Қышқылдарға металдардың қатынасы

Көбінесе химиялық тәжірибеде мұндай күшті қышқылдар күкірт ретінде қолданылады H 2 SO 4, тұзды HCl және азот HNO 3 ... Әрі қарай, әр түрлі металдардың аталған қышқылдарға қатынасын қарастырыңыз.

Тұз қышқылы ( HCl)

Тұз қышқылы - тұз қышқылының техникалық атауы. Ол газ тәрізді хлорсутекті суда еріту арқылы алынады - HCl ... Суда ерігіштігінің төмен болуына байланысты қалыпты жағдайда тұз қышқылының концентрациясы 38%аспайды. Сондықтан тұз қышқылының концентрациясына қарамастан, оның молекулаларының су ерітіндісінде диссоциациялану процесі белсенді болады:

HCl H + + Cl -

Бұл процесте түзілген сутегі иондары H + тотықтырғыш ретінде әрекет етеді белсенділік сызығында орналасқан металдар сутегінің сол жағында ... Өзара әрекеттесу схемаға сәйкес жүреді:

Мен + HClтұз +H 2

Бұл жағдайда тұз - бұл металл хлориді ( NiCl 2, CaCl 2, AlCl 3 ), онда хлорид иондарының саны металдың тотығу дәрежесіне сәйкес келеді.

Тұз қышқылы - әлсіз тотықтырғыш, сондықтан валенттілігі ауыспалы металдар тотықтырады. оң тотығу дәрежесі төмен:

Fe 0 → Fe 2+

Ко 0 → Co 2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 →Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ және д .

Мысал:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│ Аль 0 - 3 д- → Al 3+ - тотығу

3│2 H + + 2 д- → H 2 - қалпына келтіру

Тұз қышқылы қорғасынды пассивтендіреді ( Pb ). Қорғасын пассивтілігі суда ерімейтін қорғасын хлоридінің пайда болуына байланысты II ) металды қышқылдың одан әрі шабуылынан қорғайтын:

Pb + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + H 2

Күкірт қышқылы (H 2 СО 4 )

Өнеркәсіп өте жоғары концентрациядағы күкірт қышқылын шығарады (98%дейін). Металдарға қатысты сұйытылған ерітінді мен концентрлі күкірт қышқылының тотықтырғыш қасиеттерінің айырмашылығын ескеру қажет.

Сұйылтылған күкірт қышқылы

Күкірт қышқылының су ерітіндісінде оның молекулаларының көпшілігі диссоциацияланады:

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

Иондар түзілді H + функциясын орындаңыз тотықтырғыш .

Тұз қышқылы сияқты, сұйылтылған күкірт қышқылының ерітіндісі өзара әрекеттеседі тек белсенді металдармен және орташа белсенділік (сутекке дейін белсенділік қатарында орналасқан).

Химиялық реакция схемаға сәйкес жүреді:

Мен+ H 2 SO 4 (сындырды .) → тұз+ H 2

Мысал:

2 Al + 3 H 2 SO 4 (dil.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

1│2Ал 0-6 д- → 2Al 3+ -тотығу

3│2 H + + 2 д- → H 2 - қалпына келтіру

Валенттілігі ауыспалы металдар күкірт қышқылының сұйылтылған ерітіндісімен тотығады оң тотығу дәрежесі төмен:

Fe 0 → Fe 2+

Ко 0 → Co 2+

Ni 0 → Ni 2+

Cr 0 → Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ және д .

Қорғасын ( Pb ) күкірт қышқылында ерімейді (егер оның концентрациясы 80%-дан төмен болса) , нәтижесінде тұз PbSO 4 ерімейді және металл бетінде қорғаныш пленка жасайды.

Концентрацияланған күкірт қышқылы

Күкірт қышқылының концентрацияланған ерітіндісінде (68%-дан жоғары) молекулалардың көп бөлігі бөлінбеген шарт, сондықтан күкірт тотықтырғыш ретінде әрекет етеді ең жоғары тотығу күйінде ( S +6 ). Шоғырланған H 2 SO 4 барлық металдарды тотықтырады, стандартты электродтық потенциалтотықтырғыш - сульфат ионының потенциалынан аз SO 4 2- (0,36 В). Осыған байланысты, содан бері шоғырланған күкірт қышқылымен әрекеттеседі және кейбір белсенділігі төмен металдар .

Металдардың концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттесу процесі көп жағдайда келесі схемаға сәйкес жүреді:

Мен + H 2 СО4 (конспект)тұз + су + қалпына келтіру өнімі H 2 СО 4

Қалпына келтіру өнімдері Күкірт қышқылы келесі күкірт қосылыстары болуы мүмкін:

Тәжірибе көрсеткендей, металл концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттескенде, тотықсыздандырғыш өнімдердің қоспасы бөлінеді. H 2 S, S және SO 2. Алайда, бұл өнімдердің бірі басым мөлшерде қалыптасады. Негізгі өнімнің сипаты анықталады металл белсенділігі : белсенділік неғұрлым жоғары болса, күкірт қышқылында күкіртті қалпына келтіру процесі соғұрлым терең болады.

Әр түрлі активті металдардың концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттесуін келесі схемамен көрсетуге болады:

Алюминий (Әл ) және темір ( Fe ) реакция жасамаңыз суық шоғырланған H 2 SO 4 , тығыз тотықты пленкалармен қапталған, алайда қыздырғанда реакция жүреді.

Ағ , Ау , Ру , Ос , Rh , Ир , Pt күкірт қышқылымен әрекеттеспейді.

Шоғырланған күкірт қышқылы болып табылады күшті тотықтырғыш сондықтан, ауыспалы валенттілігі бар металдар онымен әрекеттескенде, соңғылары тотығады көбірек жоғары дәрежелертотығу қышқыл ерітіндісіне қарағанда:

Fe 0→ Fe 3+,

Cr 0→ Cr 3+,

Mn 0→Mn 4+,

Sn 0→ Sn 4+

Қорғасын ( Pb ) дейін тотығады екі валентті еритін қорғасын сутегі сульфаты түзілетін күйлерPb ( Сонымен 4 ) 2 .

Мысалдар:

Белсенді металл

8 A1 + 15 H 2 SO 4 (қысқаша) → 4A1 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3H 2 S

4│2 Аль 0 - 6 д- → 2 Al 3+ - тотығу

3│ S 6+ + 8 e → S 2- - қалпына келтіру

Орташа белсенді металл

2 Cr + 4 H 2 SO 4 (қысқаша) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S

1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - тотығу

1│ S 6+ + 6 e → S 0 - қалпына келтіру

Белсенді емес металл

2Bi + 6H 2 SO 4 (қосалқы) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3SO 2

1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ -тотығу

3│ S 6++ 2 e → S 4+ - қалпына келтіру

Азот қышқылы ( HNO 3 )

Азот қышқылының ерекшелігі оның құрамындағы азотЖОҚ 3 - тотығу дәрежесі жоғары +5, сондықтан күшті тотықтырғыш қасиетке ие. Нитрат ионының электродтық потенциалының максималды мәні 0,96 В құрайды; сондықтан азот қышқылы күкірт қышқылына қарағанда күшті тотықтырғыш болып табылады. Металдардың азот қышқылымен әрекеттесу реакцияларында тотықтырғыш агент рөлін атқарады N 5+ ... Демек, сутегі H 2 ешқашан көзге түспейді металдар азот қышқылымен әрекеттескенде концентрациясына қарамастан ). Процесс схемаға сәйкес жүреді:

Мен + HNO 3 тұз + су + қалпына келтіру өнімі HNO 3

Қалпына келтіру өнімдері HNO 3 :

Әдетте, азот қышқылы металмен әрекеттескенде тотықсыздандыру өнімдерінің қоспасы түзіледі, бірақ әдетте олардың біреуі басым болады. Өнімдердің қайсысы негізгі болатыны қышқылдың концентрациясына және металдың белсенділігіне байланысты.

Азот қышқылының концентрациясы

Қышқылдың тығыздығы бар концентрленген ерітіндісіρ> 1,25 кг / м 3, сәйкес келеді
концентрациясы> 40%. Металдың белсенділігіне қарамастан, өзара әрекеттесу реакциясы HNO 3 (конспект) схемаға сәйкес жүреді:

Мен + HNO 3 (конспект)→ тұз + су + ЖОҚ 2

Асыл металдар (Ау , Ру , Ос , Rh , Ир , Pt ) және бірқатар металдар (Аль , Ти , Cr , Fe , Co , Ni ) кезінде төмен температура концентрацияланған азот қышқылымен пассивтенеді. Реакция температура көтерілгенде мүмкін болады, ол жоғарыда көрсетілген схемаға сәйкес жүреді.

Мысалдары

Белсенді металл

Al + 6 HNO 3 (қысқаша) → Al (NO 3) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2

1│ Al 0 - 3 e → Al 3+ - тотығу

3│ N 5++ e → N 4+ - қалпына келтіру

Орташа белсенді металл

Fe + 6 HNO 3 (қысқаша) → Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O + 3NO

1│ Fe 0 - 3e → Fe 3+ - тотығу

3│ N 5++ e → N 4+ - қалпына келтіру

Белсенді емес металл

Ag + 2HNO 3 (қысқаша) → AgNO 3 + H 2 O + NO 2

1│ Ag 0 - e → Ag + - тотығу

1│ N 5++ e → N 4+ - қалпына келтіру

Сұйылтылған азот қышқылы

Қалпына келтіру өнімі сұйытылған ерітіндідегі азот қышқылына байланысты металл белсенділігі реакцияға қатысады:

Мысалдар:

Белсенді металл

8 Al + 30 HNO 3 (кеңейтілген) → 8Al (NO 3) 3 + 9H 2 O + 3NH 4 NO 3

8│ Al 0 - 3e → Al 3+ - тотығу

3│ N 5+ + 8 e → N 3- - қалпына келтіру

Азот қышқылының тотықсыздануы кезінде бөлінетін аммиак азот қышқылының артық мөлшерімен бірден әрекеттесіп, тұз түзеді - аммоний нитраты NH 4 NO 3:

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3.

Орташа белсенді металл

10Cr + 36HNO 3 (сұйылтылған) → 10Cr (NO 3) 3 + 18H 2 O + 3N 2

10│ Cr 0 - 3 e → Cr 3+ - тотығу

3│ 2 N 5+ + 10 e → N 2 0 - қалпына келтіру

қоспағанда молекулалық азот ( N 2 ) белсенділігі орташа металдар сұйытылған азот қышқылымен әрекеттескенде тең мөлшер түзіледі Азот оксиді ( I) - N 2 O ... Реакция теңдеуінде жазу керек осы заттардың бірі .

Белсенді емес металл

3Ag + 4HNO 3 (dil.) → 3AgNO 3 + 2H 2 O + NO

3│ Ag 0 - e → Ag + - тотығу

1│ N 5++ 3 e → N 2+ - қалпына келтіру

«Aqua regia»

«Царская арақ» (бұрын арақ қышқылдары деп аталатын) - өте жоғары тотығу белсенділігі бар азот қышқылының бір көлемі мен үш -төрт көлемді концентрацияланған тұз қышқылының қоспасы. Мұндай қоспа азот қышқылымен әрекеттеспейтін кейбір белсенділігі төмен металдарды ерітуге қабілетті. Олардың арасында «металдардың патшасы» - алтын бар. «Аква регияның» бұл әсері азот қышқылының бос хлордың бөлінуімен тұз қышқылын тотықтыруымен және азот хлориді түзілуімен түсіндіріледі ( III ) немесе нитрозилхлорид - NOCl:

HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl

2 NOCl → 2 NO + Cl 2

Шығару кезінде хлор атомдардан тұрады. Атомдық хлор - бұл ең күшті тотықтырғыш, ол «аква регияға» тіпті инертті «асыл металдарға» әсер етуге мүмкіндік береді.

Алтын мен платинаның тотығу реакциялары келесі теңдеулер бойынша жүреді:

Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O

3Pt + 4HNO 3 + 18HCl → 3H 2 + 4NO + 8H 2 O

Ru, Os, Rh және Ir бойынша «Корольдік арақ» жұмыс істемейді.

Е.А. Нуднова, М.В. Андрюхова

Мақаладағы OVR түспен ерекше бөлінген. Оларға ерекше назар аударыңыз. Бұл теңдеулер емтиханға түсуі мүмкін.

Сұйытылған күкірт басқа қышқылдар сияқты әрекет етеді, тотығу қабілетін жасырады:

Және тағы бір нәрсені есте ұстау керек сұйылтылған күкірт қышқылы: ол қорғасынмен әрекеттеспейді... Сұйылтылған H2SO4 ішіне тасталған қорғасын бөлігі ерімейтін қорғасын сульфатының қабатымен жабылады және реакция бірден тоқтайды.

Күкірт қышқылының тотықтырғыш қасиеттері

- ауыр майлы сұйықтық, ұшпайтын, дәмі мен иісі жоқ

Күкірттің арқасында тотығу күйінде +6 (ең жоғары) күкірт қышқылы күшті тотықтырғыш қасиетке ие болады.

Күкірт қышқылының ерітінділерін дайындау кезіндегі 24 -тапсырманың ережесі (ескі А24) оған ешқашан су құймаңыз... Концентрацияланған күкірт қышқылын үнемі араластыра отырып, суға жұқа ағынмен құю керек.

Күкірт қышқылының концентрацияланған металдармен әрекеттесуі

Бұл реакциялар қатаң стандартталған және схемаға сәйкес:

H2SO4 (конс.) + Металл → металл сульфаты + H2O + тотықсыздандырылған күкірт өнімі.

Екі нюанс бар:

1) Алюминий, теміржәне хромқалыпты жағдайда пассивтенуге байланысты H2SO4 (conc) реакцияға түспеңіз. Оны жылыту керек.

2) С платинажәне алтын H2SO4 (conc) мүлде реакцияға түспейді.

Күкірт v концентрацияланған күкірт қышқылы- тотықтырғыш

• бұл өзін -өзі қалпына келтіретінін білдіреді;
• күкірттің тотығу дәрежесі металға байланысты.

Қарастырыңыз күкірттің тотығу диаграммасы:

• Бұрын -2 күкіртті өте белсенді металдар ғана қалпына келтіре алады - кернеу сериясында алюминийге дейін.

Реакциялар келесідей болады:

8Li + 5H 2 СО 4( Соңы .) → 4Li 2 СО 4 + 4 сағ 2 O + H 2 С.

4 мг + 5 сағ 2 СО 4( Соңы .) → 4MgSO 4 + 4 сағ 2 O + H 2 С.

8Al + 15H 2 СО 4( Соңы .) (t) → 4Al 2 (СО 4 ) 3 + 12 сағ 2 O + 3H 2 С.

• кернеулер қатарындағы H2SO4 (conc) металдармен әрекеттесуі кезінде алюминийден кейін, бірақ темірден бұрын, яғни орташа белсенділігі бар металдармен күкірт дейін төмендетіледі 0 :

3Mn + 4H 2 СО 4( Соңы .) → 3MnSO 4 + 4 сағ 2 O + S ↓

2Cr + 4H 2 СО 4( Соңы .) (t) → Cr 2 (СО 4 ) 3 + 4 сағ 2 O + S ↓

3Zn + 4H 2 СО 4( Соңы .) → 3ZnSO 4 + 4 сағ 2 O + S ↓

• барлық басқа металдар, темірден басталадыкернеулер сериясында (әрине алтын мен платинаны қоспағанда, сутектен кейінгілерді қоса алғанда) күкіртті +4 дейін төмендетуге болады. Бұл төмен белсенді металдар болғандықтан:

2 Fe + 6 H 2 СО 4 (конспект) ( т)→ Fe 2 ( СО 4 ) 3 + 6 H 2 O + 3 СО 2

(назар аударыңыз, темір +3 дейін тотығады, ол ең жоғары тотығу дәрежесіне дейін жетеді, себебі ол күшті тотықтырғышпен айналысады)

Cu + 2H 2 СО 4( Соңы .) → CuSO 4 + 2 сағ 2 O + SO 2

2Ag + 2H 2 СО 4( Соңы .) → Ағ 2 СО 4 + 2 сағ 2 O + SO 2

Әрине, бәрі салыстырмалы. Қалпына келтіру тереңдігі көптеген факторларға байланысты болады: қышқыл концентрациясы (90%, 80%, 60%), температура және т.б. Сондықтан өнімдерді сенімді түрде болжау мүмкін емес. Жоғарыда келтірілген кестеде де жуықтаудың өзіндік пайызы бар, бірақ сіз оны пайдалана аласыз. Сондай -ақ, бірыңғай мемлекеттік емтихан кезінде күкірттің азайтылған өнімі көрсетілмегенде және металдың белгілі бір белсенділігінде айырмашылығы болмаған кезде, компиляторлар SO 2 дегенді білдіретінін есте ұстаған жөн. Жағдайға қарап, жағдайға байланысты іздеу керек.

СО 2 - Бұл, әдетте, conc қатысатын OVR жиі шығарылатын өнімі. күкірт қышқылы.

H2SO4 (конц) кейбіреулерін тотықтырады бейметалдар(тотықсыздандырғыш қасиеттерін көрсетеді), әдетте, максималды - ең жоғары тотығу дәрежесі (осы металл емес оксид түзіледі). Бұл жағдайда күкірт SO 2 -ге дейін төмендейді:

C + 2H 2 СО 4( Соңы .) → CO 2 + 2 сағ 2 O + 2SO 2

2P + 5H 2 СО 4( Соңы .) → P 2 O 5 + 5 сағ 2 O + 5SO 2

Жаңа пайда болған фосфор (V) оксиді сумен әрекеттесіп фосфор қышқылын шығарады. Сондықтан реакция дереу жазылады:

2P + 5H 2 СО 4( Соңы ) → 2 сағ 3 ПО 4 + 2 сағ 2 O + 5SO 2

Бормен бірдей, ол ортобор қышқылына айналады:

2B + 3H 2 СО 4( Соңы ) → 2 сағ 3 BO 3 + 3SO 2

Тотығу дәрежесі +6 (күкірт қышқылында) күкірттің «басқа» күкіртпен (басқа қосылыста) әрекеттесуі өте қызықты. USE H2SO4 (conc) өзара әрекеттесуін зерттейді күкіртпен (қарапайым зат) және күкіртті сутегімен.

Өзара әрекеттен бастайық күкірт қышқылы бар күкірт (қарапайым зат)... Қарапайым затта тотығу дәрежесі 0, қышқылда +6. Бұл ОРП -да күкірт +6 күкіртті 0 тотықтырады. Күкірттің тотығу дәрежесінің диаграммасын қарастырайық:

Күкірт 0 тотығады, ал күкірт +6 азаяды, яғни тотығу дәрежесін төмендетеді. Күкірт диоксиді бөлінеді:

2 H 2 СО 4 (конспект) + С. → 3 СО 2 + 2 H 2 O

Бірақ күкіртсутек жағдайында:

Күкірт те (қарапайым зат) да, күкірт диоксиді де түзіледі:

H 2 СО 4( Соңы .) + H 2 S → S ↓ + SO 2 + 2 сағ 2 O

Бұл принцип көбінесе тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш бір элемент болып табылатын ORP өнімін анықтауға көмектеседі. әр түрлі дәрежелертотығу. Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш агент тотығу күй диаграммасында «бір -біріне қарай жүреді».

H2SO4 (соңы), бәрібір, галогенидтермен әрекеттеседі... Тек осы жерде фтор мен хлордың «мұртты өзіңіз» екенін түсіну қажет ОРФ фторидтер мен хлоридтерде болмайды, кәдімгі ион алмасу процесі жүреді, оның барысында газ тәрізді сутегі галогені түзіледі:

CaCl 2 + H 2 SO 4 (конс.) → CaSO 4 + 2HCl

CaF 2 + H 2 SO 4 (қысқаша) → CaSO 4 + 2HF

Бірақ галогендер бромидтер мен иодидтер құрамындағы (сонымен қатар тиісті сутегі галогенидтерінің құрамында) бос галогендерге дейін тотығады. Тек мұнда күкірт әр түрлі жолмен азаяды: йодид - бромидке қарағанда күшті тотықсыздандырғыш. Сондықтан йодид күкіртті күкіртсутекке дейін, ал бромиді - дейін төмендетеді күкірт диоксиді:

2H 2 СО 4( Соңы .) + 2NaBr → Na 2 СО 4 + 2 сағ 2 O + SO 2 + Бр 2

H 2 СО 4( Соңы .) + 2HBr → 2H 2 O + SO 2 + Бр 2

5H 2 СО 4( Соңы .) + 8NaI → 4Na 2 СО 4 + 4 сағ 2 O + H 2 S + 4I 2 ↓

H 2 СО 4( Соңы .) + 8HI → 4H 2 O + H 2 S + 4I 2 ↓

Хлорсутек пен фтор сутегі (сонымен қатар олардың тұздары) H2SO4 тотықтырғыш әсеріне төзімді (конс.).

Ақырында, соңғы нәрсе: бұл концентрацияланған күкірт қышқылына бірегей, басқа ешкім алмайды. Ол ие дренаждық қасиет.

Бұл концентрацияланған күкірт қышқылын әртүрлі әдістермен қолдануға мүмкіндік береді:

Біріншіден, заттардың құрғатылуы. Концентрацияланған күкірт қышқылы заттан суды алып кетеді және ол «құрғап кетеді».

Екіншіден, су бөлінетін реакциялардың катализаторы (мысалы, дегидратация және этерификация):

H 3 C - COOH + HO - CH 3 (H 2 SO 4 (конц.)) → H 3 C - C (O) –O - CH 3 + H 2 O

H 3 C - CH 2 –OH (H 2 SO 4 (қысқаша)) → H 2 C = CH 2 + H 2 O

Күкірт триоксиді әдетте түссіз сұйықтық болып табылады. Ол мұз, талшықты кристалдар немесе газ түрінде де болуы мүмкін. Күкірт триоксиді ауаға түскенде ақ түтін шығара бастайды. Бұл концентрацияланған күкірт қышқылы сияқты реактивті заттың құрамдас элементі. Бұл мөлдір, түссіз, майлы және жоғары коррозиялық сұйықтық. Ол тыңайтқыштар өндірісінде қолданылады, жарылғыш заттар, басқа қышқылдар, мұнай өнеркәсібінде, автокөліктердегі қорғасын қышқылды аккумуляторларда.

Концентрацияланған күкірт қышқылы: қасиеттері

Күкірт қышқылы суда жақсы ериді, металдар мен маталарға, жанасқанда, күйдірілген ағашқа және басқаларға коррозиялық әсер етеді. органикалық заттар... Заттың төмен концентрациясына ұзақ уақыт әсер ету немесе жоғары концентрацияға қысқа мерзімді әсер ету ингаляциядан денсаулыққа кері әсерін тигізуі мүмкін.

Концентрацияланған күкірт қышқылы тыңайтқыштар мен басқа да химиялық заттарды өндіру үшін, мұнай өңдеуде, темір мен болат өндірісінде және басқа да көптеген мақсаттарда қолданылады. Қайнау температурасы өте жоғары болғандықтан, оны тұздарынан ұшқыш қышқылдарды бөлуге болады. Концентрацияланған күкірт қышқылы күшті гигроскопиялық қасиетке ие. Ол кейде көмірсулар сияқты көптеген қосылыстардың дегидратациясы (суды химиялық тазарту) үшін кептіру құралы ретінде қолданылады.

Күкірт қышқылының реакциясы

Шоғырланған күкірт қышқылы қантқа ерекше әсер етеді, артында сынғыш, губкалы көміртегі массасы қалады. Дәл осындай реакция теріге, целлюлозаға және басқа да өсімдіктер мен жануарлар талшықтарына әсер еткенде байқалады. Концентрацияланған қышқыл сумен араластырылған кезде, тез қайнатуға жеткілікті мөлшерде жылу пайда болады. Сұйылту үшін жылуды жоғарылатуды шектеу үшін үнемі араластыра отырып, суық суға баяу қосыңыз. Күкірт қышқылы сұйықтықпен әрекеттесіп, айқын қасиеттері бар гидрат түзеді.

физикалық сипаттамалары

Сұйылтылған ерітіндідегі түссіз және иіссіз сұйықтық қышқыл дәмге ие. Күкірт қышқылы өте агрессивті, егер ол теріге және дененің барлық тіндеріне әсер етсе, ол тікелей жанасқанда қатты күйікке әкеледі. H 2 SO4 таза күйінде электр өткізгіш емес, бірақ жағдай өзгереді қарама -қарсы жақсудың қосылуымен.

Кейбір қасиеттер - бұл молекулалық салмақ 98.08. Қайнау температурасы 327 градус, балқу температурасы -2 градус. Күкірт қышқылы - күшті минералды қышқыл және кең өнеркәсіптік қолданылуына байланысты химия өнеркәсібінің негізгі өнімдерінің бірі. Ол табиғи түрде темір сульфиді сияқты сульфидті материалдардың тотығуы нәтижесінде түзіледі.

Химиялық қасиеттерікүкірт қышқылы (H 2 SO4) әр түрлі химиялық реакцияларда көрінеді:

1. Сілтілермен әрекеттескенде тұздардың екі сериясы түзіледі, оның ішінде сульфаттар.
2. Карбонаттармен және көмірсутектермен әрекеттесіп тұздар түзеді Көмір қышқыл газы(СО 2).
3. Ол металдарға температураға және сұйылту дәрежесіне байланысты әр түрлі әсер етеді. Суық және сұйылтылған сутегі шығарады, ыстық және концентрацияланған SO 2 шығарындыларын береді.
4. Қайнаған кезде H 2 SO4 (концентрлі күкірт қышқылы) ерітіндісі күкірт триоксиді (SO 3) мен суға (H 2 O) ыдырайды. Химиялық қасиеттерге сонымен қатар күшті тотықтырғыштың рөлі жатады.

Өрт қаупі

Күкірт қышқылы жанасқанда жұқа дисперсті жанғыш материалдарды тұтату үшін өте реактивті. Қыздырғанда өте улы газдар дами бастайды. Ол жарылғыш және онымен үйлеспейді үлкен сомазаттар. Ат жоғары температуражәне қысым, өте агрессивті химиялық өзгерістер мен деформациялар пайда болуы мүмкін. Сумен және басқа сұйықтықтармен қатты әсер етуі мүмкін, нәтижесінде шашырайды.

Денсаулыққа қауіп

Күкірт қышқылы дененің барлық тіндерін жейді. Буларды ингаляциялау өкпенің ауыр зақымдалуына әкелуі мүмкін. Көздің шырышты қабығының зақымдануы көру қабілетінің толық жоғалуына әкелуі мүмкін. Теріге тигенде ауыр некроз пайда болуы мүмкін. Қышқыл трахеяға енсе, бірнеше тамшы да өлімге әкелуі мүмкін. Созылмалы әсер трахеобронхит, стоматит, конъюнктивит, гастрит тудыруы мүмкін. Асқазанның перфорациясы және қан айналымының коллапсымен жүретін перитонит пайда болуы мүмкін. Күкірт қышқылы өте агрессивті және оны өте мұқият қолдану керек. Экспозицияның белгілері мен симптомдары ауыр болуы мүмкін, олар тамшылауды, қатты шөлдеуді, жұтуда қиындықты, ауырсынуды, шокты және күйікті қамтиды. Әдетте құсу - тартылған кофенің түсі. Жедел ингаляциялық әсер ету түшкіру, дауыстың қарлығуы, тұншығу, ларингит, ентігу, тыныс алу тітіркенуі мен кеуде аймағының ауырсынуына әкелуі мүмкін. Мұрыннан және қызыл иектен қан кету, өкпе ісінуі, созылмалы бронхит және пневмония пайда болуы мүмкін. Теріге әсер ету қатты күйікке және дерматитке әкелуі мүмкін.

Алғашқы көмек

1. Зардап шеккен адамды таза ауаға шығарыңыз. Жедел жәрдем қызметкерлері мұны істеу кезінде күкірт қышқылының әсерінен аулақ болу керек.
2. Жүрек соғуы мен тыныс алу жиілігін қоса алғанда, өмірлік маңызды белгілерді бағалаңыз. Егер импульс анықталмаса, алынған қосымша жарақаттарға байланысты реанимациялық шараларды жүргізіңіз. Егер тыныс алу қиын және қиын болса, дем алуды қамтамасыз етіңіз.
3. Ластанған киімді мүмкіндігінше тезірек шешіңіз.
4. Көзге тиген жағдайда кем дегенде 15 минут жылы сумен шайыңыз, теріде - сабынды сумен шайыңыз.
5. Егер сіз улы булармен жұтсаңыз, аузыңызды көп мөлшерде сумен шайыңыз, ішпеңіз немесе өздігінен құсу тудырмаңыз.
6. Зардап шеккендерді ауруханаға жеткізіңіз.

Металл қышқылы осы қосылыстар класына тән. Оның барысында сутегі протоны азаяды және қышқыл анионмен бірге металл катионымен алмастырылады. Бұл тұз түзуге реакцияның мысалы, бірақ бұл принципке бағынбайтын өзара әрекеттесудің бірнеше түрлері бар. Олар тотығу -тотықсыздану процесінде жүреді және сутегі эволюциясымен жүрмейді.

Қышқылдардың металдармен әрекеттесу принциптері

Металмен жүргізілетін барлық реакциялар тұздардың түзілуіне әкеледі. Жалғыз ерекшелік, мүмкін, асыл металдың аква региясымен, тұз қышқылының қоспасымен және қышқылдардың металдармен кез келген басқа әрекеттесуі тұздың пайда болуына әкелетін жалғыз реакциясы. Егер қышқыл концентрлі күкірт немесе азот қышқылы болмаса, онда өнім ретінде молекулалық сутегі бөлінеді.

Бірақ концентрацияланған күкірт қышқылы реакцияға енгенде металдармен әрекеттесу тотығу -тотықсыздану процесінің принципі бойынша жүреді. Осылайша, металдар мен күшті бейорганикалық қышқылдардың өзара әсерлесуінің екі түрі эксперименттік түрде ажыратылды:

• металдардың сұйылтылған қышқылдармен әрекеттесуі;
• концентрацияланған қышқылмен әрекеттесуі.

Реакцияның бірінші түрі кез келген қышқылмен жүреді. Жалғыз ерекшелік - концентрацияланған және кез келген концентрациядағы азот қышқылы. Олар екінші түрге сәйкес реакцияға түседі және күкірт пен азотты тотықсыздандыратын тұздар мен өнімдердің түзілуіне әкеледі.

Қышқылдардың металдармен типтік әрекеттесуі

Стандартта сутегінің сол жағында орналасқан металдар электрохимиялық қатар, тұздың түзілуімен және молекулалық сутектің эволюциясымен, азот қышқылынан басқа, әр түрлі концентрациядағы қышқылдармен және басқа қышқылдармен әрекеттеседі. Электронтегативтілік қатарында сутегінің оң жағында орналасқан металдар жоғарыда аталған қышқылдармен әрекеттесе алмайды және концентрациясына қарамастан концентрлі күкірт қышқылымен және аква региясымен азот қышқылымен ғана әрекеттесе алмайды. Бұл қышқылдардың металдармен өзара әрекеттесуі.

Металдардың концентрлі күкірт қышқылымен реакциясы

Сұйылтылған азот қышқылымен реакциялар

Сұйылтылған азот қышқылы сутегінің оң және сол жағындағы металдармен әрекеттеседі. Белсенді металдармен реакция кезінде аммиак түзіледі, ол бірден еріп, нитрат анионымен әрекеттесіп, басқа тұз түзеді. Қышқыл белсенділігі орташа металдармен молекулалық азоттың бөлінуімен әрекеттеседі. Белсенді емес жағдайда реакция 2 валентті азот оксидінің бөлінуімен жүреді. Көбінесе бір реакцияда күкіртті қалпына келтіретін бірнеше өнім түзіледі. Реакциялардың мысалдары төмендегі графикалық қосымшада келтірілген.

Азот қышқылымен концентрацияланған реакциялар

Бұл жағдайда азот тотықтырғыш ретінде де әрекет етеді. Барлық реакциялар тұз түзумен және оқшауланумен аяқталады.Тотығу -тотықсыздану реакцияларының схемалары графикалық қосымшада ұсынылған. Бұл кезде белсенді емес элементтермен реакция ерекше назар аударуға тұрарлық. Қышқылдардың металдармен әрекеттесуі спецификалық емес.

Металдардың реактивтілігі

Металдар қышқылмен өте тез әрекеттеседі, дегенмен бірнеше инертті заттар бар. Бұл жоғары стандартты электрохимиялық потенциалы бар элементтер. Бұл көрсеткішке негізделген металдар бар. Ол электрогенитивтілік сериясы деп аталады. Егер металл сутектің сол жағында болса, онда ол сұйылтылған қышқылмен әрекеттесуге қабілетті.

Тек бір ғана ерекшелік бар: темір мен алюминий, олардың бетінде 3 валентті оксидтердің түзілуіне байланысты, қыздырусыз қышқылмен әрекеттесе алмайды. Егер қоспаны қыздырса, онда бастапқыда реакцияға металдың тотықты қабығы түседі, содан кейін оның өзі қышқылда ериді. Электрохимиялық сериядағы сутектің оң жағында орналасқан металдар бейорганикалық қышқылмен, оның ішінде сұйылтылған күкірт қышқылымен әрекеттесе алмайды. Ережеден екі ерекшелік бар: бұл металдар концентрацияланған және сұйылтылған азот қышқылы мен аква региясында ериді. Соңғысында тек родий, рутений, иридий және осмий ерімейді.

Күкірт қышқылының физикалық қасиеттері:
Қатты майлы сұйықтық («витриол майы»);
тығыздығы 1,84 г / см3; ұшпайтын, суда жақсы еритін - күшті қыздырумен; t ° пл. = 10,3 ° C, бума t ° = 296 ° С, өте гигроскопиялық, сусыздандыру қасиетіне ие (қағазды, ағашты, қантты күйдіру).

Ылғалданудың жылуы соншалықты жоғары, қоспасы қайнайды, шашырайды және күйікке әкеледі. Сондықтан суға қышқыл қосу керек, керісінше емес, өйткені қышқылға су қосқанда, қышқылдың бетіне жеңіл су шығады, онда барлық бөлінетін жылу шоғырланады.

Күкірт қышқылының өнеркәсіптік өндірісі (байланыс әдісі):

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (олеум)

Ұнтақталған тазартылған дымқыл пирит (пирит) күйдіру үшін пешке жоғарыдан құйылады » сұйық төсек«. Оттегімен байытылған ауа төменнен өтеді (қарсы ағын принципі).
Пештің газы пештен шығады, оның құрамы: SO 2, O 2, су буы (пирит сулы болды) және шлактың ең ұсақ бөлшектері (темір оксиді). Газ қатты бөлшектердің қоспасынан (циклон мен электрофильтрде) және су буынан (кептіру мұнарасында) тазартылады.
Байланыс аппаратында реакция жылдамдығын арттыру үшін күкірт диоксиді V 2 O 5 катализаторы (ванадий пентоксиді) көмегімен тотықтырылады. Бір оксидтің екіншісіне тотығу процесі қайтымды. Сондықтан тікелей реакцияның оңтайлы шарттары таңдалады - қысымның жоғарылауы (өйткені тікелей реакция жалпы көлемнің азаюымен жүреді) және температура 500 С жоғары емес (реакция экзотермиялық болғандықтан).

Сіңіру мұнарасында күкірт (VI) оксиді концентрлі күкірт қышқылымен жұтылады.
Сумен сіңіру қолданылмайды, өйткені күкірт оксиді суда көп мөлшерде жылу бөлініп ериді, сондықтан пайда болған күкірт қышқылы қайнайды және буға айналады. Күкірт қышқылының тұманының пайда болуын болдырмау үшін 98% концентрацияланған күкірт қышқылын қолданыңыз. Күкірт оксиді мұндай қышқылда өте жақсы ериді, олеум түзеді: H 2 SO 4 nSO 3

Күкірт қышқылының химиялық қасиеттері:

H 2 SO 4 - күшті екі негізді қышқыл, ең күшті минералды қышқылдардың бірі, полярлығы жоғары болғандықтан H - O байланысы оңай бұзылады.

1) Сулы ерітіндіде күкірт қышқылы диссоциацияланады сутегі ионы мен қышқылдың қалдығын түзеді:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 -;
HSO 4 - = H + + SO 4 2-.
Қорытынды теңдеу:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2-.

2) Күкірт қышқылының металдармен әрекеттесуі:
Сұйытылған күкірт қышқылы сутегінің сол жағындағы кернеулер қатарындағы металдарды ғана ерітеді:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (бөлінген) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Күкірт қышқылының арасындағы реакцияНегізгі оксидтермен:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Күкірт қышқылының өзара әрекеттесуігидроксидтер:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu (OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Тұздармен алмасу реакциясы:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
BaSO 4 ақ тұнбасының түзілуі (қышқылдарда ерімейтін) күкірт қышқылы мен еритін сульфаттарды анықтау үшін қолданылады ( сапалы жауапбір сульфат ионына).

H 2 SO 4 концентрациясының ерекше қасиеттері:

1) Шоғырланған күкірт қышқылы болып табылады күшті тотықтырғыш ; металдармен әрекеттескенде (Au, Pt қоспағанда), металдың белсенділігіне байланысты S +4 O 2, S 0 немесе H 2 S -2 дейін төмендетіңіз. Fe, Al, Cr -пен қыздырусыз әрекеттеспейді - пассивация. Валенттілігі ауыспалы металдармен әрекеттескенде соңғылары тотығады жоғары тотығу күйіне дейін қышқыл ерітіндісіне қарағанда: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Белсенді металл

8 Al + 15 H 2 SO 4 (қысқаша) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H 2 S
4│2Al 0 - 6 д- → 2Al 3+ - тотығу
3│ S 6+ + 8e → S 2– қалпына келтіру

4Mg + 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Орташа белсенді металл

2Cr + 4 H 2 SO 4 (қысқаша) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + С.
1│ 2Cr 0 - 6e → 2Cr 3+ - тотығу
1│ S 6+ + 6e → S 0 - қалпына келтіру

Белсенді емес металл

2Bi + 6H 2 SO 4 (конспект) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 - 6e → 2Bi 3+ - тотығу
3│ S 6++ 2e → S 4+ - қалпына келтіру

2Ag + 2H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Шоғырланған күкірт қышқылы кейбір бейметалдарды тотықтырады, әдетте тотығудың максималды деңгейіне дейін төмендейді.S +4O 2:

С + 2H 2 SO 4 (conc) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S + 2H 2 SO 4 (conc) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P + 5H 2 SO 4 (conc) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O

3) күрделі заттардың тотығуы:
Күкірт қышқылы HI және HBr тотығып бос галогендерге айналады:
2 КВr + 2Н 2 SO 4 = К 2 SO 4 + SO 2 + Вr 2 + 2Н 2 О
2 КИ + 2Н 2 SO 4 = К 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2Н 2 О
Концентрацияланған күкірт қышқылы хлор иондарын бос хлорға дейін тотықтыра алмайды, бұл алмасу реакциясы арқылы HCl алуға мүмкіндік береді:
NaCl + H 2 SO 4 (конц.) = NaHSO 4 + HCl

Күкірт қышқылы құрамында гидроксил топтары бар органикалық қосылыстардан химиялық байланысқан суды кетіреді. Сусыздандыру этил спиртіконцентрацияланған күкірт қышқылының қатысуымен этиленнің өндірілуіне әкеледі:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

Күкірт қышқылымен байланыста болатын қанттың, целлюлозаның, крахмалдың және басқа көмірсулардың күйуі олардың сусыздануымен түсіндіріледі:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.