Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 9. ПОДГРУППА КИСЛОРОДА

§ 9.7. Свойства серной кислоты и ее практическое значение

Физические свойства. Сульфатная кислота - тяжелая бесцветная маслянистая жидкость. Чрезвычайно гигроскопична. Поглощает влагу с выделением большого количества теплоты, поэтому нельзя воду приливать к концентрированной серной кислоты будет происходить разбрызгивание кислоты. Для разведение нужно сульфатную кислоту доливать небольшими порциями к воде.

Безводная сульфатная кислота растворяет до 70 % оксида серы(VИ). При обычной температуре она не летучая и не имеет запаха. При нагревании отщепляет SO₃ до тех пор, пока не образуется раствор, содержащий 98,3 % H₂SO₄. Безводная H₃SO₄ почти не проводит электрического тока.

Химические свойства. Концентрированная сульфатная кислота обугливает органические вещества - сахар, бумагу, дерево, волокна и т.д., отнимая от них элементы воды. При этом образуются гидраты серной кислоты. Обугливание сахара можно представить уравнением:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + nH₂SO₄ = 12 + nH₂SO₄ ∙ 11Н₂O.

Угля, что образовалось, частично вступает во взаимодействие с кислотой:

С + 2H₂SO₄ = СО₂ + 2SO₂ + 2Н₂O.

Поэтому кислота, поступающая в продажу, имеет бурый цвет от пыли и органических веществ, которые случайно попали в раствор и обуглились.

На поглощении (отъеме) воды серной кислотой базируется осушки газов.

Как сильная нелетка кислота, H₂SO₄ вытесняет другие кислоты из сухих солей. Например:

NaNO₃ + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HNO₃.

Однако, если H₂SO₄ добавляют к растворам солей, то вытеснение кислот не происходит.

Очень важное химическое свойство серной кислоты - взаимодействие ее с металлами. Разбавленная и концентрированная сульфатная кислота реагирует с ними по-разному.

Разбавленные растворы серной кислоты растворяют металлы, расположенные в ряду стандартных электродных потенциалов до водорода. Однако на поверхности свинца образуется пленка PbSO₄, которая защищает его от дальнейшего взаимодействия с кислотой. Металлы, расположенные в ряду стандартных электродных потенциалов после водорода, с разбавленными растворами H₂SO₄ не взаимодействуют.

Концентрированная сульфатная кислота по обычной температуре со многими металлами не реагирует. Поэтому безводную сульфатную кислоту можно хранить в железной таре и перевозить в стальных цистернах¹. Однако при нагревании концентрированная H₂SO₄ взаимодействует почти со всеми металлами (кроме Pt, Au и некоторых других). При этом она выступает как окислитель, сама восстанавливается обычно до SO₂. Водород в этом случае не выделяется, а образуется вода. Например:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2Н₂O.

Сульфатная кислота имеет все свойства кислот.

Значение серной кислоты. Сульфатная кислота является важным продуктом основной химической промышленности, производит неорганические кислоты, щелочи, соли, минеральные удобрения и хлор.

По разнообразию применения сульфатная кислота занимает первое место среди кислот. Наибольшее количество ее расходуется для получения фосфорных и азотных удобрений. Как нелетка кислота, сульфатная кислота используется для получения других кислот - соляной, плавиковой, ортофосфатной, ацетатной и т.д. Много ее идет для очистки нефтепродуктов - бензина, керосина, смазочных масел - от вредных примесей. В машиностроении серной кислотой очищают поверхность металлов от оксидов перед покрытием (нікелюванням, хромированием и т.д.). Сульфатная кйслота применяется в производстве взрывчатых веществ, искусственного волокна, красителей, пластмасс и др. ее используют для заливки аккумуляторов. В сельском хозяйстве она применяется для борьбы с сорняками (гербицидов).

Можно сказать, что сульфатная кислота применяется почти во всех отраслях производства. “Вряд ли найдется другая вещество, искусственно добываемое, которая бы настолько часто применялась в технике, как серная кислота, - писал Д.И. Менделеев в “Основах химии”. - Там, где техническая деятельность развита, там используется и много серной кислоты”.

¹ В стальных цистернах перевозят также меланж - смесь концентрова них азотной и серной кислот.

Этим определяется значение сульфатной кислоты в народном хозяйстве.