Sülfat asit: formül ve kimyasal özellikler

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 17:57

İnsanoğlunun bildiği ilk mineral asitlerden biri sülfürik veya sülfattır. Sadece kendisi değil, tuzlarının çoğu inşaatta, tıpta, gıda endüstrisinde ve teknik amaçlarla kullanıldı. Şimdiye kadar, bu konuda hiçbir şey değişmedi. Sülfat asidinin sahip olduğu bir dizi özellik, onu kimyasal sentezlerde vazgeçilmez kılar. Ayrıca tuzları günlük hayatın ve endüstrinin hemen hemen tüm sektörlerinde kullanılmaktadır. Bu nedenle, ne olduğunu ve tezahür eden özelliklerin özelliklerinin neler olduğunu ayrıntılı olarak ele alacağız.

Çeşitli isimler

Bu maddenin bir çok adı olduğu gerçeğiyle başlayalım. Bunlar arasında rasyonel isimlendirmeye göre oluşturulmuş olanlar ve tarihsel olarak gelişmiş olanlar var. Dolayısıyla, bu bağlantı şu şekilde belirlenir:

• sülfat asit;
• vitriol;
• sülfürik asit;
• oleum.

Sülfürik asit ve daha yüksek kükürt oksit karışımı olduğu için "oleum" terimi bu madde için pek uygun olmasa da -SO_3.

Sülfat asit: formül ve moleküler yapı

Kimyasal kıs altma açısından bu asidin formülü şu şekilde yazılabilir: H₂SO_{4. Açıkçası, molekül iki hidrojen katyonundan ve asidik kalıntının bir anyonundan oluşur - 2+ yükü olan sülfat iyonu.}

Bu durumda, aşağıdaki bağlar molekülün içinde hareket eder:

• kükürt ve oksijen arasındaki kovalent kutup;
• hidrojen ve asit kalıntısı arasında güçlü bir şekilde polar kovalent SO_4.

6 eşleşmemiş elektrona sahip olan kükürt, iki oksijen atomu ile iki çift bağ oluşturur. Birkaç tane daha - bekar ve sırayla hidrojenli bekarlar. Sonuç olarak, molekülün yapısı yeterince güçlü olmasını sağlar. Aynı zamanda, hidrojen katyonu çok hareketlidir ve kolayca ayrılır, çünkü kükürt ve oksijen çok daha elektronegatiftir. Elektron yoğunluğunu üzerlerine çekerek, hidrojene kısmen pozitif yük sağlarlar, bu yük ayrıldığında dolar. H+. olan asidik çözeltiler bu şekilde oluşur.

Bileşikteki elementlerin oksidasyon durumlarından bahsedersek, formülü H₂SO_{4 olan sülfat asidi, bunları kolayca hesaplamanıza izin verir: hidrojen +1, oksijen -2, kükürt +6.}

Her molekülde olduğu gibi toplam yük sıfırdır.

Keşif geçmişi

Sülfat asidi antik çağlardan beri insanlar tarafından bilinmektedir. Simyacılar bile çeşitli vitriolleri kalsine ederek onu nasıl elde edeceklerini biliyorlardı. İle9. yüzyılın başlarında, insanlar bu maddeyi aldı ve kullandı. Daha sonra Avrupa'da Albert Magnus, demir sülfatın ayrışmasından asit çıkarmayı öğrendi.

Ancak, yöntemlerin hiçbiri kârlı değildi. Sonra sözde oda sentezi versiyonu bilinir hale geldi. Bunun için kükürt ve nitrat yakıldı ve açığa çıkan buharlar su tarafından emildi. Sonuç olarak sülfat asidi oluştu.

Daha sonra bile İngilizler bu maddeyi elde etmenin en ucuz yöntemini bulmayı başardılar. Bunun için pirit kullanıldı - FeS_{2, demir piritler. Kavrulması ve ardından oksijen ile etkileşimi, sülfürik asit sentezi için hala en önemli endüstriyel yöntemlerden birini oluşturmaktadır. Bu tür hammaddeler, büyük hacimli üretimler için daha uygun fiyatlı, daha ucuz ve daha kalitelidir.}

Fiziksel özellikler

Sülfat asidini diğerlerinden ayıran, harici olanlar da dahil olmak üzere çeşitli parametreler vardır. Fiziksel özellikleri birkaç noktada tanımlanabilir:

1. Standart koşullar altında sıvı.
2. Konsantre halde, ağır, yağlıdır ve bunun için "vitriol" adını almıştır.
3. Maddenin yoğunluğu - 1,84 g/cm3.
4. Renk veya koku yok.
5. Belirgin bir "bakır" tadı vardır.
6. Suda çok iyi çözünür, neredeyse sınırsızdır.
7. Higroskopik, dokulardan hem serbest hem de bağlı suyu tutma yeteneğine sahiptir.
8. Kalıcı değildir.
9. Kaynama noktası - 296oC.
10. 10'da erime, 3oC.

Bu bileşiğin en önemli özelliklerinden biri, büyük miktarda ısı açığa çıkararak hidratlama yeteneğidir. Bu nedenle, okul sıralarından bile çocuklara aside su eklemenin mümkün olmadığı, bunun tersi olduğu öğretilir. Sonuçta, su daha hafiftir, bu nedenle yüzeyde birikecektir. Asite aniden eklenirse, çözünme reaksiyonunun bir sonucu olarak, su kaynayacak ve tehlikeli madde parçacıklarıyla birlikte sıçramaya başlayacak kadar büyük miktarda enerji açığa çıkacaktır. Bu, ellerin derisinde ciddi kimyasal yanıklara neden olabilir.

Dolayısıyla asit ince bir akıntı halinde suya dökülmelidir, daha sonra karışım çok ısınır ancak kaynama olmaz, bu da sıvının da sıçrayacağı anlamına gelir.

Kimyasal özellikler

Kimya açısından bu asit, özellikle konsantre bir çözelti ise çok güçlüdür. İki baziktir, bu nedenle hidrosülfat ve sülfat anyonlarının oluşumu ile adım adım ayrışır.

Genel olarak, çeşitli bileşiklerle etkileşimi, bu madde sınıfının tüm ana reaksiyonlarına karşılık gelir. Sülfat asidinin yer aldığı birkaç denkleme örnek verebiliriz. Kimyasal özellikler, aşağıdakilerle etkileşiminde kendini gösterir:

• tuz;
• metal oksitler ve hidroksitler;
• amfoterik oksitler ve hidroksitler;
• hidrojene kadar bir dizi voltajda duran metaller.

Bbu tür etkileşimlerin bir sonucu olarak, hemen hemen tüm durumlarda, belirli bir asidin (sülfatlar) veya asidik tuzların (hidrosülfatlar) orta tuzları oluşur.

Ayrıca özel bir özellik de, metallerle normal şemaya göre Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ Yalnızca belirli bir maddenin bir çözeltisi, yani seyreltik bir asit reaksiyona girer. Konsantre veya yüksek oranda doymuş (oleum) alırsak, etkileşim ürünleri tamamen farklı olacaktır.}

Sülfürik asidin özel özellikleri

Bunlar sadece konsantre çözeltilerin metallerle etkileşimini içerir. Dolayısıyla, bu tür reaksiyonların tüm prensibini yansıtan belirli bir şema vardır:

1. Metal aktif ise, sonuç hidrojen sülfür, tuz ve su oluşumudur. Yani kükürt -2'ye düşürülür.
2. Metal orta aktiviteye sahipse, sonuç kükürt, tuz ve sudur. Yani sülfat iyonunun serbest sülfüre indirgenmesi.
3. Düşük reaktif metaller (hidrojenden sonra) - kükürt dioksit, tuz ve su. +4 oksidasyon durumundaki kükürt.

Ayrıca, sülfat asidinin özel özellikleri, bazı metal olmayanları en yüksek oksidasyon durumlarına oksitleme ve karmaşık bileşiklerle reaksiyona girme ve onları basit maddelere oksitleme yeteneğidir.

Sektörde elde etme yöntemleri

Sülfürik asit üretmek için sülfat işlemi iki ana türden oluşur:

• iletişim;
• kule.

Her ikisi de en yaygın yöntemlerdir. Dünyanın tüm ülkelerinde sanayi. İlk seçenek, hammadde olarak demir pirit veya kükürt pirit kullanımına dayanmaktadır - FeS_{2. Toplamda üç aşama vardır:}

1. Yanma ürünü olarak kükürt dioksit oluşumu ile ham maddelerin kavrulması.
2. Sülfürik anhidrit oluşturmak için bu gazın bir vanadyum katalizörü üzerinden oksijenden geçirilmesi - SO_3.
3. Soğurma kulesinde, anhidrit, yüksek konsantrasyonlu bir çözelti - oleum oluşumu ile bir sülfat asidi çözeltisi içinde çözülür. Çok ağır yağlı kalın sıvı.

İkinci seçenek hemen hemen aynıdır, ancak katalizör olarak azot oksitler kullanılır. Ürün kalitesi, maliyet ve enerji tüketimi, hammaddelerin saflığı, üretkenlik gibi parametreler açısından ilk yöntem daha verimli ve kabul edilebilirdir, bu nedenle daha sık kullanılır.

Laboratuvar sentezi

Laboratuvar araştırması için küçük miktarlarda sülfürik asit elde edilmesi gerekiyorsa, hidrojen sülfitin düşük aktif metallerin sülfatları ile etkileşim yöntemi en uygunudur.

Bu durumlarda, demirli metal sülfit oluşumu meydana gelir ve yan ürün olarak sülfürik asit oluşur. Küçük çalışmalar için bu seçenek uygundur, ancak böyle bir asit saflık açısından farklılık göstermez.

Ayrıca laboratuvarda sülfat çözeltilerine kalitatif bir reaksiyon gerçekleştirebilirsiniz. Ba²⁺ iyonu ile birlikte en yaygın reaktif baryum klorürdür.sülfat anyonu beyaz bir çökelti halinde çöker - barit süt: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

En yaygın tuzlar

Sülfat asidi ve oluşturduğu sülfatlar, gıda da dahil olmak üzere birçok endüstride ve evde önemli bileşiklerdir. Sülfürik asidin en yaygın tuzları şunlardır:

1. Alçıtaşı (kaymaktaşı, selenit). Kimyasal adı sulu bir kalsiyum sülfat kristal hidrattır. Formül: CaSO_{4. İnşaat, ilaç, kağıt hamuru ve kağıt, kuyumculukta kullanılır.}
2. Barit (ağır spar). baryum sülfat. Çözeltide sütlü bir çökeltidir. Katı halde - şeffaf kristaller. Optik aletlerde, X ışınlarında, yalıtkan kaplamada kullanılır.
3. Mirabilite (Glauber tuzu). Kimyasal adı sodyum sülfat dekahidrattır. Formül: NaSO₄10H_{2O. Tıpta müshil olarak kullanılır.}

Pratik önemi olan birçok tuz örneği vardır. Ancak yukarıda bahsedilenler en yaygın olanlarıdır.

Sülfat kostik

Bu madde ahşabın yani selülozun ısıl işlemi sonucu oluşan bir çözeltidir. Bu bileşiğin temel amacı, bazında çökelterek sülfat sabunu elde etmektir. Sülfat likörünün kimyasal bileşimi aşağıdaki gibidir:

• lignin;
• hidroksi asitler;
• monosakaritler;
• fenoller;
• reçine;
• uçucu ve yağ asitleri;
• sülfitler, klorürler, karbonatlar ve sodyum sülfatları.

Bu maddenin iki ana türü vardır: beyaz ve siyah sülfat likörü. Beyaz, kağıt hamuru ve kağıt endüstrisine giderken siyah, endüstride sülfat sabunu yapmak için kullanılır.

Ana uygulamalar

Yıllık sülfürik asit üretimi yılda 160 milyon tondur. Bu, bu bileşiğin önemini ve yaygınlığını gösteren çok önemli bir rakamdır. Sülfat asit kullanımının gerekli olduğu birkaç sektör ve yer vardır:

1. Pillerde elektrolit olarak, özellikle kurşun olanlarda.
2. Sülfatlı gübrelerin üretildiği fabrikalarda. Bu asidin büyük kısmı, özellikle bitkiler için mineral gübrelerin imalatında kullanılır. Bu nedenle, sülfürik asit üretimi ve gübre üretimi için tesisler çoğunlukla yan yana kurulur.
3. Emülgatör olarak gıda endüstrisinde, E513 koduyla belirtilir.
4. Bir susuzlaştırma maddesi, bir katalizör olarak sayısız organik sentezde. Patlayıcılar, reçineler, temizlik ve deterjanlar, naylonlar, polipropilen ve etilen, boyalar, kimyasal lifler, esterler ve diğer bileşikler bu şekilde elde edilir.
5. Suyu arıtmak ve damıtılmış su yapmak için filtrelerde kullanılır.
6. Cevherden nadir elementlerin çıkarılması ve işlenmesinde kullanılır.

Ayrıca bir sürü güderiasit, yerel yöntemlerle elde edildiği laboratuvar araştırmalarına gider.