Серная кислота - формула, свойства и уравнения реакций

Словосочетание «серная кислота» у не химиков вызывает неприятные ассоциации. Угроза «плеснуть в лицо кислотой» распространена среди неуравновешенных людей и подразумевает обычно именно этот грозный реагент. Как один из агрессивных и распространенных.

Но чаще ожоги случаются при неправильном обращении. При разбавлении следует кислоту медленно лить в воду, непрерывно помешивая. Реакция выраженно экзотермическая, если делать наоборот, вода закипает и разбрызгивается вместе с опасным веществом. А так более плотный химикат тонет без угрозы для человека.

Попадание на кожу чревато тяжкими, с трудом заживающими, ожогами. Пары и воздушные взвеси опасны поражением глаз и слизистых. Вызывают угрожающие здоровью отеки гортани, легких. Смертельный яд. Для летального исхода при приеме внутрь достаточно 5 мг.

Физические свойства

Концентрированная, представляет собой густую неокрашенную жидкость без запаха. С характерными примесями – желтоватая, иногда с бурым оттенком. Не летуча. С водой смешивается и реагирует с образованием гидратов в любых пропорциях. 

Соединения выглядят как указано ниже.

При подогреве / кипении растворов крепче 70%, кроме водяного, выделяется кислотный пар. 98,3%-й и сильнее «дышит» серным ангидридом SO₃.

Некоторые физические свойства — плотность серной кислоты, диэлектрическая проницаемость, удельная электропроводность, температуры плавления и кипения, а так же вязкость — показаны в таблице:

Крайне гигроскопична. Вызывает обугливание органических материалов.

Химические свойства

Формула: H₂SO₄. Агрессивная 2-основная кислота. Сера (S) окислена максимально (6+).

Реакции разбавленной серной кислоты

Часто поставляется в виде водяного раствора или олеума – с растворенным SO₃. В разных процентных соотношениях.

Диссоциация протекает в 2 этапа и выглядит следующим образом:

Суммированное уравнение:

1. Активно реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду до водорода (H), с выделением газообразного H₂. Металл + кислота → соль + водород:

2. С основными оксидами. Оксид + серная кислота → соль + вода:

3. С нерастворимыми основаниями / щелочами (бурно). Основание / щелочь + серная кислота → соль + вода:

4. С солями, если ни исходная, ни образованная соль электролитами не являются. Соль + H₂SO₄ → новая соль + новая кислота:

Реакции концентрированной серной кислоты

С металлами

Несмотря на мощные окислительные свойства, не вступает во взаимодействие с золотом (Au) и платиной (Pt) при нормальных условиях. Без нагревания не реагирует с железом (Fe), алюминием (Al), хромом (Cr), никелем (Ni), титаном (Ti).

Эффект связан с наличием на поверхности инертной молекулярной прослойки, не допускающей соприкосновения материала с окислителем. «Виновны» обычно оксиды. Поэтому стальные емкости пригодны для хранения и перевозки химиката.

Реакция проходит по-разному, в зависимости от места вещества в электрохимическом ряду:

До алюминия. С характерным запахом. Металл + H₂SO₄ → соль + сероводород + вода:

От алюминия до хрома. Тоже с неприятным запахом. Металл + H₂SO₄ → соль + серный осадок + сероводород:

После хрома. Кроме благородных представителей. Металл + H₂SO₄ → соль + сернистый ангидрид + вода:

С отдельными неметаллами:

С йодидами и бромидами:

С хлоридами:

Получение серной кислоты и ее применение

В индустриальных масштабах синтезируют так называемым контактным методом. Пирит (серный колчедан) при интенсивном нагревании выделяет среди прочих продуктов разложения сернистый газ. Из реактора также выходят водяные испарения и насыщенный кислородом воздух (подается).

Полученная смесь очищается от посторонней взвеси и влаги. В контактном агрегате производится окисление до серного ангидрида. В присутствии катализатора и под давлением. Триоксид в дальнейшем поглощается концентрированной кислотой. На выходе полагается олеум.

Воду для растворения не практикуют из-за обильного тепловыделения. Это усложняет производство.

Основным потребителем являются производители минеральных удобрений (порядка 70%). В химической промышленности применяются для синтеза искусственных волокон, красок.

Используются для выделки кож. В пищевых добавках. В значимых для РФ отраслях. Очистка и переработка нефти, производство порохов и взрывчатки. Для металлообрабатывающих комплексов.

Дополнительную привлекательность создает доступность сырья. Важны также простота и дешевизна получения.