Uporaba razredčene žveplove kisline. Žveplova kislina

Danes se žveplova kislina proizvaja predvsem z dvema industrijskima metodama: kontaktno in dušikovo. Kontaktna metoda je bolj progresivna in se v Rusiji uporablja širše kot dušikova metoda, torej stolpna metoda.

Proizvodnja žveplove kisline se začne s sežiganjem žveplovih surovin, na primer v posebnih pečeh za pirit dobimo tako imenovani žarni plin, ki vsebuje približno 9% žveplovega dioksida. Ta stopnja je enaka tako pri kontaktni kot pri dušikovi metodi.

Nato je potrebno oksidirati nastali žveplov anhidrid v žveplov anhidrid. Vendar ga je treba najprej očistiti številnih nečistoč, ki ovirajo nadaljnji proces. Plin za praženje se v elektrostatičnih filtrih ali v ciklonskih aparatih očisti prahu, nato pa se dovaja v napravo, ki vsebuje trdne kontaktne mase, kjer se žveplov dioksid SO 2 oksidira v žveplov anhidrid SO 3 .

Ta eksotermna reakcija je reverzibilna - zvišanje temperature vodi do razgradnje nastalega žveplovega anhidrida. Po drugi strani, ko se temperatura znižuje, je hitrost neposredne reakcije zelo nizka. Zato se temperatura v kontaktni napravi vzdržuje znotraj 480°C s prilagajanjem hitrosti prehoda plinske mešanice.

V prihodnosti se s kontaktno metodo tvori z združevanjem žveplovega anhidrida z vodo.

Za dušikovo metodo je značilno, da je oksidirana.Proizvodnjo žveplove kisline po tej metodi sproži tvorba žveplove kisline med interakcijo iz plina praženja z vodo. Nadalje se nastala žveplova kislina oksidira z dušikovo kislino, kar vodi do tvorbe dušikovega monoksida in žveplove kisline.

Ta reakcijska mešanica se dovaja v poseben stolp. Hkrati se s prilagajanjem pretoka plina zagotovi, da mešanica plinov, ki vstopa v absorpcijski stolp, vsebuje dušikov dioksid in monoksid v razmerju 1:1, kar je potrebno za pridobitev dušikovega anhidrida.

Končno pri interakciji žveplove kisline in dušikovega anhidrida nastane NOHSO 4 - nitrozilžveplova kislina.

Nastala nitrozilžveplova kislina se dovaja v proizvodni stolp, kjer z razgradnjo z vodo sprosti dušikov anhidrid:

2NOHSO 4 + H 2 O \u003d N 2 O 3 + 2H 2 SO 4,

ki oksidira žveplovo kislino, ki nastane v stolpu.

Dušikov oksid, ki se sprosti kot posledica reakcije, se ponovno vrne v oksidacijski stolp in vstopi v nov cikel.

Trenutno se v Rusiji žveplova kislina proizvaja predvsem po kontaktni metodi. Metoda z dušikom se redko uporablja.

Uporaba žveplove kisline je zelo široka in raznolika.

Večina gre za proizvodnjo kemičnih vlaken in mineralnih gnojil, potrebna je pri proizvodnji zdravil in barvil. S pomočjo žveplove kisline pridobivajo etilne in druge alkohole, detergente in pesticide.

Njegove raztopine se uporabljajo v tekstilni in živilski industriji, v procesih nitriranja ter pri proizvodnji žveplove akumulatorske kisline, ki služi kot elektrolit za vlivanje v svinčeno-kislinske baterije, ki se pogosto uporabljajo v prometu.

Žveplova kislina H2S04, molska masa 98,082; brezbarvna oljnata, brez vonja. Zelo močna diakislina, pri 18°C ​​str K a 1 - 2,8, K 2 1,2 10 -2, pK a 2 1,92; dolžine vezi v S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, kot HOSOH 104°, OSO 119°; vre z razpadom, pri čemer nastane (98,3 % H 2 SO 4 in 1,7 % H 2 O z vreliščem 338,8 ° C; glej tudi tabelo. 1). Žveplova kislina, ki ustreza 100 % vsebnosti H 2 SO 4, ima sestavo (%): H 2 SO 4 99,5 %, HSO 4 - 0,18 %, H 3 SO 4 + 0,14 %, H 3 O + 0 09 %, H 2 S 2 O 7 0,04 %, HS 2 O 7 0,05 %. Meša se z in SO 3 v vseh razmerjih. V vodnih raztopinah žveplova kislina skoraj popolnoma disociira na H + , HSO 4 - in SO 4 2- . Oblike H 2 SO 4 · n H 2 O, kjer n=1, 2, 3, 4 in 6,5.

raztopine SO 3 v žveplovi kislini imenujemo oleum, tvorita dve spojini H 2 SO 4 SO 3 in H 2 SO 4 2SO 3. Oleum vsebuje tudi pirožveplovo kislino, ki jo dobimo z reakcijo: H 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Pridobivanje žveplove kisline

Surovina za prejem žveplova kislina služijo kot: S, kovinski sulfidi, H 2 S, odpadki iz termoelektrarn, sulfati Fe, Ca itd. Glavne faze pridobivanja žveplova kislina: 1) surovine za pridobitev SO 2 ; 2) SO 2 v SO 3 (pretvorba); 3) SO3. V industriji se za pridobivanje uporabljata dve metodi žveplova kislina, ki se razlikujejo po načinu oksidacije SO 2 - stik z uporabo trdnih katalizatorjev (kontaktov) in dušikov - z dušikovimi oksidi. Prejeti žveplova kislina Pri kontaktni metodi sodobne naprave uporabljajo vanadijeve katalizatorje, ki so izpodrinili Pt in Fe okside. Čisti V 2 O 5 ima šibko katalitično aktivnost, ki se močno poveča v prisotnosti alkalijskih kovin, pri čemer imajo največji učinek soli K. 7 V 2 O 5 in K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 se razgradita pri 315-330 °C. 365-380 oziroma 400-405 °C). Aktivna komponenta pri katalizi je v staljenem stanju.

Shemo za oksidacijo SO 2 v SO 3 lahko predstavimo na naslednji način:

Na prvi stopnji je doseženo ravnotežje, druga stopnja je počasna in določa hitrost procesa.

Proizvodnja žveplova kislina iz žvepla po metodi dvojnega stika in dvojne absorpcije (slika 1) je sestavljen iz naslednjih stopenj. Zrak po čiščenju od prahu se s plinskim puhalom dovaja v sušilni stolp, kjer se posuši 93-98% žveplova kislina do vsebnosti vlage 0,01 vol. Posušen zrak vstopi v žveplovo peč po predgrevanju v enem od toplotnih izmenjevalnikov kontaktne enote. Žveplo sežge v peči, ki ga dobavljajo šobe: S + O 2 = SO 2 + 297,028 kJ. Plin, ki vsebuje 10-14 vol. % SO 2, se ohladi v kotlu in po razredčenju z zrakom do vsebnosti SO 2 9-10 vol. % pri 420°C vstopi v kontaktno napravo za prvo stopnjo pretvorbe, ki poteka na treh slojih katalizatorja (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 kJ), nato pa se plin ohladi v toplotnih izmenjevalnikih. Nato plin, ki vsebuje 8,5-9,5 % SO 3 pri 200 °C, vstopi v prvo stopnjo absorpcije v absorber, namaka in 98 % žveplova kislina: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 130,56 kJ. Nato se plin razprši. žveplova kislina, segreto na 420°C in vstopi v drugo stopnjo pretvorbe, ki teče na dveh slojih katalizatorja. Pred drugo stopnjo absorpcije se plin ohladi v ekonomizatorju in dovaja v drugo stopnjo absorberja, namakanega z 98 % žveplova kislina, nato pa se po čiščenju pred brizgami sprosti v ozračje.

1 - žveplova peč; 2 - kotel za odpadno toploto; 3 - ekonomizer; 4 - zagonska peč; 5, 6 - toplotni izmenjevalci začetne peči; 7 - kontaktna naprava; 8 - toplotni izmenjevalci; 9 - oleum absorber; 10 - sušilni stolp; 11 oziroma 12, prvi in ​​drugi monohidratni absorber; 13 - zbiralniki kislin.

1 - podajalnik plošč; 2 - pečica; 3 - kotel za odpadno toploto; 4 - cikloni; 5 - elektrostatični filtri; 6 - pralni stolpi; 7 - mokri elektrofilterji; 8 - pihalni stolp; 9 - sušilni stolp; 10 - škropilna past; 11 - prvi monohidratni absorber; 12 - toplotni izmenjevalci; 13 - kontaktna naprava; 14 - oleum absorber; 15 - drugi monohidratni absorber; 16 - hladilniki; 17 - zbirke.

1 - denitracijski stolp; 2, 3 - prvi in ​​drugi proizvodni stolp; 4 - oksidacijski stolp; 5, 6, 7 - absorpcijski stolpi; 8 - elektrostatski filtri.

Proizvodnja žveplova kislina iz kovinskih sulfidov (slika 2) je veliko bolj zapletena in je sestavljena iz naslednjih operacij. Praženje FeS 2 poteka v peči z zračno brizgano fluidizirano plastjo: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Plin za praženje, ki vsebuje SO 2 13-14%, s temperaturo 900°C, vstopi v kotel, kjer se ohladi na 450°C. Odstranjevanje prahu se izvaja v ciklonu in elektrostatičnem filtru. Nato plin prehaja skozi dva pralna stolpa, namakana s 40% in 10% žveplova kislina. Hkrati se plin dokončno očisti iz prahu, fluora in arzena. Za čiščenje plina iz aerosola žveplova kislina ki nastanejo v pralnih stolpih, sta predvideni dve stopnji mokrih elektrofilterjev. Po sušenju v sušilnem stolpu, pred katerim se plin razredči do vsebnosti 9 % SO 2 , se s puhalom dovaja v prvo stopnjo konverzije (3 katalizatorske plasti). V toplotnih izmenjevalnikih se plin segreje na 420°C zaradi toplote plina, ki prihaja iz prve stopnje konverzije. SO 2 , oksidiran na 92-95 % v SO 3 , gre v prvo stopnjo absorpcije v oleumskih in monohidratnih absorberjih, kjer se sprosti iz SO 3 . Nato plin, ki vsebuje SO 2 ~ 0,5 %, vstopi v drugo stopnjo konverzije, ki poteka na eni ali dveh slojih katalizatorja. Plin se predhodno segreje v drugi skupini toplotnih izmenjevalnikov do 420 °C zaradi toplote plinov, ki prihajajo iz druge stopnje katalize. Po ločevanju SO 3 v drugi stopnji absorpcije se plin sprosti v ozračje.

Stopnja pretvorbe SO 2 v SO 3 pri kontaktni metodi je 99,7 %, stopnja absorpcije SO 3 je 99,97 %. Proizvodnja žveplova kislina izvedena v eni stopnji katalize, medtem ko stopnja pretvorbe SO 2 v SO 3 ne presega 98,5 %. Pred izpustom v ozračje se plin očisti iz preostalega SO 2 (glej). Produktivnost sodobnih rastlin je 1500-3100 ton/dan.

Bistvo dušikove metode (slika 3) je, da se plin za praženje po hlajenju in čiščenju iz prahu obdela s tako imenovano nitrozo - žveplova kislina v katerem so raztopljeni dušikovi oksidi. SO 2 absorbira nitroza in nato oksidira: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + NO. Nastali NO je slabo topen v nitrozi in se iz nje sprosti, nato pa s kisikom v plinski fazi delno oksidira v NO 2 . Zmes NO in NO 2 se reabsorbira žveplova kislina itd. Dušikovi oksidi se v procesu dušika ne porabijo in se zaradi nepopolne absorpcije vrnejo v proizvodni cikel. žveplova kislina delno jih odnašajo izpušni plini. Prednosti dušikove metode: enostavnost oblikovanja strojne opreme, nižji stroški (10-15 % nižji od kontaktne), možnost 100 % obdelave SO 2 .

Instrumentacija postopka dušikovega stolpa je preprosta: SO 2 se obdeluje v 7-8 obloženih stolpih s keramično embalažo, eden od stolpov (votel) je nastavljiv oksidacijski volumen. Stolpi imajo zbiralnike kislin, hladilnike, črpalke, ki dovajajo kislino v tlačne rezervoarje nad stolpi. Pred zadnjima dvema stolpoma je nameščen repni ventilator. Za čiščenje plina iz aerosola žveplova kislina služi kot elektrostatični filter. Dušikovi oksidi, potrebni za postopek, so pridobljeni iz HNO 3 . Za zmanjšanje emisij dušikovih oksidov v ozračje in 100-odstotno obdelavo SO 2 je med proizvodno in absorpcijsko cono nameščen cikel obdelave SO 2 brez dušika v kombinaciji z vodno-kislinsko metodo za globoko lovljenje dušikovih oksidov. Pomanjkljivost dušikove metode je nizka kakovost izdelka: koncentracija žveplova kislina 75%, prisotnost dušikovih oksidov, Fe in drugih nečistoč.

Za zmanjšanje možnosti kristalizacije žveplova kislina med transportom in skladiščenjem se določijo standardi za komercialne kakovosti žveplova kislina, katerega koncentracija ustreza najnižjim kristalizacijskim temperaturam. Vsebina žveplova kislina v tehničnih razredih (%): stolp (dušikov) 75, kontakt 92,5-98,0, oleum 104,5, visokoodstotni oleum 114,6, baterija 92-94. žveplova kislina skladiščeni v jeklenih rezervoarjih s prostornino do 5000 m 3, njihova skupna zmogljivost v skladišču je zasnovana za desetdnevno proizvodnjo. Oleum in žveplova kislina prevažajo v jeklenih železniških cisternah. Koncentrirano in baterijsko žveplova kislina prevažajo v kislinsko odpornih jeklenih rezervoarjih. Cisterne za prevoz oleuma so pokrite s toplotno izolacijo in oleum segrejemo pred polnjenjem.

Določite žveplova kislina kolorimetrično in fotometrično, v obliki suspenzije BaSO 4 - fototurbidimetrično, pa tudi s kulometrično metodo.

Uporaba žveplove kisline

Žveplova kislina se uporablja pri proizvodnji mineralnih gnojil, kot elektrolit v svinčenih baterijah, za proizvodnjo različnih mineralnih kislin in soli, kemičnih vlaken, barvil, dimotvornih snovi in ​​eksplozivov, v olju, obdelavi kovin, tekstilu, usnju in druge industrije. Uporablja se v industrijski organski sintezi v reakcijah dehidracije (pridobivanje dietil etra, estrov), hidratacije (etanol iz etilena), sulfoniranja (in vmesnih produktov pri proizvodnji barvil), alkilacije (pridobivanje izooktana, polietilen glikola, kaprolaktama) itd. Največji potrošnik žveplova kislina- proizvodnja mineralnih gnojil. Za 1 tono fosfatnih gnojil P2O5 se porabi 2,2-3,4 tone žveplova kislina, in za 1 t (NH 4) 2 SO 4 - 0,75 t žveplova kislina. Zato se tovarne žveplove kisline običajno gradijo v povezavi z obrati za proizvodnjo mineralnih gnojil. Svetovna proizvodnja žveplova kislina leta 1987 dosegel 152 milijonov ton.

Žveplova kislina in oleum - izjemno agresivne snovi, ki prizadenejo dihala, kožo, sluznice, povzročajo težave z dihanjem, kašelj, pogosto - laringitis, traheitis, bronhitis itd. MPC aerosola žveplove kisline v zraku delovnega območja je 1,0 mg/m 3 , v atmosferi 0,3 mg/m 3 (maksimalno enkratno) in 0,1 mg/m 3 (dnevno povprečje). Osupljiva koncentracija hlapov žveplova kislina 0,008 mg/l (60 min izpostavljenosti), smrtonosna 0,18 mg/l (60 min). Razred nevarnosti 2. Aerosol žveplova kislina lahko nastanejo v ozračju kot posledica emisij iz kemične in metalurške industrije, ki vsebujejo S okside in padajo kot kisli dež.

Žveplova kislina najde najširšo uporabo v nacionalnem gospodarstvu in je glavni proizvod osnovne kemične industrije. V zvezi s tem se nenehno povečuje proizvodnja žveplove kisline. Torej, če je leta 1900 svetovna proizvodnja žveplove kisline znašala 4,2 milijona g, je bila leta 1937 prejela 18,8 milijona g, leta 1960 pa več kot 47 milijonov ton.
Trenutno je Sovjetska zveza na drugem mestu na svetu po proizvodnji žveplove kisline. Leta 1960 je ZSSR proizvedla 5,4 milijona g žveplove kisline, leta 1965 pa se bo proizvodnja žveplove kisline v primerjavi z letom 1958 podvojila.
Področja uporabe žveplove kisline so posledica njenih lastnosti in nizkih stroškov. Žveplova kislina je močna, težko hlapna in stabilna kislina, ki ima pri zmernih temperaturah zelo šibke oksidacijske in močne lastnosti odstranjevanja vode.

Glavni porabnik žveplove kisline je proizvodnja mineralnih gnojil - superfosfata in amonijevega sulfata. Na primer, proizvodnja samo ene tone superfosfata (iz fluorapatita), ki ne vsebuje higroskopne vode, porabi 600 kg 65-odstotne žveplove kisline. Proizvodnja mineralnih gnojil porabi približno polovico vse proizvedene kisline.
Precejšnja količina žveplove kisline se porabi pri predelavi tekočih goriv - za čiščenje kerozina, parafina, mazalnih olj iz žvepla in nenasičenih spojin, pri predelavi premogovega katrana. Uporablja se tudi pri čiščenju različnih mineralnih olj in maščob.
Žveplova kislina se pogosto uporablja v različnih organskih sintezah, na primer za sulfoniranje organskih spojin pri proizvodnji sulfonskih kislin, različnih barvil in saharina. V ta namen se uporabljajo tako koncentrirana kislina kot dimljiva kislina ter klorosulfonska kislina. Žveplova kislina se uporablja kot dehidracijsko sredstvo v reakcijah nitriranja - pri proizvodnji nitrobenzena, nitroceluloze, nitroglicerina itd.
Kot nehlapna kislina je žveplova kislina sposobna izpodrivati ​​hlapne kisline iz njihovih soli, kar se uporablja pri proizvodnji vodikovega fluorida, vodikovega klorida in perklorovodikove kisline.
Žveplova kislina se pogosto uporablja pri predelavi (razgradnji) nekaterih rud in koncentratov, kot so titan, cirkonij, vanadij, včasih pa niobij, litij in nekatere druge kovine. Ker koncentrirana žveplova kislina vre pri precej visoki temperaturi in praktično ne vpliva na lito železo in jeklo, je to razgradnjo mogoče povsem popolnoma izvesti z uporabo poceni opreme iz teh materialov.
Razredčena vroča žveplova kislina dobro raztopi kovinske okside in se uporablja za tako imenovano jedkanje kovin - njihovo čiščenje.< особенно железа, от окислов.
Žveplova kislina je dobro sušilno sredstvo in se v ta namen pogosto uporablja v laboratorijih in industriji. Preostala vlažnost pri uporabi 95% žveplove kisline je enaka 0,003 mg vodne pare na 1 liter posušenega plina.

H2SO4, lat. Acidum sulfuricum je močna dvobazična kislina z molsko maso okoli 98 g/mol.

Čista žveplova kislina je brezbarvna oljnata tekočina brez vonja z gostoto 1,84 g / cm3, ki se pri 10,4 ° C spremeni v trdno kristalno maso. Vrelišče vodnih raztopin žveplove kisline narašča s povečanjem njene koncentracije in doseže maksimum pri vsebnosti približno 98 % H2SO4.

Koncentrirana žveplova kislina zelo burno reagira z vodo, saj se zaradi tvorbe hidratov sprosti velika količina toplote (19 kcal na mol kisline). Iz tega razloga je treba žveplovo kislino vedno razredčiti tako, da jo vlijemo v vodo in ne obratno.

Žveplova kislina je zelo higroskopna, torej dobro absorbira vodno paro iz zraka, zato jo lahko uporabljamo za sušenje plinov, ki z njo ne reagirajo. Higroskopnost pojasnjuje tudi zoglenitev organskih snovi, na primer sladkorja ali lesa, ko so izpostavljeni koncentrirani žveplovi kislini. V tem primeru nastanejo hidrati žveplove kisline. Prav tako se zaradi svoje nizke hlapnosti uporablja za izpodrivanje drugih, bolj hlapnih kislin iz njihovih soli.

Koncentrirana žveplova kislina je močan oksidant. Oksidira kovine v napetostnem nizu do vključno srebra, produkti reakcije pa so odvisni od pogojev njegove izvedbe in aktivnosti same kovine. Tvori dve vrsti soli: srednje - sulfate in kisle - hidrosulfate, pa tudi estre.

Razredčena žveplova kislina deluje z vsemi kovinami, ki so v elektrokemični seriji napetosti levo od vodika (H), s sproščanjem H2 oksidacijske lastnosti zanjo niso značilne.

V industriji se žveplovo kislino pridobiva z dvema metodama: kontaktno z uporabo trdnih katalizatorjev (kontaktov) in dušikovim metodo z dušikovimi oksidi. Surovine so žveplo, kovinski sulfidi itd. Proizvaja se več razredov kisline, odvisno od čistosti in koncentracije: baterijska (najčistejša), tehnična, stolpna, vitriol, oleum (raztopina žveplovega anhidrida v žveplovi kislini).

Uporaba žveplove kisline:

• Proizvodnja mineralnih gnojil je največje področje uporabe
• elektrolit v svinčevih baterijah
• Proizvodnja sintetičnih detergentov, barvil, plastike, vodikovega fluorida in drugih reagentov
• Bogatenje rud v rudarski industriji
• Rafiniranje naftnih derivatov
• Kovinskopredelovalna, tekstilna, usnjarska in druga industrija
• Proizvodnja zdravil
• Registriran v živilski industriji kot aditiv za živila E513
• Industrijska organska sinteza

Uporaba žveplove kisline v industriji

Živilska industrija pozna žveplovo kislino v obliki aditiva za živila E513. Kislina deluje kot emulgator. Ta aditiv za živila se uporablja pri proizvodnji pijač. Pomaga uravnavati kislost. Poleg hrane je E513 del mineralnih gnojil. Uporaba žveplove kisline v industriji je zelo razširjena. Industrijska organska sinteza uporablja žveplovo kislino za izvajanje naslednjih reakcij: alkilacija, dehidracija, hidratacija. S pomočjo te kisline se obnovi potrebna količina smol na filtrih, ki se uporabljajo pri proizvodnji destilirane vode.

Uporaba žveplove kisline v vsakdanjem življenju

Žveplova kislina doma je povprašena med vozniki. Postopek priprave raztopine elektrolita za avtomobilski akumulator spremlja dodajanje žveplove kisline. Pri delu s to kislino se morate spomniti varnostnih pravil. Če kislina pride na oblačila ali izpostavljeno kožo, takoj sperite s tekočo vodo. Žveplovo kislino, ki se je razlila na kovino, lahko nevtraliziramo z apnom ali kredo. Pri polnjenju avtomobilske baterije je treba upoštevati določeno zaporedje: postopoma dodajati kislino v vodo in ne obratno. Ko voda reagira z žveplovo kislino, se tekočina zelo segreje, kar lahko povzroči škropljenje. Zato morate biti še posebej previdni, da tekočina ne pride na obraz ali oči. Kislo je treba hraniti v tesno zaprti posodi. Pomembno je, da je kemikalija izven dosega otrok.

Uporaba žveplove kisline v medicini

Soli žveplove kisline se pogosto uporabljajo v medicini. Na primer, magnezijev sulfat je predpisan ljudem, da bi dosegli odvajalni učinek. Drug derivat žveplove kisline je natrijev tiosulfat. Zdravilo se uporablja kot protistrup v primeru dajanja naslednjih snovi: živo srebro, svinec, halogeni, cianid. Natrijev tiosulfat se skupaj s klorovodikovo kislino uporablja za zdravljenje dermatoloških bolezni. Profesor Demyanovich je predlagal združitev teh dveh zdravil za zdravljenje garje. V obliki vodne raztopine se natrijev tiosulfat daje ljudem, ki trpijo zaradi alergijskih bolezni.

Magnezijev sulfat ima široko paleto možnosti. Zato ga uporabljajo zdravniki različnih specialnosti. Kot antispazmodik se magnezijev sulfat daje bolnikom s hipertenzijo. Če ima oseba bolezni žolčnika, se snov daje peroralno za izboljšanje izločanja žolča. Uporaba žveplove kisline v medicini v obliki magnezijevega sulfata v ginekološki praksi je pogosta. Ginekologi pomagajo porodnicam z intramuskularnim dajanjem magnezijevega sulfata in na ta način anestezirajo porod. Poleg vseh zgoraj navedenih lastnosti ima magnezijev sulfat tudi antikonvulzivni učinek.

Uporaba žveplove kisline v proizvodnji

Žveplova kislina, katere področja uporabe so raznolika, se uporablja tudi pri proizvodnji mineralnih gnojil. Za bolj priročno sodelovanje se obrati, ki proizvajajo žveplovo kislino in mineralna gnojila, večinoma nahajajo blizu drug drugemu. Ta trenutek ustvarja neprekinjeno proizvodnjo.

Uporaba žveplove kisline pri proizvodnji barvil in sintetičnih vlaken je druga najpogostejša za proizvodnjo mineralnih gnojil. Številne industrije uporabljajo žveplovo kislino v nekaterih proizvodnih procesih. Uporaba žveplove kisline je našla povpraševanje v vsakdanjem življenju. Ljudje uporabljajo kemikalijo za servisiranje svojih avtomobilov. Žveplovo kislino lahko kupite v trgovinah, ki so specializirane za prodajo kemikalij, vključno z našo povezavo. Žveplova kislina se prevaža v skladu s pravili za prevoz takega tovora. Železniški ali cestni transport prevaža kislino v ustreznih posodah. V prvem primeru rezervoar deluje kot posoda, v drugem - sod ali posoda.

Lastnosti uporabe in biološka nevarnost

Žveplova kislina in izdelki v njeni bližini so izjemno strupene snovi, ki jim je dodeljen razred nevarnosti II. Njihovi hlapi vplivajo na dihala, kožo, sluznice, povzročajo težave pri dihanju, kašelj, pogosto - laringitis, traheitis, bronhitis. Največja dovoljena koncentracija hlapov žveplove kisline v zraku delovnega območja industrijskih prostorov je 1 mg/m3. Ljudje, ki delajo s strupenimi kislinami, so opremljeni s kombinezoni in osebno zaščitno opremo. Nepazljivo ravnanje s koncentrirano žveplovo kislino lahko povzroči kemične opekline.

Pri zaužitju žveplove kisline se takoj po zaužitju pojavijo ostre bolečine v ustih in celotnem prebavnem traktu, močno bruhanje, pomešano najprej s škrlatno krvjo, nato pa z rjavimi masami. Hkrati z bruhanjem se začne močan kašelj. Pojavi se ostro otekanje grla in glasilk, kar povzroči hude težave z dihanjem. Zenice se razširijo, koža obraza pa dobi temno modro barvo. Pojavi se padec in oslabitev srčne aktivnosti. Smrt nastopi pri odmerku 5 miligramov. V primeru zastrupitve z žveplovo kislino je potrebno nujno izpiranje želodca in vnos magnezija.

DEFINICIJA

brezvodni žveplova kislina je težka, viskozna tekočina, ki se zlahka meša z vodo v katerem koli razmerju: za interakcijo je značilen izjemno velik eksotermni učinek (~880 kJ/mol pri neskončnem razredčenju) in lahko povzroči eksplozivno vrenje in brizganje zmesi, če je voda dodano kislini; zato je tako pomembno, da pri pripravi raztopin vedno uporabljamo obratni vrstni red in dodajamo kislino v vodo, počasi in z mešanjem.

Nekatere fizikalne lastnosti žveplove kisline so podane v tabeli.

Brezvodni H 2 SO 4 je izjemna spojina z nenavadno visoko dielektrično konstanto in zelo visoko električno prevodnostjo, kar je posledica ionske avtodisociacije (avtoprotolize) spojine, pa tudi prevodnega mehanizma releja za prenos protona, ki zagotavlja pretok električni tok skozi viskozno tekočino z velikim številom vodikovih vezi.

Tabela 1. Fizikalne lastnosti žveplove kisline.

Pridobivanje žveplove kisline

Žveplova kislina je najpomembnejša industrijska kemikalija in najcenejša kislina v razsutem stanju, proizvedena kjer koli na svetu.

Koncentrirano žveplovo kislino ("vitriolovo olje") smo najprej pridobili s segrevanjem "zelenega vitriola" FeSO 4 ×nH 2 O in porabili v velikih količinah za pridobitev Na 2 SO 4 in NaCl.

Sodobni postopek za proizvodnjo žveplove kisline uporablja katalizator, sestavljen iz vanadijevega(V) oksida z dodatkom kalijevega sulfata na nosilcu silicijevega dioksida ali diatomejske zemlje. Žveplov dioksid SO 2 se pridobiva s sežiganjem čistega žvepla ali s praženjem sulfidne rude (predvsem pirita ali rud Cu, Ni in Zn) pri ekstrakciji teh kovin, nato se SO 2 oksidira v trioksid, nato pa dobimo žveplovo kislino z raztapljanje v vodi:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0 - 297 kJ / mol);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9,8 kJ / mol);

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 kJ / mol).

Kemijske lastnosti žveplove kisline

Žveplova kislina je močna dvobazična kislina. V prvi fazi se v raztopinah nizke koncentracije skoraj popolnoma disociira:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

Disociacija na drugi stopnji

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

poteka v manjšem obsegu. Konstanta disociacije žveplove kisline v drugi stopnji, izražena z ionsko aktivnostjo, K 2 = 10 -2.

Kot dvobazična kislina tvori žveplova kislina dve vrsti soli: srednje in kislo. Srednje soli žveplove kisline imenujemo sulfati, kislinske soli pa hidrosulfati.

Žveplova kislina pohlepno absorbira vodno paro in se zato pogosto uporablja za sušenje plinov. Sposobnost vpijanja vode pojasnjuje tudi zoglenitev številnih organskih snovi, zlasti tistih, ki spadajo v razred ogljikovih hidratov (vlaknine, sladkor, itd.), ko so izpostavljeni koncentrirani žveplovi kislini. Žveplova kislina odstranjuje vodik in kisik iz ogljikovih hidratov, ki tvorijo vodo, ogljik pa se sprošča v obliki premoga.

Koncentrirana žveplova kislina, zlasti vroča, je močno oksidacijsko sredstvo. Oksidira HI in HBr (vendar ne HCl) v proste halogene, premog v CO 2 , žveplo v SO 2 . Te reakcije so izražene z enačbami:

8HI + H 2 SO 4 \u003d 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;

2HBr + H2SO4 \u003d Br2 + SO2 + 2H2O;

C + 2H 2 SO 4 \u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;

S + 2H 2 SO 4 \u003d 3SO 2 + 2H 2 O.

Interakcija žveplove kisline s kovinami poteka različno, odvisno od njene koncentracije. Razredčena žveplova kislina oksidira s svojim vodikovim ionom. Zato deluje samo s tistimi kovinami, ki so v nizu napetosti samo do vodika, na primer:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Vendar se svinec ne raztopi v razredčeni kislini, ker je nastala sol PbSO 4 netopna.

Koncentrirana žveplova kislina je oksidant zaradi žvepla (VI). Oksidi kovine v napetostnem nizu do vključno srebra. Produkti njegove redukcije so lahko različni, odvisno od aktivnosti kovine in od pogojev (koncentracija kisline, temperatura). Pri interakciji z nizko aktivnimi kovinami, kot je baker, se kislina zmanjša na SO 2:

Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

Pri interakciji z bolj aktivnimi kovinami so redukcijski produkti lahko tako dioksid kot prosto žveplo in vodikov sulfid. Na primer, pri interakciji s cinkom se lahko pojavijo reakcije:

Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O;

4Zn + 5H 2 SO 4 \u003d 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O.

Uporaba žveplove kisline

Uporaba žveplove kisline se razlikuje od države do države in od desetletja do desetletja. Tako je na primer v ZDA glavno področje porabe H 2 SO 4 proizvodnja gnojil (70 %), sledijo kemična proizvodnja, metalurgija, rafiniranje nafte (~5 % na vsakem območju). V Združenem kraljestvu je porazdelitev porabe po industriji drugačna: le 30 % proizvedenega H 2 SO 4 se uporablja za proizvodnjo gnojil, 18 % pa gre za barve, pigmente in vmesne produkte barvil, 16 % za kemično proizvodnjo, 12 % za milo in detergente, 10 % za proizvodnjo naravnih in umetnih vlaken in 2,5 % se uporablja v metalurgiji.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1