Asid sulfat: formula dan sifat kimia

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 17:53

Salah satu asid mineral pertama yang diketahui manusia ialah sulfurik, atau sulfat. Bukan sahaja dia sendiri, tetapi juga banyak garamnya digunakan dalam pembinaan, perubatan, industri makanan, dan untuk tujuan teknikal. Setakat ini, tiada apa yang berubah dalam hal ini. Beberapa ciri yang dimiliki oleh asid sulfat menjadikannya sangat diperlukan dalam sintesis kimia. Di samping itu, garamnya digunakan dalam hampir semua sektor kehidupan seharian dan industri. Oleh itu, kami akan mempertimbangkan secara terperinci apakah itu dan apakah ciri ciri yang dimanifestasikan.

Pelbagai nama

Mari kita mulakan dengan fakta bahawa bahan ini mempunyai banyak nama. Di antara mereka ada yang terbentuk mengikut tatanama rasional, dan yang telah berkembang dari segi sejarah. Jadi, sambungan ini ditetapkan sebagai:

• asid sulfat;
• vitriol;
• asid sulfurik;
• oleum.

Walaupun istilah "oleum" tidak begitu sesuai untuk bahan ini, kerana ia adalah campuran asid sulfurik dan sulfur oksida yang lebih tinggi -JADI_3.

Asid sulfat: formula dan struktur molekul

Dari sudut pandangan singkatan kimia, formula asid ini boleh ditulis seperti berikut: H₂SO_{4. Jelas sekali, molekul itu terdiri daripada dua kation hidrogen dan anion daripada sisa berasid - ion sulfat, yang mempunyai cas 2+.}

Dalam kes ini, ikatan berikut bertindak di dalam molekul:

• kutub kovalen antara sulfur dan oksigen;
• kovalen sangat kutub antara hidrogen dan sisa asid SO_4.

Sulfur, mempunyai 6 elektron tidak berpasangan, membentuk dua ikatan berganda dengan dua atom oksigen. Dengan beberapa lagi - tunggal, dan mereka pula, tunggal dengan hidrogen. Akibatnya, struktur molekul membolehkan ia menjadi cukup kuat. Pada masa yang sama, kation hidrogen sangat mudah alih dan mudah keluar, kerana sulfur dan oksigen jauh lebih elektronegatif. Dengan menarik ketumpatan elektron pada diri mereka sendiri, mereka menyediakan hidrogen dengan cas separa positif, yang menjadi penuh apabila tertanggal. Beginilah cara larutan berasid terbentuk, di mana terdapat H+.

Jika kita bercakap tentang keadaan pengoksidaan unsur-unsur dalam sebatian, maka asid sulfat, formulanya ialah H₂SO_{4, membolehkan anda mengiranya dengan mudah: hidrogen +1, oksigen -2, sulfur +6.}

Seperti dalam mana-mana molekul, jumlah cas adalah sifar.

Sejarah penemuan

Asid sulfat telah diketahui orang sejak zaman dahulu. Malah ahli alkimia tahu bagaimana untuk mendapatkannya dengan mengkalsinkan pelbagai vitriol. DenganSeawal abad ke-9, orang menerima dan menggunakan bahan ini. Kemudian di Eropah, Albert Magnus belajar cara mengekstrak asid daripada penguraian besi sulfat.

Walau bagaimanapun, tiada kaedah yang menguntungkan. Kemudian versi sintesis yang dipanggil ruang diketahui. Untuk ini, sulfur dan nitrat dibakar, dan wap yang dibebaskan diserap oleh air. Akibatnya, asid sulfat terbentuk.

Malah kemudiannya, British berjaya mencari kaedah termurah untuk mendapatkan bahan ini. Pirit digunakan untuk ini - FeS_{2, pirit besi. Pembakaran dan interaksi seterusnya dengan oksigen masih merupakan salah satu kaedah perindustrian yang paling penting untuk sintesis asid sulfurik. Bahan mentah sedemikian adalah lebih berpatutan, lebih murah dan berkualiti lebih tinggi untuk jumlah pengeluaran yang besar.}

Sifat fizikal

Terdapat beberapa parameter, termasuk parameter luaran, yang membezakan asid sulfat daripada yang lain. Sifat fizikalnya boleh diterangkan dalam beberapa perkara:

1. Cecair dalam keadaan standard.
2. Dalam keadaan pekat, ia berat, berminyak, yang mana ia menerima nama "vitriol".
3. Ketumpatan jirim - 1.84 g/cm3.
4. Tiada warna atau bau.
5. Ia mempunyai rasa "tembaga" yang ketara.
6. Larut sangat baik dalam air, hampir tidak terhad.
7. Higroskopik, mampu memerangkap air bebas dan air terikat daripada tisu.
8. Tidak meruap.
9. Takat didih - 296oC.
10. Lebur pada 10, 3oC.

Salah satu ciri terpenting sebatian ini ialah keupayaan untuk menghidrat dengan pembebasan sejumlah besar haba. Itulah sebabnya, walaupun dari bangku sekolah, kanak-kanak diajar bahawa tidak mungkin untuk menambah air kepada asid, tetapi sebaliknya. Lagipun, ketumpatan air lebih ringan, jadi ia akan terkumpul di permukaan. Jika ia ditambah secara tiba-tiba kepada asid, maka akibat daripada tindak balas pembubaran, sejumlah besar tenaga akan dibebaskan sehingga air akan mendidih dan mula memercik bersama zarah bahan berbahaya. Ini boleh menyebabkan luka bakar kimia yang teruk pada kulit tangan.

Oleh itu, asid perlu dituangkan ke dalam air dalam aliran nipis, kemudian campuran akan menjadi sangat panas, tetapi mendidih tidak akan berlaku, yang bermaksud cecair juga akan terpercik.

Sifat kimia

Dari sudut kimia, asid ini sangat kuat, terutamanya jika ia adalah larutan pekat. Ia adalah dibasic, oleh itu ia tercerai dalam beberapa langkah, dengan pembentukan anion hidrosulfat dan sulfat.

Secara umum, interaksinya dengan pelbagai sebatian sepadan dengan semua ciri tindak balas utama kelas bahan ini. Kita boleh memberi contoh beberapa persamaan di mana asid sulfat mengambil bahagian. Sifat kimia ditunjukkan dalam interaksinya dengan:

• garam;
• oksida logam dan hidroksida;
• oksida amfoterik dan hidroksida;
• logam berdiri dalam satu siri voltan sehingga hidrogen.

Bhasil daripada interaksi sedemikian, dalam hampir semua kes, garam sederhana asid (sulfat) atau garam berasid (hidrosulfat) terbentuk.

Ciri istimewa juga ialah dengan logam mengikut skema biasa Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ hanya larutan bahan tertentu sahaja yang bertindak balas, iaitu asid cair. Jika kita mengambil pekat atau sangat tepu (oleum), maka produk interaksi akan berbeza sama sekali.}

Sifat istimewa asid sulfurik

Ini termasuk hanya interaksi larutan pekat dengan logam. Jadi, terdapat skema tertentu yang mencerminkan keseluruhan prinsip tindak balas sedemikian:

1. Jika logam itu aktif, hasilnya ialah pembentukan hidrogen sulfida, garam dan air. Iaitu, sulfur dikurangkan kepada -2.
2. Jika logam itu mempunyai aktiviti sederhana, maka terhasillah sulfur, garam dan air. Iaitu, pengurangan ion sulfat kepada sulfur bebas.
3. Logam kereaktifan rendah (selepas hidrogen) - sulfur dioksida, garam dan air. Sulfur dalam keadaan pengoksidaan +4.

Selain itu, sifat istimewa asid sulfat ialah keupayaan untuk mengoksidakan beberapa bukan logam kepada keadaan pengoksidaan tertinggi dan bertindak balas dengan sebatian kompleks dan mengoksidakannya kepada bahan mudah.

Kaedah mendapatkan dalam industri

Proses sulfat untuk menghasilkan asid sulfurik terdiri daripada dua jenis utama:

• hubungi;
• menara.

Kedua-duanya adalah cara yang paling biasaindustri di semua negara di dunia. Pilihan pertama adalah berdasarkan penggunaan pirit besi atau pirit sulfur sebagai bahan mentah - FeS_{2. Terdapat tiga peringkat secara keseluruhan:}

1. Membakar bahan mentah dengan pembentukan sulfur dioksida sebagai hasil pembakaran.
2. Melalukan gas ini melalui oksigen melalui mangkin vanadium untuk membentuk anhidrida sulfurik - SO_3.
3. Dalam menara penyerapan, anhidrida dilarutkan dalam larutan asid sulfat dengan pembentukan larutan kepekatan tinggi - oleum. Cecair pekat berminyak yang sangat berat.

Pilihan kedua hampir sama, tetapi nitrogen oksida digunakan sebagai pemangkin. Dari sudut pandangan parameter seperti kualiti produk, kos dan penggunaan tenaga, ketulenan bahan mentah, produktiviti, kaedah pertama adalah lebih cekap dan boleh diterima, jadi ia lebih kerap digunakan.

Sintesis makmal

Jika perlu mendapatkan asid sulfurik dalam kuantiti yang kecil untuk penyelidikan makmal, maka kaedah interaksi hidrogen sulfida dengan sulfat logam aktif rendah adalah paling sesuai.

Dalam kes ini, pembentukan sulfida logam ferus berlaku, dan asid sulfurik terbentuk sebagai hasil sampingan. Untuk kajian kecil, pilihan ini sesuai, tetapi asid seperti itu tidak akan berbeza dalam ketulenan.

Juga di makmal anda boleh menjalankan tindak balas kualitatif terhadap larutan sulfat. Reagen yang paling biasa ialah barium klorida, kerana ion Ba²⁺, bersama-sama dengananion sulfat memendakan menjadi mendakan putih - susu barit: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

Garam yang paling biasa

Asid sulfat dan sulfat yang terbentuk adalah sebatian penting dalam banyak industri dan isi rumah, termasuk makanan. Garam asid sulfurik yang paling biasa ialah:

1. Gypsum (alabaster, selenite). Nama kimianya ialah hidrat kristal kalsium sulfat berair. Formula: CaSO_{4. Digunakan dalam pembinaan, perubatan, pulpa dan kertas, pembuatan barang kemas.}
2. Barite (spar berat). barium sulfat. Dalam larutan, ia adalah mendakan susu. Dalam bentuk pepejal - kristal telus. Digunakan dalam instrumen optik, sinar-X, salutan penebat.
3. Mirabilite (garam Glauber). Nama kimianya ialah sodium sulfate decahydrate. Formula: Na₂SO₄10H_{2O. Digunakan dalam perubatan sebagai julap.}

Terdapat banyak contoh garam yang mempunyai kepentingan praktikal. Walau bagaimanapun, yang dinyatakan di atas adalah yang paling biasa.

Lia sulfat

Bahan ini adalah larutan yang terbentuk hasil daripada rawatan haba kayu, iaitu selulosa. Tujuan utama sebatian ini adalah untuk mendapatkan sabun sulfat berasaskannya dengan mendap. Komposisi kimia minuman keras sulfat adalah seperti berikut:

• lignin;
• asid hidroksi;
• monosakarida;
• fenol;
• resin;
• asid meruap dan lemak;
• sulfida, klorida, karbonat dan sulfat natrium.

Terdapat dua jenis utama bahan ini: minuman keras sulfat putih dan hitam. Putih pergi ke industri pulpa dan kertas, manakala hitam digunakan untuk membuat sabun sulfat dalam industri.

Aplikasi utama

Pengeluaran tahunan asid sulfurik ialah 160 juta tan setahun. Ini adalah angka yang sangat penting, yang menunjukkan kepentingan dan kelaziman sebatian ini. Terdapat beberapa industri dan tempat di mana penggunaan asid sulfat diperlukan:

1. Dalam bateri sebagai elektrolit, terutamanya dalam bateri plumbum.
2. Di kilang di mana baja sulfat dihasilkan. Sebahagian besar asid ini digunakan khusus untuk pembuatan baja mineral untuk tumbuhan. Oleh itu, tumbuhan untuk pengeluaran asid sulfurik dan pembuatan baja paling kerap dibina bersebelahan.
3. Dalam industri makanan sebagai pengemulsi, ditunjukkan dengan kod E513.
4. Dalam pelbagai sintesis organik sebagai agen penyahair, pemangkin. Beginilah cara bahan letupan, resin, pembersih dan detergen, nilon, polipropilena dan etilena, pewarna, gentian kimia, ester dan sebatian lain diperoleh.
5. Digunakan dalam penapis untuk membersihkan air dan membuat air suling.
6. Digunakan dalam pengekstrakan dan pemprosesan unsur nadir daripada bijih.

Juga banyak chamoisasid pergi ke penyelidikan makmal, di mana ia diperoleh dengan kaedah tempatan.