Sulfat kislota: formulasi va kimyoviy xossalari

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-02 17:58

Insonga ma'lum bo'lgan birinchi mineral kislotalardan biri sulfat yoki sulfatdir. Nafaqat uning o'zi, balki uning ko'plab tuzlari qurilishda, tibbiyotda, oziq-ovqat sanoatida va texnik maqsadlarda ishlatilgan. Hozircha bu borada hech narsa o'zgarmadi. Sulfat kislotaga ega bo'lgan bir qator xususiyatlar uni kimyoviy sintezda ajralmas holga keltiradi. Bundan tashqari, uning tuzlari kundalik hayot va sanoatning deyarli barcha sohalarida qo'llaniladi. Shuning uchun biz bu nima ekanligini va namoyon bo'lgan xususiyatlarning xususiyatlari qanday ekanligini batafsil ko'rib chiqamiz.

Har xil nomlar

Bu moddaning juda ko'p nomlari borligidan boshlaylik. Ular orasida ratsional nomenklatura bo'yicha shakllanganlari ham, tarixan rivojlanganlari ham bor. Shunday qilib, bu ulanish quyidagicha belgilanadi:

• sulfat kislota;
• vitriol;
• sulfat kislota;
• oleum.

Garchi "oleum" atamasi ushbu moddaga unchalik mos kelmasa ham, chunki u sulfat kislota va yuqori oltingugurt oksidi aralashmasidir -SO_3.

Sulfat kislotasi: formulasi va molekulyar tuzilishi

Kimyoviy qisqartma nuqtai nazaridan ushbu kislota formulasini quyidagicha yozish mumkin: H₂SO_{4. Shubhasiz, molekula ikkita vodorod kationi va kislotali qoldiqning anioni - zaryadi 2+ sulfat ionidan iborat.}

Bu holda molekula ichida quyidagi bogʻlanishlar taʼsir qiladi:

• oltingugurt va kislorod orasidagi kovalent qutb;
• vodorod va kislota qoldig'i o'rtasida kuchli qutbli kovalent SO_4.

Oltingugurt 6 ta juftlanmagan elektronga ega boʻlib, ikkita kislorod atomi bilan ikkita qoʻsh bogʻ hosil qiladi. Yana ikkitasi bilan - bitta, va ular, o'z navbatida, vodorodlar bilan bitta. Natijada, molekulaning tuzilishi uning etarlicha kuchli bo'lishiga imkon beradi. Shu bilan birga, vodorod kationi juda harakatchan va osongina chiqib ketadi, chunki oltingugurt va kislorod ancha elektronegativdir. Elektron zichligini o'zlariga tortib, ular vodorodni qisman musbat zaryad bilan ta'minlaydilar, ular ajratilganda to'la bo'ladi. H+ bo'lgan kislotali eritmalar shunday hosil bo'ladi.

Agar birikmadagi elementlarning oksidlanish darajalari haqida gapiradigan boʻlsak, formulasi H₂SO_{4 boʻlgan sulfat kislota., ularni osongina hisoblash imkonini beradi: vodorod +1, kislorod -2, oltingugurt +6.}

Har qanday molekuladagi kabi umumiy zaryad nolga teng.

Kashfiyot tarixi

Sulfat kislotasi qadim zamonlardan beri odamlarga ma'lum. Hatto alkimyogarlar ham turli vitriollarni k altsiylash orqali uni qanday olishni bilishgan. Bilan9-asrda odamlar ushbu moddani qabul qilishgan va ishlatishgan. Keyinchalik Evropada Albert Magnus temir sulfatning parchalanishidan kislota olishni o'rgandi.

Biroq usullarning hech biri foyda keltirmadi. Keyin sintezning kamerali versiyasi ma'lum bo'ldi. Buning uchun oltingugurt va nitrat yondirildi va chiqarilgan bug'lar suv bilan so'riladi. Natijada sulfat kislota hosil bo'ldi.

Keyinchalik ham inglizlar ushbu moddani olishning eng arzon usulini topishga muvaffaq boʻlishdi. Buning uchun pirit ishlatilgan - FeS_{2, temir piritlari. Uning qovurishi va keyinchalik kislorod bilan o'zaro ta'siri hali ham sulfat kislota sintezining eng muhim sanoat usullaridan birini tashkil qiladi. Bunday xomashyolar katta hajmdagi ishlab chiqarish uchun arzonroq, arzonroq va sifatliroqdir.}

Jismoniy xususiyatlar

Sulfat kislotani boshqalardan ajratib turadigan bir nechta parametrlar, jumladan tashqi ko'rsatkichlar mavjud. Uning fizik xususiyatlarini bir nechta nuqtalarda tasvirlash mumkin:

1. Standart sharoitda suyuqlik.
2. Konsentrlangan holatda u og'ir, yog'li bo'lib, u "vitriol" nomini oldi.
3. Materiya zichligi - 1,84 g/sm3.
4. Rang yoki hid yoʻq.
5. Uning ta'mi aniq "mis".
6. Suvda juda yaxshi eriydi, deyarli cheksiz.
7. Gigroskopik, toʻqimalardan erkin va bogʻlangan suvni ushlab turishga qodir.
8. Uchuvchi emas.
9. Qaynash nuqtasi - 296oC.
10. 10 da erish, 3oC.

Ushbu birikmaning eng muhim xususiyatlaridan biri bu katta miqdordagi issiqlikni chiqarish bilan hidratlanish qobiliyatidir. Shuning uchun, hatto maktab skameykasidan ham, bolalarga kislotaga suv qo'shish mumkin emas, balki aksincha, o'rgatiladi. Axir, suv zichligi engilroq, shuning uchun u sirtda to'planadi. Agar u to'satdan kislotaga qo'shilsa, eritma reaktsiyasi natijasida shunchalik katta energiya ajralib chiqadiki, suv qaynaydi va xavfli moddaning zarralari bilan birga sachra boshlaydi. Bu qoʻl terisining kuchli kimyoviy kuyishiga olib kelishi mumkin.

Shuning uchun kislotani suvga yupqa oqim bilan quyish kerak, keyin aralashma juda qiziydi, lekin qaynab ketmaydi, ya'ni suyuqlik ham sachraydi.

Kimyoviy xossalari

Kimyo nuqtai nazaridan, bu kislota juda kuchli, ayniqsa konsentrlangan eritma bo'lsa. U ikki asosli, shuning uchun u gidrosulfat va sulfat anionlarini hosil qilish bilan bosqichma-bosqich ajraladi.

Umuman olganda, uning turli birikmalar bilan o'zaro ta'siri ushbu moddalar sinfiga xos bo'lgan barcha asosiy reaktsiyalarga mos keladi. Biz sulfat kislota ishtirok etadigan bir nechta tenglamalarga misollar keltirishimiz mumkin. Kimyoviy xossalari uning o'zaro ta'sirida namoyon bo'ladi:

• tuzlar;
• metall oksidlari va gidroksidlari;
• amfoter oksidlar va gidroksidlar;
• metalllar vodorodgacha boʻlgan kuchlanishlar qatorida.

Bbunday o'zaro ta'sirlar natijasida deyarli barcha hollarda ma'lum kislota (sulfatlar) yoki kislotali tuzlar (gidrosulfatlar) ning o'rta tuzlari hosil bo'ladi.

Alohida xususiyat, shuningdek, odatdagi sxema bo'yicha metallar bilan Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ faqat ma'lum moddaning eritmasi, ya'ni suyultirilgan kislota reaksiyaga kirishadi. Agar biz konsentrlangan yoki yuqori darajada to'yingan (oleum) olsak, u holda o'zaro ta'sir mahsulotlari butunlay boshqacha bo'ladi.}

Sulfat kislotaning maxsus xossalari

Bularga faqat konsentrlangan eritmalarning metallar bilan oʻzaro taʼsiri kiradi. Shunday qilib, bunday reaktsiyalarning butun printsipini aks ettiruvchi ma'lum bir sxema mavjud:

1. Agar metall faol bo'lsa, natijada vodorod sulfidi, tuz va suv hosil bo'ladi. Ya'ni oltingugurt -2 ga kamayadi.
2. Agar metall o'rtacha faollikka ega bo'lsa, natijada oltingugurt, tuz va suv olinadi. Ya'ni, sulfat ionining erkin oltingugurtga qaytarilishi.
3. Reaktivligi past metallar (vodoroddan keyin) - oltingugurt dioksidi, tuz va suv. Oksidlanish holatidagi oltingugurt +4.

Shuningdek, sulfat kislotaning maxsus xossalari ayrim nometallarni eng yuqori oksidlanish darajasigacha oksidlash va murakkab birikmalar bilan reaksiyaga kirishish va ularni oddiy moddalargacha oksidlash qobiliyatidir.

Sanoatda olish usullari

Sulfat kislota olish uchun sulfat jarayoni ikkita asosiy turdan iborat:

• kontakt;
• minora.

Ikkalasi ham eng keng tarqalgan usullardirdunyoning barcha mamlakatlarida sanoat. Birinchi variant xom ashyo sifatida temir pirit yoki oltingugurt piritidan foydalanishga asoslangan - FeS_{2. Hammasi bo'lib uchta bosqich mavjud:}

1. Yonish mahsuloti sifatida oltingugurt dioksidi hosil bo'lgan xom ashyoni qovurish.
2. Ushbu gazni vanadiy katalizatori orqali kislorod orqali sulfat angidrid hosil qilish uchun oʻtkazish - SO_3.
3. Asorbsion minorada angidrid sulfat kislota eritmasida yuqori konsentratsiyali eritma - oleum hosil bo`lgan holda eritiladi. Juda og'ir yog'li quyuq suyuqlik.

Ikkinchi variant amalda bir xil, ammo katalizator sifatida azot oksidlari ishlatiladi. Mahsulot sifati, tannarxi va energiya sarfi, xom ashyoning tozaligi, mahsuldorlik kabi parametrlar nuqtai nazaridan birinchi usul samaraliroq va maqbuldir, shuning uchun u ko'proq qo'llaniladi.

Laboratoriya sintezi

Agar laboratoriya tadqiqotlari uchun oz miqdorda sulfat kislota olish zarur boʻlsa, unda vodorod sulfidining past faol metallar sulfatlari bilan oʻzaro taʼsir qilish usuli eng mos keladi.

Bu hollarda qora metallar sulfidlari hosil boʻladi, qoʻshimcha mahsulot sifatida sulfat kislota hosil boʻladi. Kichik tadqiqotlar uchun bu variant mos keladi, ammo bunday kislota tozaligi bilan farq qilmaydi.

Shuningdek, laboratoriyada siz sulfat eritmalariga sifatli reaksiya o'tkazishingiz mumkin. Eng keng tarqalgan reagent bariy xloriddir, chunki Ba²⁺ ioni bilan birgasulfat anioni oq cho'kmaga tushadi - barit suti: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

Eng keng tarqalgan tuzlar

Sulfat kislotasi va u hosil qiladigan sulfatlar ko'plab sanoat va uy xo'jaliklarida, jumladan oziq-ovqat sanoatida muhim birikmalardir. Sulfat kislotaning eng keng tarqalgan tuzlari:

1. Gips (alabaster, selenit). Kimyoviy nomi suvli k altsiy sulfat kristalli hidratdir. Formula: CaSO_{4. Qurilishda, tibbiyotda, sellyuloza va qog'ozda, zargarlik buyumlarida ishlatiladi.}
2. Barit (ogʻir shpat). bariy sulfat. Eritmada u sutli cho'kmadir. Qattiq shaklda - shaffof kristallar. Optik asboblarda, rentgen nurlarida, izolyatsion qoplamada ishlatiladi.
3. Mirabilit (Glauber tuzi). Kimyoviy nomi - natriy sulfat dekahidrat. Formula: Na₂SO₄10H_{2O. Tibbiyotda laksatif sifatida ishlatiladi.}

Tuzlarga amaliy ahamiyatga ega boʻlgan koʻplab misollar mavjud. Biroq, yuqorida tilga olinganlar eng keng tarqalgan.

Sulfat liyozi

Bu modda yog'ochni, ya'ni tsellyulozani issiqlik bilan ishlov berish natijasida hosil bo'lgan eritmadir. Ushbu birikmaning asosiy maqsadi uning asosida sulfatli sovunni cho'ktirish orqali olishdir. Sulfat suyuqligining kimyoviy tarkibi quyidagicha:

• lignin;
• gidroksi kislotalar;
• monosaxaridlar;
• fenollar;
• qatron;
• uchuvchi va yog 'kislotalari;
• sulfidlar, xloridlar, karbonatlar va natriy sulfatlari.

Ushbu moddaning ikkita asosiy turi mavjud: oq va qora sulfat suyuqligi. Oq rang tsellyuloza va qog'oz sanoatiga ketadi, qora rang esa sanoatda sulfatli sovun ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Asosiy ilovalar

Yillik sulfat kislota ishlab chiqarish yiliga 160 million tonnani tashkil qiladi. Bu juda muhim ko'rsatkich bo'lib, bu birikmaning ahamiyati va tarqalishini ko'rsatadi. Sulfat kislotasidan foydalanish zarur bo'lgan bir nechta sanoat va joylar mavjud:

1. Elektrolit sifatidagi batareyalarda, ayniqsa qoʻrgʻoshinlarda.
2. Sulfatli oʻgʻitlar ishlab chiqariladigan zavodlarda. Ushbu kislotaning asosiy qismi o'simliklar uchun mineral o'g'itlar ishlab chiqarish uchun maxsus ishlatiladi. Shuning uchun sulfat kislota ishlab chiqarish va o'g'it ishlab chiqarish zavodlari ko'pincha yonma-yon quriladi.
3. Oziq-ovqat sanoatida E513 kodi bilan ko'rsatilgan emulsifikator sifatida.
4. Koʻp organik sintezlarda suvsizlantiruvchi vosita, katalizator sifatida. Shunday qilib portlovchi moddalar, qatronlar, tozalash va yuvish vositalari, neylonlar, polipropilen va etilen, bo'yoqlar, kimyoviy tolalar, efirlar va boshqa birikmalar olinadi.
5. Suvni tozalash va distillangan suv tayyorlash uchun filtrlarda ishlatiladi.
6. Rudadan noyob elementlarni olish va qayta ishlashda foydalaniladi.

Shuningdek, juda ko'p moychechakkislota laboratoriya tadqiqotiga boradi va u erda mahalliy usullar bilan olinadi.