2 10-2

1) التفاعل مع المعادن:

أ) يذيب حمض الكبريتيك المخفف المعادن فقط في سلسلة الجهد على يسار الهيدروجين:

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

ب) تركيز H 2 +6 SO 4 - عامل مؤكسد قوي؛ عند التفاعل مع المعادن (باستثناء Au، Pt) يمكن اختزالها إلى S +4 O 2، S 0 أو H 2 S -2 (Fe، Al، Cr لا تتفاعل أيضًا بدون تسخين - يتم تخميلها):

• 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) يتفاعل H 2 S +6 O 4 المركز عند تسخينه مع بعض اللافلزات بسبب خصائصه المؤكسدة القوية، ويتحول إلى مركبات كبريتية ذات حالة أكسدة أقل (على سبيل المثال، S +4 O 2):

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

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

• 2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (conc) --> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
• 3) مع الأكاسيد الأساسية:

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

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

4) مع هيدروكسيدات:

H2SO4 + 2NaOH --> Na2SO4 + 2H2O

ح + + أوه - --> ح 2 أو

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

• 2H + + Cu(OH) 2 --> Cu 2+ + 2H 2 O
• 5) التفاعلات التبادلية مع الأملاح :

BaCl 2 + H 2 SO 4 --> BaSO 4 + 2HCl

با 2+ + SO 4 2- --> باسو 4

يتم استخدام تكوين راسب أبيض من BaSO 4 (غير قابل للذوبان في الأحماض) للتعرف على حمض الكبريتيك والكبريتات القابلة للذوبان.

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

مونوهيدرات (حمض الكبريتيك النقي 100٪) هو مذيب مؤين حمضي بطبيعته. تذوب فيه كبريتات العديد من المعادن جيدًا (تتحول إلى ثنائي كبريتات)، بينما تذوب أملاح الأحماض الأخرى، كقاعدة عامة، فقط إذا كان من الممكن حلها (تتحول إلى ثنائي كبريتات). يتصرف حمض النيتريك في مونوهيدرات باعتباره قاعدة ضعيفة HNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 - البيركلوريك - كحمض ضعيف جدًا H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 - أحماض الفلوروسلفونيك والكلوروسلفونيك هي أحماض أقوى إلى حد ما (HSO 3 F > HSO 3 Cl > حمض الهيدروكلوريك 4). يذيب مونوهيدرات بشكل جيد العديد من المواد العضوية التي تحتوي على ذرات بأزواج إلكترون وحيدة (قادرة على ربط بروتون). يمكن بعد ذلك عزل بعضها دون تغيير عن طريق تخفيف المحلول بالماء. يمتلك مونوهيدرات ثابتًا عاليًا بالتبريد (6.12 درجة) ويستخدم أحيانًا كوسيلة لتحديد الأوزان الجزيئية.

يعتبر H 2 SO 4 المركز عامل مؤكسد قوي إلى حد ما، خاصة عند تسخينه (عادة ما يتم تقليله إلى SO 2). على سبيل المثال، فإنه يؤكسد HI وجزئيًا HBr (ولكن ليس حمض الهيدروكلوريك) لتحرير الهالوجينات. تتأكسد أيضًا العديد من المعادن - النحاس والزئبق وما إلى ذلك (بينما الذهب والبلاتين مستقران بالنسبة لـ H 2 SO 4). وبالتالي فإن التفاعل مع النحاس يتبع المعادلة:

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

بصفته عاملًا مؤكسدًا، يتم اختزال حمض الكبريتيك عادةً إلى SO 2 . ومع ذلك، باستخدام أقوى عوامل الاختزال يمكن اختزاله إلى S وحتى H 2 S. ويتفاعل حمض الكبريتيك المركز مع كبريتيد الهيدروجين وفقًا للمعادلة:

ح 2 SO 4 + H 2 S = 2 H 2 O + SO 2 + S

وتجدر الإشارة إلى أنه يتم اختزاله جزئيًا أيضًا بغاز الهيدروجين وبالتالي لا يمكن استخدامه في تجفيفه.

أرز. 13.

يصاحب ذوبان حامض الكبريتيك المركز في الماء إطلاق كبير للحرارة (وانخفاض طفيف في الحجم الإجمالي للنظام). مونوهيدرات يكاد لا يوصل التيار الكهربائي. على العكس من ذلك، المحاليل المائية لحمض الكبريتيك هي موصلات جيدة. كما يمكن أن يرى في التين. 13، ما يقرب من 30٪ حمض لديه أقصى الموصلية الكهربائية. الحد الأدنى للمنحنى يتوافق مع هيدرات ذات التركيبة H 2 SO 4 · H 2 O.

يصل إطلاق الحرارة عند إذابة مونوهيدرات الماء (اعتمادًا على التركيز النهائي للمحلول) إلى 84 كيلوجول/مول H2SO4. على العكس من ذلك، عن طريق خلط 66% من حمض الكبريتيك، المبرد مسبقًا إلى 0 درجة مئوية، مع الثلج (1:1 بالوزن)، يمكن تحقيق انخفاض في درجة الحرارة إلى -37 درجة مئوية.

التغير في كثافة المحاليل المائية لـ H 2 SO 4 مع تركيزه (بالوزن٪) موضح أدناه:

كما يتبين من هذه البيانات، تحديد كثافة تركيز حمض الكبريتيك فوق 90 ​​بالوزن. % يصبح غير دقيق للغاية. يظهر في الشكل ضغط بخار الماء فوق محاليل H2SO4 بتركيزات مختلفة عند درجات حرارة مختلفة. 15. يمكن أن يعمل حمض الكبريتيك كمجفف فقط عندما يكون ضغط بخار الماء فوق محلوله أقل من ضغطه الجزئي في الغاز الجاري تجفيفه.

أرز. 15.

أرز. 16. نقاط الغليان على محاليل H2SO4. حلول H2SO4.

عندما يغلي محلول مخفف من حمض الكبريتيك، يتم تقطير الماء منه، وترتفع درجة الغليان إلى 337 درجة مئوية، عندما يبدأ 98.3٪ من H2SO4 في التقطير (الشكل 16). على العكس من ذلك، يتبخر أنهيدريد الكبريتيك الزائد من المحاليل الأكثر تركيزا. يتفكك بخار حمض الكبريتيك الذي يغلي عند 337 درجة مئوية جزئيًا إلى H2O وSO3، اللذين يتحدان مرة أخرى عند التبريد. تسمح نقطة الغليان العالية لحمض الكبريتيك باستخدامه لفصل الأحماض شديدة التقلب عن أملاحها عند تسخينها (على سبيل المثال، حمض الهيدروكلوريك من كلوريد الصوديوم).

إيصال

يمكن الحصول على مونوهيدرات عن طريق بلورة حمض الكبريتيك المركز عند -10 درجة مئوية.

إنتاج حامض الكبريتيك.

• المرحلة الأولى. فرن لاطلاق البايريت.
• 4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

العملية غير متجانسة:

• 1) طحن بيريت الحديد (البيريت)
• 2) طريقة "السرير المميع".
• 3) 800 درجة مئوية؛ إزالة الحرارة الزائدة
• 4) زيادة تركيز الأكسجين في الهواء
• المرحلة الثانية. بعد التنظيف والتجفيف والتبادل الحراري، يدخل ثاني أكسيد الكبريت إلى جهاز التلامس، حيث يتم أكسدته إلى أنهيدريد الكبريتيك (450 درجة مئوية - 500 درجة مئوية؛ المحفز V 2 O 5):
• 2SO2 + O2
• المرحلة الثالثة. برج الامتصاص:

nSO 3 + H 2 SO 4 (conc) --> (H 2 SO 4 nSO 3) (أوليوم)

لا يمكن استخدام الماء بسبب تكوين الضباب. يتم استخدام الفوهات الخزفية ومبدأ التيار المعاكس.

طلب.

يتذكر! يجب صب حامض الكبريتيك في الماء بأجزاء صغيرة وليس العكس. وإلا فقد يحدث تفاعل كيميائي عنيف يؤدي إلى حروق شديدة.

حمض الكبريتيك هو أحد المنتجات الرئيسية للصناعة الكيميائية. يتم استخدامه لإنتاج الأسمدة المعدنية (السوبر فوسفات وكبريتات الأمونيوم) والأحماض والأملاح المختلفة والأدوية والمنظفات والأصباغ والألياف الصناعية والمتفجرات. يتم استخدامه في علم المعادن (تحلل الخامات، على سبيل المثال اليورانيوم)، لتنقية المنتجات البترولية، كمجفف، إلخ.

من المهم عمليًا أن حمض الكبريتيك القوي جدًا (أكثر من 75٪) ليس له أي تأثير على الحديد. وهذا يسمح بتخزينها ونقلها في صهاريج فولاذية. على العكس من ذلك، فإن H 2 SO 4 المخفف يذيب الحديد بسهولة مع إطلاق الهيدروجين. الخصائص المؤكسدة ليست مميزة على الإطلاق.

يمتص حمض الكبريتيك القوي الرطوبة بقوة، ولذلك يستخدم غالبًا لتجفيف الغازات. فهو يزيل الماء من العديد من المواد العضوية التي تحتوي على الهيدروجين والأكسجين، وهو ما يستخدم غالبًا في التكنولوجيا. يرتبط هذا (بالإضافة إلى الخصائص المؤكسدة لـ H 2 SO 4 القوي) بتأثيره المدمر على الأنسجة النباتية والحيوانية. إذا لامس حمض الكبريتيك جلدك أو فستانك عن طريق الخطأ أثناء العمل، فيجب عليك غسله على الفور بكمية كبيرة من الماء، ثم ترطيب المنطقة المصابة بمحلول الأمونيا المخفف وشطفها مرة أخرى بالماء.

خصائص حمض الكبريتيك

حمض الكبريتيك اللامائي (مونوهيدرات) هو سائل زيتي ثقيل يمتزج مع الماء بجميع النسب، ويطلق كمية كبيرة من الحرارة. الكثافة عند 0 درجة مئوية هي 1.85 جم / سم 3. يغلي عند 296 درجة مئوية ويتجمد عند -10 درجة مئوية. يُطلق على حمض الكبريتيك ليس فقط مونوهيدرات ، ولكن أيضًا محاليله المائية () ، وكذلك محاليل ثالث أكسيد الكبريت في مونوهيدرات () ، والتي تسمى أوليوم. الزيت "يدخن" في الهواء بسبب الامتزاز منه. حمض الكبريتيك النقي عديم اللون، في حين أن حمض الكبريتيك التقني يتلون باللون الداكن بسبب الشوائب.

تعتمد الخصائص الفيزيائية لحمض الكبريتيك، مثل الكثافة ودرجة حرارة التبلور ونقطة الغليان، على تركيبته. في التين. ويبين الشكل 1 مخطط بلورة النظام. الحد الأقصى الذي يتوافق مع تكوين المركبات أو وجود الحد الأدنى يفسر بحقيقة أن درجة حرارة تبلور مخاليط مادتين أقل من درجة حرارة تبلور كل منهما.

أرز. 1

يتمتع حمض الكبريتيك 100% اللامائي بدرجة حرارة تبلور عالية نسبيًا تبلغ 10.7 درجة مئوية. لتقليل احتمالية تجميد منتج تجاري أثناء النقل والتخزين، يتم اختيار تركيز حمض الكبريتيك التقني بحيث يكون لديه درجة حرارة تبلور منخفضة بما فيه الكفاية. تنتج الصناعة ثلاثة أنواع من حامض الكبريتيك التجاري.

حمض الكبريتيك نشط للغاية. فهو يذيب أكاسيد المعادن ومعظم المعادن النقية عند درجات حرارة مرتفعة، ويحل محل الأملاح جميع الأحماض الأخرى. يتحد حمض الكبريتيك بشكل خاص مع الماء بسبب قدرته على تكوين الهيدرات. إنه يأخذ الماء من الأحماض الأخرى، ومن هيدرات الأملاح البلورية وحتى مشتقات الأكسجين من الهيدروكربونات، التي لا تحتوي على الماء في حد ذاته، ولكن الهيدروجين والأكسجين في تركيبة H:O = 2. الخشب والأنسجة النباتية والحيوانية الأخرى التي تحتوي على السليلوز، يتم تدمير النشا والسكر في حامض الكبريتيك المركز؛ يرتبط الماء بالحمض ولا يبقى سوى الكربون المشتت جيدًا من الأنسجة. في الحمض المخفف، يتحلل السليلوز والنشا لتكوين السكريات. إذا لامس حمض الكبريتيك المركز جلد الإنسان فإنه يسبب الحروق.

إن النشاط العالي لحمض الكبريتيك، بالإضافة إلى تكلفة الإنتاج المنخفضة نسبيًا، قد حدد مسبقًا النطاق الهائل والتنوع الشديد لتطبيقه (الشكل 2). من الصعب العثور على صناعة لا يتم فيها استهلاك حامض الكبريتيك أو المنتجات المصنوعة منه بكميات متفاوتة.

أرز. 2

أكبر مستهلك لحمض الكبريتيك هو إنتاج الأسمدة المعدنية: السوبر فوسفات وكبريتات الأمونيوم وغيرها. ويتم إنتاج العديد من الأحماض (مثل الفوسفوريك والخليك والهيدروكلوريك) والأملاح إلى حد كبير باستخدام حامض الكبريتيك. يستخدم حمض الكبريتيك على نطاق واسع في إنتاج المعادن غير الحديدية والنادرة. في صناعة تشغيل المعادن، يتم استخدام حمض الكبريتيك أو أملاحه لتخليل منتجات الصلب قبل الطلاء، والتعليب، والطلاء بالنيكل، والطلاء بالكروم، وما إلى ذلك. يتم إنفاق كميات كبيرة من حامض الكبريتيك على تكرير المنتجات البترولية. كما يتضمن إنتاج عدد من الأصباغ (للأقمشة)، والورنيشات والدهانات (للمباني والآلات)، والمواد الطبية وبعض المواد البلاستيكية استخدام حامض الكبريتيك. باستخدام حامض الكبريتيك والإيثيل والكحوليات الأخرى، يتم إنتاج بعض الإسترات والمنظفات الصناعية وعدد من المبيدات الحشرية لمكافحة الآفات الزراعية والأعشاب الضارة. تُستخدم المحاليل المخففة لحمض الكبريتيك وأملاحه في إنتاج الحرير الصناعي، وفي صناعة النسيج لمعالجة الألياف أو الأقمشة قبل الصباغة، وكذلك في الصناعات الخفيفة الأخرى. وفي صناعة المواد الغذائية، يستخدم حمض الكبريتيك لإنتاج النشا ودبس السكر وعدد من المنتجات الأخرى. يستخدم النقل بطاريات حمض الكبريتيك الرصاص. يستخدم حمض الكبريتيك لتجفيف الغازات وتركيز الأحماض. وأخيرا، يستخدم حمض الكبريتيك في عمليات النترات وفي إنتاج معظم المتفجرات.

الخصائص الفيزيائية والفيزيائية والكيميائية

أوليوم

تسمى محاليل SO 3 في حامض الكبريتيك، وهي تشكل مركبين H 2 SO 4 ·SO 3 وH 2 SO 4 ·2SO 3. يحتوي الزيت أيضًا على حمض البيروكبرتيك الناتج عن التفاعل:

ح 2 سو 4 + سو 3 → ح 2 ق 2 يا 7.

تزداد نقطة غليان المحاليل المائية لحمض الكبريتيك مع زيادة تركيزه وتصل إلى الحد الأقصى عند محتوى 98.3٪ H2SO4.

خواص المحاليل المائية لحمض الكبريتيك والزيت

المحتوى٪ بالوزن		الكثافة عند 20 درجة مئوية، جم/سم3	درجة حرارة التبلور، درجة مئوية	نقطة الغليان، درجة مئوية
H2SO4	SO 3 (مجاني)
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

تنخفض درجة غليان الزيت مع زيادة محتوى SO 3. مع زيادة تركيز المحاليل المائية لحمض الكبريتيك، يتناقص إجمالي ضغط البخار فوق المحاليل ويصل إلى الحد الأدنى عند محتوى 98.3% H2SO4. ومع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكبريت في الزيت، يزداد ضغط البخار الإجمالي فوقه. يمكن حساب ضغط البخار فوق المحاليل المائية لحمض الكبريتيك والزيت باستخدام المعادلة:

إل جي ص(باسكال) = أ - ب/ ت + 2,126,

تعتمد قيم المعاملين A و B على تركيز حامض الكبريتيك. يتكون البخار فوق المحاليل المائية لحمض الكبريتيك من خليط من بخار الماء H2SO4 وSO3، ويختلف تركيب البخار عن تركيب السائل عند جميع تراكيز حامض الكبريتيك ماعدا التركيز المقابل له.

مع زيادة درجة الحرارة، تفكك H 2 SO 4 ↔ H 2 O + SO 3 - يزيد سمعادلة الاعتماد على درجة الحرارة لثابت التوازن ln كع = 14.74965 - 6.71464ln(298/ ت) - 8.10161 10 4 ت² - 9643.04/ ت- 9.4577·10 -3 ت+ 2.19062·10 -6 ت². عند الضغط الطبيعي، درجة التفكك هي: 10 -5 (373 كلفن)، 2.5 (473 كلفن)، 27.1 (573 كلفن)، 69.1 (673 كلفن). يمكن تحديد كثافة حمض الكبريتيك 100% بالمعادلة: د= 1.8517 − 1.1·10 -3 ر+ 2·10 -6 ر² جم/سم3. مع زيادة تركيز محاليل حامض الكبريتيك، تنخفض قدرتها الحرارية وتصل إلى الحد الأدنى لحمض الكبريتيك 100٪، وتزداد السعة الحرارية للزيت مع زيادة محتوى ثاني أكسيد الكبريت.

مع زيادة التركيز وانخفاض درجة الحرارة، تنخفض الموصلية الحرارية π: α = 0.518 + 0.0016 ر - (0,25 + ر/1293)· مع/100، حيث مع-تركيز حامض الكبريتيك، في٪. Oleum H 2 SO 4 · SO 3 لديه أقصى لزوجة مع زيادة درجة الحرارة، تنخفض η. تكون المقاومة الكهربائية لحمض الكبريتيك في حدها الأدنى عند التركيزات 30 و92% H2SO4 والحد الأقصى عند التركيزات 84 و99.8% H2SO4. بالنسبة للزيت، يكون الحد الأدنى ρ بتركيز 10% SO 3. مع زيادة درجة الحرارة، يزيد ρ حمض الكبريتيك. ثابت العزل الكهربائي لحمض الكبريتيك 100% 101 (298.15 كلفن)، 122 (281.15 كلفن)؛ 6.12، 5.33؛ يختلف معامل انتشار بخار حامض الكبريتيك في الهواء حسب درجة الحرارة؛ د= 1.67·10 -5 ت 3/2 سم²/ثانية.

الخواص الكيميائية

حمض الكبريتيك هو عامل مؤكسد قوي إلى حد ما، خاصة عند تسخينه؛ يتأكسد HI وجزئيًا HBr ليحرر، إلى CO 2، - إلى SO 2، ويؤكسد العديد من المعادن (، وما إلى ذلك). في هذه الحالة، يتم تقليل حمض الكبريتيك إلى SO 2، وبواسطة أقوى عوامل الاختزال - إلى S وH 2 S. يتم تقليل H 2 SO 4 المركز جزئيًا بواسطة H 2. ولهذا السبب، لا يمكن استخدامه لتجفيفه. يتفاعل H 2 SO 4 المخفف مع جميع المعادن الموجودة في سلسلة الجهد الكهروكيميائي على يسار الهيدروجين، ويطلق H 2 . الخصائص المؤكسدة للـ H2SO4 المخفف غير معهود. يعطي حامض الكبريتيك سلسلتين من الأملاح: متوسطة - كبريتات وحمضية - كبريتات، وكذلك استرات. بيروكسومونوسولفور معروف (أو) H 2 SO 5؛ وأحماض بيروكسوديكبريتات H2S2O8.

طلب

يستخدم حمض الكبريتيك:

• في إنتاج الأسمدة المعدنية.
• كما المنحل بالكهرباء في بطاريات الرصاص.
• للحصول على الأحماض والأملاح المعدنية المختلفة،
• في إنتاج الألياف الكيماوية والأصباغ والمواد المكونة للدخان والمتفجرات،
• في النفط وأشغال المعادن والنسيج والجلود وغيرها من الصناعات.
• في صناعة المواد الغذائية يتم استخدامه على النحو ( E513).
• في التخليق العضوي الصناعي في التفاعلات:
  • الجفاف (إنتاج الاسترات)؛
  • الترطيب (