Серная кислота (е513)

Серная кислота — химические свойства и промышленное производство

Физические свойства серной кислоты:Тяжелая маслянистая жидкость («купоросное масло»);плотность 1,84 г/см3; нелетучая, хорошо растворима в воде – с сильным нагревом; t°пл. = 10,3°C, t°кип. = 296°С, очень гигроскопична, обладает водоотнимающими свойствами (обугливание бумаги, дерева, сахара).

Теплота гидратации настолько велика, что смесь может вскипать, разбрызгиваться и вызывать ожоги. Поэтому необходимо добавлять кислоту к воде, а не наоборот, поскольку при добавлении воды к кислоте более легкая вода окажется на поверхности кислоты, где и сосредоточится вся выделяющаяся теплота.

Промышленное производство серной кислоты (контактный способ):

1)      4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2)      2SO2 + O2 V2O5→ 2SO3

3)      nSO3 + H2SO4 → H2SO4·nSO3 (олеум)

Измельчённый очищенный влажный пирит (серный колчедан) сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое«. Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом.

Из печи выходит печной газ, состав которого: SO2, O2, пары воды (пирит был влажный) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа). Газ очищают от примесей твёрдых частиц (в циклоне и электрофильтре) и паров воды (в сушильной башне).

В контактном аппарате происходит окисление сернистого газа с использованием катализатора V2O5 ( пятиокись ванадия) для увеличения скорости реакции. Процесс окисления одного оксида в другой является обратимым.

Поэтому подбирают оптимальные условия протекания прямой реакции — повышенное давление (т.к прямая реакция идет с уменьшением общего объема) и температура не выше 500 С ( т.к реакция экзотермическая).

В поглотительной башне происходит поглощение оксида серы (VI) концентрированной серной кислотой.Поглощение водой не используют, т.

к оксид серы растворяется в воде с выделением большого количества теплоты, поэтому образующаяся  серная кислота закипает и превращается в пар.

Для того, чтобы не образовывалось сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3

Химические свойства серной кислоты:

H2SO4 — сильная двухосновная кислота, одна из самых сильных минеральных кислот, из-за высокой полярности связь Н – О легко разрывается.

1)  В водном растворе серная кислота диссоциирует, образуя ион водорода и кислотный остаток:H2SO4 = H+ + HSO4—;HSO4— = H+ + SO42-.Суммарное уравнение:

H2SO4 = 2H+ + SO42-.

2)  Взаимодействие серной кислоты с металлами:Разбавленная серная кислота растворяет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода:

Zn0 + H2+1SO4(разб) → Zn+2SO4 + H2

3)   Взаимодействие серной кислоты с основными оксидами:CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

4)    Взаимодействие серной кислоты с гидроксидами:H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2OH2SO4 + Cu(OH)2 → CuSO4 + 2H2O

5)     Обменные реакции с солями:BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HClОбразование белого осадка BaSO4 (нерастворимого в кислотах) используется для обнаружения серной кислоты и растворимых сульфатов (качественная реакция на сульфат ион).

Особые свойства концентрированной H2SO4 :

1)     Концентрированная серная кислота является сильным окислителем; при взаимодействии с металлами (кроме Au, Pt) восстанавливаться до S+4O2, S0 или H2S-2  в зависимости от активности металла.

Без нагревания не реагирует  с Fe, Al, Cr – пассивация.

  При взаимодействии с металлами, обладающими переменной валентностью, последние окисляются до более высоких степеней окисления, чем в случае с разбавленным раствором кислоты: Fe0 →Fe3+, Cr0 →Cr3+, Mn0 → Mn4+,Sn0 →Sn4+

Активный металл

8 Al + 15 H2SO4(конц.)→4Al2(SO4)3 + 12H2O + 3H2S4│2Al0 – 6e— → 2Al3+ — окисление3│ S6+ + 8e → S2– восстановление

4Mg+ 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S­ + 4H2O

Металл средней активности

Металл малоактивный

2Bi + 6H2SO4(конц.)→ Bi2(SO4)3 + 6H2O + 3SO21│ 2Bi0 – 6e → 2Bi3+ – окисление3│ S6+ + 2e →S4+ — восстановление

2Ag + 2H2SO4 →Ag2SO4 + SO2­ + 2H2O

 2)     Концентрированная серная кислота окисляет некоторые неметаллы как правило до максимальной степени окисления, сама восстанавливается до S+4O2:

С + 2H2SO4(конц) → CO2­ + 2SO2­ + 2H2O

S+ 2H2SO4(конц) → 3SO2­ + 2H2O

2P+ 5H2SO4(конц)→5SO2­ + 2H3PO4 + 2H2O

3) Окисление сложных веществ:Серная кислота окисляет HI и НВг до свободных галогенов:

2 КВr + 2Н2SO4 = К2SО4 + SO2 + Вr2 + 2Н2О

2 КI + 2Н2SО4 = К2SO4 + SO2 +  I2 + 2Н2ОКонцентрированная серная кислота не может окислить хлорид-ионы до свободного хлора, что дает возможность получать НСl по реакции обмена:

NаСl + Н2SO4(конц.) = NаНSO4 + НСl

Серная кислота отнимает химически связанную воду от органических соединений, содержащих гидроксильные группы. Дегидратация этилового спирта в присутствии концентрированной серной кислоты приводит к получению этилена:С2Н5ОН = С2Н4 + Н2О.

Основные российские заводы по производству серной кислоты

Годовое производство H2SO4 в нашей стране ведет исчисление шестизначными цифрами – это порядка 10 миллионов тонн. Ведущими производителями серной кислоты в России являются компании, являющиеся, помимо этого, ее основными потребителями. Речь идет о компаниях, сферой деятельности которых является выпуск минеральных удобрений. К примеру, «Балаковские минудобрения», «Аммофос».

В Крыму в Армянске работает крупнейший производитель диоксида титана на территории Восточной Европы «Крымский титан». Вдобавок, завод занимается производством серной кислоты, минеральных удобрений, железного купороса и т.д.

Серную кислоту различных видов производят многие заводы. К примеру, аккумуляторную серную кислоту производят: Карабашмедь, ФКП Бийский олеумный завод ,Святогор, Славия, Северхимпром и т.д.

Олеум производят ОХК Щекиноазот, ФКП Бийский олеумный завод, Уральская Горно-Металлургическая Компания, ПО Киришинефтеоргсинтез и т.д.

Серную кислоту особой чистоты производят ОХК Щекиноазот, Компонент-Реактив.

Отработанную серную кислоту можно купить на заводах ЗСС, ГалоПолимер Кирово-Чепецк.

Производителями технической серной кислоты являются Промсинтез, Хипром, Святогор, Апатит, Карабашмедь, Славия, Лукойл-Пермнефтеоргсинтез, Челябинский цинковый завод, Электроцинк и т.д.

По причине, что колчедан является основным сырьем при производстве H2SO4, а это отход обогатительных предприятий, его поставщиками выступают Норильская и Талнахская обогатительные фабрики.

Лидерские мировые позиции по производству H2SO4 занимают США и Китай, на которые приходятся 30 млн. тонн и 60 млн. тонн соответственно.

Области применения уксусной кислоты

Фармакология и медицина

Яркий пример использования уксусной кислоты как лекарственного средства – изготовление аспирина, где эта кислота  является одним из компонентов. Ацетилсалициловое соединение получается при смешении с уксусным ангидридом.

Вещество применяется при изготовлении противовоспалительных, болеутоляющих, жаропонижающих средств. Из этановой кислоты получают производные вещества – уксуснокислые соли свинца и алюминия. Они входят в состав препаратов для ослабления болевого синдрома, при невралгии и даже при атеросклерозе.

При высокой температуре больному человеку назначают обтирание уксусом. Столовую ложку 6%-ного раствора смешивают с половиной литра теплой воды и делают компресс.

Применение в быту

Применение уксусной кислоты разнообразно: она удаляет пятна разных типов с посуды, одежды, бытовых приборов. Также она подходит для очистки воздуха от затхлого запаха. При помощи нее можно вывести ржавчину, накипь в стиральной машине. Для этого следует:

1. Залить 2 стакана 9%-ного раствора в бачок.
2. Выбрать режим стирки при температуре 90 градусов.
3. Включить опцию дополнительного ополаскивания.

Уксусная кислота в быту – незаменимая вещь. Очистка накипи уксусом поведет за собой также отсутствие неприятного затхлого запаха. Таким же образом проводится профилактика от солевых отложений в стиральной машине, только к раствору добавляется вода и сода.

Если на кузове автомобиля есть ненужная наклейка, то поможет ткань, смоченная в растворе. Кусочком тряпки следует протирать стикер до тех пор, пока он полностью не отпадет.

Химическая промышленность

Уксусная кислота используется в производстве мыла, клея, красок, ацентатов, синтетических тканей. Некоторые соли соединения наносят на металлические покрытия, чтобы гальванизировать их. Поверхность становится защищенной от воздействия внешней среды, коррозии.

Уксусная кислота применяется для производства пластмасс, ацетата целлюлозы, красителей, пестицидов. При окрашивании промышленных изделий некоторые соли связывают текстильные волокна и краситель.

Пищевая промышленность

В пищевой промышленности соединение используется как консервант с названием Е260. Данная пищевая добавка предназначена для натурального консервирования, сохранения пригодности продуктов при менее щадящих условиях. Применение уксусной кислоты уместно в кулинарии. Она становится ингредиентом для производства заправок для закусок, различных салатов, а также соусов и солений.

Косметология

Соединений проявляет себя и в косметологии благодаря бактерицидным свойствам. Продукт при курсовом применении позволяет избавиться от высыпаний акне. Уксус способен сжигать ороговевшие участки кожи по всему телу, эффект напоминает пемзу. Поэтому данное соединение – неплохой вариант против целлюлита, мозолей и постакне.

Для этого нужно свернуть в несколько слоев марлевую повязку и окунуть ее в уксус и поместить компресс на пораженный участок кожи на 10 минут.

Посттравматические рубцы разглаживаются и меняют цвет на более привычный, потому что верхний слой кожи обновляется.

Факты о серной кислоте

Вот некоторые факты о серной кислоте, которые дадут вам дополнительное представление об этой едкой, опасной, но важной кислоте. Молярная масса серной кислоты составляет 98,08 г / моль

Это рассчитывается в соответствии с атомными массами его атомов: два атома водорода (2 х 1,008 г / моль), один атом серы (1 х 32,065 г / моль) и четыре атома кислорода (4 х 16 г / моль). Для общего веса одной молекулы серной кислоты расчет такой же, но результаты приведены в аму или единицах атомной массы. Именно когда вы хотите знать молекулярную массу более чем одного моля, результат молекулярной массы отличается от молярной массы. Например, когда у вас есть 2 грамма диоксида серы (SO2 с молярной массой 64,065 г / моль) и вы хотите знать, сколько это молей. Чтобы рассчитать этот результат, сначала нужно разделить 1 (моль) с молярной массой вещества. Затем вы умножаете результат на 2 (граммы), как показано в приведенном ниже уравнении

Молярная масса серной кислоты составляет 98,08 г / моль. Это рассчитывается в соответствии с атомными массами его атомов: два атома водорода (2 х 1,008 г / моль), один атом серы (1 х 32,065 г / моль) и четыре атома кислорода (4 х 16 г / моль). Для общего веса одной молекулы серной кислоты расчет такой же, но результаты приведены в аму или единицах атомной массы. Именно когда вы хотите знать молекулярную массу более чем одного моля, результат молекулярной массы отличается от молярной массы. Например, когда у вас есть 2 грамма диоксида серы (SO2 с молярной массой 64,065 г / моль) и вы хотите знать, сколько это молей. Чтобы рассчитать этот результат, сначала нужно разделить 1 (моль) с молярной массой вещества. Затем вы умножаете результат на 2 (граммы), как показано в приведенном ниже уравнении.

Плотность серной кислоты зависит от ее силы (концентрации) и температуры. Например, 13% раствор H2SO4 при комнатной температуре имеет плотность 9,09 г / см3. 96% раствор при той же температуре имеет плотность 15,37 г / см3. Температура кипения серной кислоты составляет 639 ° F, 337 ° C или 610 К; температура замерзания составляет 37 ° F, а температура плавления – 50 ° F.

Серная кислота и реакции с ней

Серная кислота (H₂­SO₄) – это одна из сильнейших двухосновных кислот.

Если говорить о физических свойствах, то серная кислота выглядит как густоватая прозрачная маслянистая жидкость без запаха. В зависимости от концентрации, серная кислота имеет множество различных свойств и сфер применений:

• обработка металлов;
• обработка руд;
• производство минеральных удобрений;
• химический синтез.

История открытия серной кислоты

Серная кислота известна людям еще с далеких времен. В основном ее находили в вулканических озерах.

В XIX веке алхимик из Персии Мухаммад Ар-Рази методом прокаливания медного и железного купороса получил раствор серной кислоты .

Cпустя четыре века европейский ученый Альберт Магнус усовершенствовал метод персидского алхимика.

https://www.youtube.com/watch?v=Td6itaNfJrU

Современный промышленный (контактный) метод получения серной кислоты заключается в окислении диоксида серы — газа, который образуется при горении серы или серного колчедана. Далее образующийся триоксид серы взаимодействует с водой.

via GIPHY

Контактная серная кислота имеет концентрацию от 92 до 94 процентов:

2SO₂ + O₂ = 2SO₂;

H₂O + SO₃ = H₂­SO₄.

Физические и физико-химические свойства серной кислоты

H₂­SO₄ смешивается с водой и SO₃ во всех соотношениях.

В водных растворах Н₂­SO₄ образует гидраты типа Н₂­SO₄·nH₂O

Температура кипения серной кислоты зависит от степени концентрации раствора и достигает максимума при концентрации больше 98 процентов.

Едкое соединение олеум представляет собой раствор SO₃ в серной кислоте.

При повышении концентрации триоксида серы в олеуме температура кипения понижается.

Химические свойства серной кислоты

При нагревании концентрированная серная кислота является сильнейшим окислителем, который способен окислять многие металлы. Исключение составляют лишь некоторые металлы:

• золото (Au);
• платина (Pt);
• иридий (Ir);
• родий (Rh);
• тантал (Та).

Окисляя металлы, концентрированная серная кислота может восстанавливаться до H₂S, S и SO₂.

Активный металл:

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

Металл средней активности:

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

Малоактивный металл:

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

С холодной концентрированной серной кислотой железо и алюминий не реагируют, поскольку покрываются оксидной пленкой. Этот процесс называется пассивация.

Реакция серной кислоты и H₂O

При смешении H₂­SO₄ с водой происходит экзотермический процесс: выделяется такое большое количество тепла, что раствор может даже закипеть. Проводя химические опыты, нужно всегда понемногу добавлять серную кислоту в воду, а не наоборот.

Серная кислота является сильным дегидрирующим веществом. Концентрированная серная кислота вытесняет воду из различных соединений. Ее часто используют в качестве осушителя.

Реакция серной кислоты и сахара

Жадность серной кислоты к воде можно продемонстрировать в классическом опыте — смешении концентрированной H₂­SO₄ и сахара, который является органическим соединением (углеводом). Чтобы извлекать воду из вещества, серная кислота разрушает молекулы.

Для проведения опыта в сахар добавляют несколько капель воды и перемешивают

Затем осторожно вливают серную кислоту. Через короткий промежуток времени можно наблюдать бурную реакцию с образованием угля и выделением сернистого и углекислого газов

Серная кислота и кубик сахара:

via GIPHY

Помните, что работать с серной кислотой очень опасно. Серная кислота — едкое вещество, которое моментально оставляет сильные ожоги на коже.

Здесь вы найдете безопасные эксперименты с сахаром, которые можно проводить дома.

Реакция серной кислоты и цинка

Эта реакция достаточно популярна и является одним из самых распространенных лабораторных методов получения водорода. Если в разбавленную серную кислоту добавить гранулы цинка, металл будет растворяться с выделением газа:

Zn + H₂­SO₄ → Zn­SO₄ + H₂.

Разбавленная серная кислота реагирует с металлами, которые в ряду активности стоят левее водорода:

Реакция серной кислоты с ионами бария

Качественной реакцией на серную кислоту и ее соли является реакция с ионами бария. Она широко распространена в количественном анализе, в частности гравиметрии:

H₂­SO₄ + Ba­Cl₂ → Ba­SO₄ + 2HCl

Zn­SO₄ + Ba­Cl₂ → Ba­SO₄ + Zn­Cl₂

Внимание! Не пытайтесь повторить эти опыты самостоятельно!

Применение

Применение серной кислоты в промышленности

Пищевая промышленность знакома с серной кислотой в виде пищевой добавки Е513. Кислота выступает в качестве эмульгатора. Данная пищевая добавка используется для изготовления напитков. С её помощью регулируется кислотность. Помимо пищи, Е513 входит в состав минеральных удобрений. Применение серной кислоты в промышленности имеет широкое распространение. Промышленный органический синтез использует серную кислоту для проведения следующих реакций: алкилирование, дегидратация, гидратация. С помощью данной кислоты восстанавливается необходимое количество смол на фильтрах, что используются на производстве дистилированной воды.

Применение серной кислоты в быту

Серная кислота в домашних условиях пользуется спросом среди автолюбителей. Процесс приготовления раствора электролита для автомобильного аккумулятора сопровождается добавление серной кислоты. Работая с данной кислотой следует помнить о правилах безопасности. В случае попадания кислоты  на одежду или открытые участки кожи, стоит немедленно промыть их проточной водой. Серная кислота, которая разлилась на металл, может нейтрализоваться с помощью извести или мела. Заправляя автомобильный аккумулятор необходимо придерживаться некой последовательности: постепенно добавлять кислоту к воде, а не наоборот. Когда вода вступает в реакцию с серной кислотой происходит сильное нагревание жидкости, что может приводить к её разбрызгиванию. Поэтому стоит быть особо внимательным, чтобы жидкость не попала на лицо, или в глаза. Кислота должна храниться в плотно закрытой емкости

Важно, чтобы химическое вещество сохранялось в недоступном для детей месте

Применение серной кислоты в медицине

В медицине нашлось широкое применение солей серной кислоты. К примеру, магний сульфат назначается людям с целью достичь слабительного эффекта. Еще одним производным серной кислоты есть натрий тиосульфат. Лекарственное средство используется в роли противоядия в случае отправления следующими веществами: ртуть, свинец, галогены, цианид. Тиосульфат натрий вместе с соляной кислотой используется для лечения дерматологических заболеваний. Профессор Демьянович предложил союз этих двух препаратов для лечения чесотки. В виде водного раствора, натрий тиосульфат вводят людям, которые страдают аллергическими недугами.

Магния сульфат обладает широким спектром возможностей. Поэтому применяется врачами различных специальностей. В качестве спазмолитика магний сульфат вводят больным при гипертонической болезни. Если у человека присутствуют заболевания желчного пузыря, вещество вводится внутрь для улучшение желчеотделения. Применение серной кислоты в медицине в виде магния сульфата в гинекологической практике встречается часто. Гинекологи помогают роженицам посредством введения магния сульфата внутримышечно, таким способом они обезболивают роды. Помимо всех выше указанных свойств, магний сульфат обладает антисудорожным эффектом.

Применение серной кислоты в производстве

Серная кислота, области применение которой разнообразны, используется так же при производстве минеральных удобрений. Для более удобного сотрудничества, заводы,что занимаются производством серной кислоты и минеральных удобрений, в основном, расположены поблизости друг от друга. Этот момент создает непрерывное производство.

Применение серной кислоты в изготовлении красителей и синтетических волокон занимает второе место по распространенности после производства минеральных удобрений. Многие отрасли промышленности используют серную кислоту в некоторых процессах на производстве. Применение серной кислоты нашло спрос и в быту. Люди пользуются химическим веществом для обслуживания своих автомобилей. Приобрести серную кислоту возможно в магазинах, что имеют специализацию по продаже химических веществ, в том числе у нас по ссылке. Серная кислота транспортируется соответственно правилам перевозки подобного груза. Железнодорожный или автомобильный транспорт перевозит кислоту в соответствующих емкостях. В первом случае в качестве емкости выступает цистерна, во втором – бочка или контейнер.

Назначение и применение серной кислоты

Многие считают, что серная кислота является очень опасной для человека. При непосредственном взаимодействии так оно и есть. Этот продукт активно используется в разных отраслях, так как обладает отличными эксплуатационными характеристиками. Компания «Химия и Технология» предоставляет приобрести серную кислоту на выгодных условиях.

Продукт отличается маслянистой структурой и прозрачностью, обладает достаточно резким запахом. В чистом виде является бесцветным, а дополнительный оттенок указывает на появление определённых соединений. Легко соединяется с водой, выделяя при этом теплоту в больших количествах.

Серная кислота считается мощным окислителем. Активно используется в разных промышленных отраслях. Применяется при изготовлении удобрений, солей и кислот, всевозможных красителей, в металлургической и нефтяной отрасли. Пищевая индустрия также используется серную кислоту.

Высококонцентрированное соединение вещества активно реагирует с водой. Поэтому нужно разбавлять химическую жидкость водой, а не наоборот.

Она хорошо поглощает пары жидкости из воздуха, поэтому используется для осушения газов. По причине низкой летучести, используется для вытеснения летучих кислот из солей. После чего образуются гидраты серной кислоты.

Как упоминалось выше, в высокой концентрации кислота является серьёзным окислителем. Она воздействует на разные металлы, а продукты реакции зависят от активности металла, образуя два ряда солей. В разбавленном виде вещество также взаимодействует с металлами, только без характерных окислительных свойств.

В промышленной индустрии этот химический элемент получают несколькими способами: контактным и нитрозным. Существует несколько видов – аккумуляторная (чистая), техническая и другие.

Применяется при изготовлении удобрений и в качестве аккумуляторного электролита. Используется в красителях и моющих средствах, пластиках и прочих реактивах, при обогащении руд и для очищения нефтепродуктов. В текстильной и фармацевтической отрасли также не обходятся без серной кислоты.

Источник

Польза и вред серной кислоты для человека

Наверное, каждый понимает, что любая кислота отрицательно влияет на человеческий организм и вообще любое живое существо. Ясно, что контакт концентрированного вещества, допустим, с кожей приводит к моментальному отмиранию и обугливанию кожи. Пары этого вещества повреждают дыхательные органы, что приводит к мучительной смерти. Повреждение слизистых оболочек, химические ожоги и прочие негативные воздействия реальны даже в случае контакта с популярным десятипроцентным раствором серной кислоты.

Лучшие материалы месяца

• Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
• Самые распространенные «офисные» болезни
• Убивает ли водка коронавирус
• Как остаться живым на наших дорогах?

Работа с серной кислотой на производстве должна проводиться исключительно в специальных защитных костюмах, а также при наличии дополнительной защиты от воздействия эмульгатора. Если не придерживаться правил безопасности, то эмульгатор может вызвать такие заболевания дыхательной системы, как ларингит, бронхит, трахеит и прочее.

Эмульгатор E513 не относится к тем пищевым добавкам, которые можно найти в составе некоторых пищевых продуктов. В любом случае вреда от этой добавки значительно меньше, чем от тех добавок, которые запрещены в странах Запада и в России.

Законодательное регулирование использования добавки E513

В большинстве стран Евросоюза и СНГ (в том числе, в Украине и России) серную кислоту использовать в качестве пищевой добавки разрешено.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками: