Herhangi bir asit, molekülünde bir veya daha fazla hidrojen atomu ve bir asit kalıntısı içeren karmaşık bir maddedir.
Sülfürik asidin formülü H2SO4'tür. Sonuç olarak, sülfürik asit molekülü iki hidrojen atomu ve asidik kalıntı SO4 içerir.
Sülfürik asit, kükürt oksit suyla reaksiyona girdiğinde oluşur
SO3+H2O -> H2SO4
Saf %100 sülfürik asit (monohidrat), ekşi bir "bakır" tadı olan, yağ gibi viskoz, renksiz ve kokusuz, ağır bir sıvıdır. Zaten +10 °C sıcaklıkta sertleşir ve kristalimsi bir kütleye dönüşür.
Konsantre sülfürik asit yaklaşık %95 H2SO4 içerir. Ve –20°C'nin altındaki sıcaklıklarda sertleşir.
Su ile etkileşim
Sülfürik asit suda iyi çözünür ve onunla herhangi bir oranda karışır. Bu, büyük miktarda ısı açığa çıkarır.
Sülfürik asit havadaki su buharını emebilir. Bu özellik endüstride gazları kurutmak için kullanılır. Gazlar sülfürik asitli özel kaplardan geçirilerek kurutulur. Elbette bu yöntem yalnızca kendisiyle reaksiyona girmeyen gazlar için kullanılabilir.
Sülfürik asidin başta karbonhidratlar olmak üzere birçok organik maddeyle temas ettiğinde bu maddelerin kömürleştiği bilinmektedir. Gerçek şu ki, su gibi karbonhidratlar hem hidrojen hem de oksijen içerir. Sülfürik asit bu elementleri onlardan uzaklaştırır. Geriye kalan ise kömür.
Sulu bir H2SO4 çözeltisinde turnusol ve metil turuncu göstergeleri kırmızıya döner, bu da bu çözeltinin ekşi bir tada sahip olduğunu gösterir.
Metallerle etkileşim
Diğer herhangi bir asit gibi, sülfürik asit de molekülündeki hidrojen atomlarını metal atomlarıyla değiştirme yeteneğine sahiptir. Hemen hemen tüm metallerle etkileşime girer.
Seyreltilmiş sülfürik asit sıradan bir asit gibi metallerle reaksiyona girer. Reaksiyon sonucunda asidik kalıntı SO4 ve hidrojen içeren bir tuz oluşur.
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
A konsantre sülfürik asitçok güçlü bir oksitleyici ajandır. Gerilim serisindeki konumlarına bakılmaksızın tüm metalleri oksitler. Ve metallerle reaksiyona girdiğinde kendisi SO2'ye indirgenir. Hidrojen açığa çıkmaz.
Сu + 2 H2SO4 (kons.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Zn + 2 H2SO4 (kons) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Ancak altın, demir, alüminyum ve platin grubu metaller sülfürik asitte oksitlenmez. Bu nedenle sülfürik asit çelik tanklarda taşınır.
Bu tür reaksiyonlar sonucunda elde edilen sülfürik asit tuzlarına sülfat adı verilir. Renksizdirler ve kolayca kristalleşirler. Bazıları suda oldukça çözünür. Yalnızca CaSO4 ve PbSO4 az çözünür. BaSO4 suda hemen hemen çözünmez.
Bazlarla etkileşim
Asitler ve bazlar arasındaki reaksiyona nötrleşme reaksiyonu denir. Sülfürik asidin nötralizasyon reaksiyonu sonucunda, asit artığı SO4 ve su H2O'yu içeren bir tuz oluşur.
Sülfürik asit nötralizasyon reaksiyonlarına örnekler:
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O
H2SO4 + CaOH = CaSO4 + 2 H2O
Sülfürik asit, hem çözünür hem de çözünmeyen bazlarla nötrleştirme ile reaksiyona girer.
Sülfürik asit molekülünde iki hidrojen atomu bulunduğundan ve onu nötralize etmek için iki baz gerektiğinden dibazik asit olarak sınıflandırılır.
Bazik oksitlerle etkileşim
Okul kimya dersinden oksitlerin, biri oksidasyon durumunda -2 olan oksijen olan iki kimyasal element içeren karmaşık maddeler olduğunu biliyoruz. Bazik oksitlere 1, 2 ve bazı 3 değerlik metallerin oksitleri denir. Bazik oksit örnekleri: Li2O, Na2O, CuO, Ag2O, MgO, CaO, FeO, NiO.
Sülfürik asit, nötrleştirme reaksiyonunda bazik oksitlerle reaksiyona girer. Bu reaksiyon sonucunda bazlarla reaksiyonda olduğu gibi tuz ve su oluşur. Tuz, asit kalıntısı SO4'ü içerir.
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Tuzlarla etkileşim
Sülfürik asit, zayıf veya uçucu asitlerin tuzlarıyla reaksiyona girerek bu asitleri onlardan uzaklaştırır. Bu reaksiyonun sonucunda, SO4 asidik kalıntısına sahip bir tuz ve bir asit oluşur.
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl
Sülfürik asit ve bileşiklerinin uygulanması
Baryum lapası BaSO4, X ışınlarını engelleme yeteneğine sahiptir. Radyologlar insan vücudunun içi boş organlarını bununla doldurarak inceliyorlar.
Tıp ve inşaatta doğal alçı CaSO4 * 2H2O ve kalsiyum sülfat kristalin hidrat yaygın olarak kullanılmaktadır. Glauber tuzu Na2SO4 * 10H2O tıpta ve veterinerlikte, kimya endüstrisinde soda ve cam üretiminde kullanılır. Bakır sülfat CuSO4 * 5H2O, onu zararlılarla ve bitki hastalıklarıyla mücadele etmek için kullanan bahçıvanlar ve tarım uzmanları tarafından bilinmektedir.
Sülfürik asit çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır: kimya, metal işleme, petrol, tekstil, deri ve diğerleri.
Metalli asit bu bileşik sınıflarına özgüdür. Seyri sırasında hidrojen protonu indirgenir ve asit anyonuyla birlikte bir metal katyonuyla değiştirilir. Bu prensibe uymayan çeşitli etkileşim türleri olmasına rağmen, bu, tuz üreten bir reaksiyonun bir örneğidir. Redoks reaksiyonları olarak ilerlerler ve hidrojen salınımına eşlik etmezler.
Asitlerin metallerle reaksiyon prensipleri
Metalle yapılan tüm reaksiyonlar tuz oluşumuna yol açar. Bunun tek istisnası, belki de asil bir metalin kral suyu ile reaksiyonu, hidroklorik bir karışım ve asitlerin metallerle diğer herhangi bir etkileşiminin bir tuzun oluşumuna yol açmasıdır. Asit ne konsantre sülfürik ne de nitrik değilse, ürün olarak moleküler hidrojen açığa çıkar.
Ancak konsantre sülfürik asit reaksiyona girdiğinde metallerle etkileşim, oksidasyon-indirgeme prosesi prensibine göre ilerler. Bu nedenle, tipik metaller ve güçlü inorganik asitler arasındaki iki tür etkileşim deneysel olarak tanımlanmıştır:
- metallerin seyreltik asitlerle etkileşimi;
- konsantre asit ile etkileşim.
Birinci tip reaksiyonlar herhangi bir asitle meydana gelir. Tek istisna konsantre ve herhangi bir konsantrasyondaki nitrik asittir. İkinci tipe göre reaksiyona girerler ve kükürt ve nitrojenin indirgenmesiyle oluşan tuzların ve ürünlerin oluşumuna yol açarlar.
Asitlerin metallerle tipik etkileşimleri
Standart elektrokimyasal seride hidrojenin solunda yer alan metaller, nitrik asit dışında değişen konsantrasyonlardaki diğer asitlerle reaksiyona girerek bir tuz oluşturur ve moleküler hidrojeni açığa çıkarır. Elektronegatiflik serisinde hidrojenin sağında yer alan metaller yukarıdaki asitlerle reaksiyona giremez ve konsantrasyonuna bakılmaksızın yalnızca nitrik asit, konsantre sülfürik asit ve kral suyu ile etkileşime girer. Bu asitler ve metaller arasındaki tipik bir reaksiyondur.
Metallerin konsantre sülfürik asitle reaksiyonları
Seyreltik nitrik asitle reaksiyonlar
Seyreltik nitrik asit, hidrojenin solunda ve sağında bulunan metallerle reaksiyona girer. Aktif metallerle reaksiyon sırasında, hemen çözünen ve nitrat anyonuyla reaksiyona girerek başka bir tuz oluşturan amonyak oluşur. Asit, moleküler nitrojeni açığa çıkarmak için orta aktiviteye sahip metallerle reaksiyona girer. Düşük aktif olanlarda reaksiyon, iki değerlikli nitrojen oksit salınımıyla ilerler. Çoğu zaman, bir reaksiyonda birkaç kükürt indirgeme ürünü oluşturulur. Reaksiyon örnekleri aşağıdaki grafik ekte verilmiştir.
Konsantre nitrik asitle reaksiyonlar
Bu durumda nitrojen aynı zamanda oksitleyici bir madde olarak da görev yapar. Tüm reaksiyonlar, bir tuzun oluşması ve redoks reaksiyonlarının serbest bırakılmasıyla sona erer. Redoks reaksiyonlarının akışına ilişkin şemalar, grafiksel ekte önerilmektedir. Bu durumda düşük aktif elementlerle reaksiyon özel ilgiyi hak ediyor. Asitlerin metallerle bu etkileşimi spesifik değildir.
Metallerin reaktivitesi
Birkaç inert madde olmasına rağmen metaller asitlerle oldukça kolay reaksiyona girer. Bunlar aynı zamanda yüksek standartta elektrokimyasal potansiyele sahip elementlerdir. Bu göstergeye dayanarak oluşturulan çok sayıda metal vardır. Elektronegatiflik serisi denir. Metal, içindeki hidrojenin solundaysa seyreltik asitle reaksiyona girebilir.
Tek bir istisna vardır: Demir ve alüminyum, yüzeylerinde 3 değerlikli oksitlerin oluşması nedeniyle ısıtılmadan asitle reaksiyona giremez. Karışım ısıtılırsa, metal oksit filmi başlangıçta reaksiyona girer ve daha sonra kendisi asit içinde çözünür. Elektrokimyasal aktivite serisinde hidrojenin sağında yer alan metaller, seyreltik sülfürik asit de dahil olmak üzere inorganik asitle reaksiyona giremez. Kuralın iki istisnası vardır: bu metaller konsantre ve seyreltik nitrik asit ve kral suyu içinde çözünür. İkincisinde yalnızca rodyum, rutenyum, iridyum ve osmiyum çözülemez.
Bu 269,2 ºС'dir ve ortam sıcaklığında (20°) özgül yoğunluk 1,83 g/ml'dir - bu sülfürik asittir. Bu maddenin erime noktası sadece 10.3ºС'dir.
Konsantrasyon seviyesi büyük ölçüde kimya ve endüstriyel üretimde kullanımında belirleyici faktördür. Kural olarak, konsantrasyon seviyelerinin iki ana geleneksel bölümü ayırt edilir, ancak kesinlikle bilimsel anlamda aralarında sayısal bir çizgi çizmek imkansızdır. Bu sınıflandırmaya göre seyreltik sülfürik asit ve konsantre sülfürik asit ayırt edilir.
Demir, çinko, magnezyum gibi birçok metalle etkileşime giren bu madde, reaksiyon sırasında hidrojen açığa çıkarır. Örneğin demir ile etkileşime girdiğinde formülü şu şekilde yazılan bir reaksiyon meydana gelir: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2. Özellikleri onu güçlü bir oksitleyici madde olarak karakterize eden seyreltik sülfürik asidin pratikte düşük aktiviteye sahip metallerle (bakır, gümüş, altın) etkileşime girmediği unutulmamalıdır.
Güçlü bir oksitleyici madde olan bu bileşik, çok geniş bir metal listesini oksitleme yeteneğine sahiptir; bu özellik, endüstriyel üretimin çeşitli alanlarında yaygın kullanımını belirler.
Kural olarak, magnezyum veya sodyum gibi kimyasal olarak aktif maddelerle reaksiyona girdiğinde redoks reaksiyonunun sonucu (IV) olur ve eğer bu aktif maddeler metal ise, reaksiyon hidrojen sülfür (H2S) ve kükürt (S) üretir. ). Bu aktif metaller kalsiyum, potasyum, daha önce bahsedilen magnezyum ve diğerleri olabilir.
Susuz veya aynı zamanda yüksek konsantrasyonlu sülfürik asit olarak da adlandırıldığı gibi, metallerle, örneğin demirle zayıf veya pratik olarak etkileşime girmez, çünkü demir son derece düşük bir kimyasal aktiviteye sahiptir. Etkileşimlerinin sonucu, yalnızca kimyasal bileşimi oksitler içeren, dayanıklı bir filmin demir içeren bir alaşımın yüzeyinde oluşması olabilir. Bunun nedeni, seyreltilmiş sülfürik asidin ve daha da konsantre olmasının esas olarak metallerden yapılmış kaplarda depolanması ve taşınmasıdır: titanyum, alüminyum, nikel.
Bu madde metal olmayanları oksitleyebilir ve hatta indirgeyici maddeler gibi karmaşık maddelerle reaksiyonlar sırasında oksitleyici özelliklerini sergileyebilir. Bu tür reaksiyonların ortaya çıkmasının doğası, her özel durumda seyreltik sülfürik asidin sahip olduğu konsantrasyon derecesine göre belirlenir. Öte yandan bu madde, konsantrasyon düzeyi ne olursa olsun, diğer asitlerin sahip olduğu birçok karakteristik özelliğe sahiptir. Örneğin oksitlerle etkileşime girerek tuzların salınmasına yol açabilir. Aynı şey hidroksitlerle etkileşime girdiğinde de olur. Ek olarak, seyreltilmiş H2SO4, diğer maddelerle etkileşime girdiğinde yalnızca kendine özgü bazı özellikleri de oluşturan dibazik bir bileşiktir. Önemli olan, bu etkileşimlerin bir sonucu olarak iki tür tuzun oluşmasıdır: orta (konsantre asit için) tuzlar - sülfatlar ve seyreltik asit için - hidrosülfatlar.
Daha önce de belirtildiği gibi seyreltik sülfürik asit, kimya endüstrisinde önemli ve yaygın olarak kullanılan bir üründür. Diğer endüstriyel alanlardaki uygulamalar da çok yönlüdür. Bu nedenle suni liflerin ve çeşitli plastik türlerinin, mineral gübrelerin ve boyaların üretiminde kullanılır. Asidin özellikleri imalatta talep görmektedir. Metalurjik üretimde vazgeçilmezdir ve aynı zamanda gaz kurutucu olarak da yaygın olarak kullanılır.
Sülfürik asit türevleri - sülfatlar - tarımda, sanayide - boya, kağıt, kauçuk, alçı taşı ve çok daha fazlasının üretiminde aktif olarak kullanılmaktadır.
Sayfa 2
Seyreltik sülfürik asit, suda az çözünen basit anyon asitlerin üretilmesi için uygundur.
Benzensülfonik asidin benzen ile uzaklaştırıldığı seyreltik sülfürik asit, sülfürik anhidritin eklenmesi sonucunda tekrar konsantre edilir. Benzen ekstraktı damıtılır ve benzen döngüye geri döndürülür. Damıtma artığı oldukça saf benzensülfonik asittir. Bu yöntemle sülfürik asit kullanımı en iyisidir. Dezavantajı yetersiz ısı dengesi ve uzun reaksiyon süresidir. İşlem basınç altında, yüksek sıcaklıklarda yapıldığında ve sülfürik asit reaksiyon aparatlarında konsantre edildiğinde bu yöntem ekonomik hale gelebilmektedir.
Seyreltik sülfürik asit, elektrot potansiyeli p 0 olan metallerle reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarır.
Seyreltik sülfürik asidin bakır sülfürler üzerinde hiçbir etkisi yoktur, bu nedenle önemli miktarda bakır sülfür mineralleri içeren cevherin doğrudan sülfürik asitle liçi yapılması kârsızdır. Demir sülfat, bakır sülfür mineralleri için bir çözücüdür.
Seyreltik sülfürik asit, H'nin H2'ye indirgenmesiyle metalleri çözme yeteneği dışında oksitleyici özellikler sergilemez (bkz. Bölüm. Birçok organik bileşik, sıcak konsantre sülfürik asit tarafından kısmen veya tamamen oksitlenir. Sülfürik asidin özellikleri şunlardır: bölümünde anlatılmıştır.
Seyreltik sülfürik asidin, konsantre sülfürik asitten farklı olarak metalik bakır üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur. Sülfürik asit ne kadar seyreltilirse aralarındaki etkileşim o kadar az fark edilir. Bu fenomen, seyreltik sülfürik asidin oksitleyici özelliklerinin olmayışı ile açıklanmaktadır.
Organik safsızlıklardan arındırılmış seyreltik sülfürik asit, alkali fabrika atık suyunu kısmen nötralize etmenin yanı sıra, çimento üretiminde kullanılan granülat veya bitüm ve tuğla üretiminde dolgu maddesi olarak kullanılan toz haline getirilmiş hidrofobik ürün veya alçıtaşı üretmek için sönmemiş kirecin yanı sıra kısmen kullanılabilir. inşaat, metalurji, tıp gibi birçok endüstride sınırsız talebe sahiptir.
Seyreltik sülfürik asit, kalay metali ile ısıtıldığında hidrojen açığa çıkarır ve kalay sülfat oluşturur.
Seyreltik sülfürik asit iyodürlerle reaksiyona girmez. Konsantre sülfürik asidin elementel iyot üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
Seyreltik sülfürik asit (%10'dan fazla H2SO4) ahşabı önemli ölçüde tahrip eder. Konsantre sülfürik asit çözeltilerinde odun kömürleşir. Yüksek sıcaklıklarda seyreltik sülfürik asit bile ahşabı tahrip ederek hidrolize olmasına neden olur. Ahşap nitrik asitte stabil değildir. Normal sıcaklıklarda seyreltik hidroklorik asit (%10 HC1) çözeltilerinin ahşap üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Ahşap, hidroflorik asitle ilgili olarak yaklaşık olarak aynı şekilde davranır.