Sieros dioksidas yra bespalvės dujos, turinčios aštrų kvapą. Molekulė turi kampinę formą.
- Lydymosi temperatūra - -75,46 ° С,
- Virimo temperatūra -10,6 ° С,
- Dujų tankis - 2,92655 g/l.
25 ° C temperatūroje ir maždaug 0,5 MPa slėgyje lengvai suskystėja į bespalvį, judrų skystį.
Skystos formos tankis yra 1,4619 g / cm 3 (esant -10 ° C).
Kietas sieros dioksidas – bespalviai kristalai, rombinė singonija.
Sieros dioksidas pastebimai disocijuoja tik maždaug 2800°C temperatūroje.
Skysto sieros dioksido disociacija vyksta pagal schemą:
2SO 2 ↔ SO 2+ + SO 3 2-
3D molekulės modelis
Sieros dioksido tirpumas vandenyje priklauso nuo temperatūros:
- 0 °C temperatūroje 22,8 g sieros dioksido ištirpsta 100 g vandens,
- 20 ° C temperatūroje - 11,5 g,
- 90 ° C temperatūroje - 2,1 g.
Vandeninis sieros dioksido tirpalas yra sieros rūgštis H 2 SO 3.
Sieros dioksidas tirpsta etanolyje, H 2 SO 4, oleume, CH 3 COOH. Skystas sieros dioksidas bet kokiu santykiu maišomas su SO 3. CHCl 3, CS 2, dietilo eteriu.
Skystas sieros dioksidas tirpdo chloridus. Metalų jodidai ir tiocianatai netirpsta.
Skystame sieros diokside ištirpusios druskos disocijuoja.
Sieros dioksidas gali būti redukuojamas iki sieros ir oksiduojamas iki šešiavalenčių sieros junginių.
Sieros dioksidas yra toksiškas. Esant 0,03-0,05 mg/l koncentracijai, dirgina gleivines, kvėpavimo organus, akis.
Pagrindinis pramoninis sieros dioksido gamybos būdas yra iš sieros pirito FeS 2 jį deginant ir toliau apdorojant silpnu šaltu H 2 SO 4.
Be to, sieros dioksidas gali būti gaunamas deginant sierą, taip pat vario ir cinko sulfido rūdų skrudinimo šalutinis produktas.
Sulfidinė siera augalams prieinama tik perėjus į sulfatinę formą. Didžioji dalis sieros yra dirvožemyje kaip organinių junginių dalis, kurių augalai nepasisavina. Tik mineralizavus organines medžiagas ir sierai perėjus į sulfatinę formą, organinė siera tampa prieinama augalams.
Chemijos pramonė negamina trąšų, kurių pagrindinė veiklioji medžiaga yra sieros dioksidas. Tačiau jis randamas kaip priemaiša daugelyje trąšų. Tai fosfogipsas, paprastas superfosfatas, amonio sulfatas, kalio sulfatas, kalio magnezija, gipsas, skalūnų pelenai, mėšlas, durpės ir daugelis kitų.
Sieros dioksido absorbcija augaluose
Siera į augalus patenka per šaknis formoje SO 4 2- ir lapai sieros dioksido pavidalu. Tuo pačiu metu sieros absorbcija iš atmosferos užtikrina iki 80% augalo poreikio šiam elementui. Šiuo atžvilgiu šalia pramonės centrų, kur atmosferoje gausu sieros dioksido, augalai yra gerai aprūpinti siera. Atokiose vietovėse sieros dioksido kiekis krituliuose ir atmosferoje labai sumažėja, o augalų mityba siera priklauso nuo jo buvimo dirvožemyje.
Sieros oksidas (sieros dioksidas, sieros dioksidas, sieros dioksidas) yra bespalvės dujos, kurios normaliomis sąlygomis turi aštrų būdingą kvapą (panašų į uždegto degtuko kvapą). Esant slėgiui kambario temperatūroje jis suskystėja. Sieros dioksidas tirpsta vandenyje, sudarydamas nestabilią sieros rūgštį. Be to, ši medžiaga tirpsta sieros rūgštyje ir etanolyje. Tai vienas iš pagrindinių komponentų, sudarančių vulkanines dujas.
Sieros dioksidas
SO2 - sieros dioksido - gavimas pramoniniu būdu susideda iš sieros deginimo arba skrudinimo sulfidų (daugiausia naudojamas piritas).
4FeS2 (piritas) + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (sieros dioksidas).
Laboratorijoje sieros dioksidas gali būti gaunamas stipriomis rūgštimis veikiant hidrosulfitus ir sulfitus. Tokiu atveju susidariusi sieros rūgštis iš karto suyra į vandenį ir sieros dioksidą. Pavyzdžiui:
Na2SO3 + H2SO4 (sieros rūgštis) = Na2SO4 + H2SO3 (sieros rūgštis).
H2SO3 (sieros rūgštis) = H2O (vanduo) + SO2 (sierinės dujos).
Trečias būdas gauti sieros dioksidą yra koncentruotos sieros rūgšties poveikis kaitinant mažai aktyviems metalams. Pavyzdžiui: Cu (varis) + 2H2SO4 (sieros rūgštis) = CuSO4 (vario sulfatas) + SO2 (sieros dioksidas) + 2H2O (vanduo).
Sieros dioksido cheminės savybės
Sieros dioksido formulė yra SO3. Ši medžiaga priklauso rūgštiniams oksidams.
1. Sieros dioksidas ištirpsta vandenyje ir susidaro sieros rūgštis. Normaliomis sąlygomis ši reakcija yra grįžtama.
SO2 (sieros dioksidas) + H2O (vanduo) = H2SO3 (sieros rūgštis).
2. Su šarmais sieros dioksidas sudaro sulfitus. Pavyzdžiui: 2NaOH (natrio hidroksidas) + SO2 (sieros dioksidas) = Na2SO3 (natrio sulfitas) + H2O (vanduo).
3. Sieros dioksido cheminis aktyvumas yra gana didelis. Ryškiausios sieros dioksido redukuojančios savybės. Tokiose reakcijose padidėja sieros oksidacijos laipsnis. Pavyzdžiui: 1) SO2 (sieros dioksidas) + Br2 (bromas) + 2H2O (vanduo) = H2SO4 (sieros rūgštis) + 2HBr (vandenilio bromidas); 2) 2SO2 (sieros dioksidas) + O2 (deguonis) = 2SO3 (sulfitas); 3) 5SO2 (sieros dioksidas) + 2KMnO4 (kalio permanganatas) + 2H2O (vanduo) = 2H2SO4 (sieros rūgštis) + 2MnSO4 (mangano sulfatas) + K2SO4 (kalio sulfatas).
Paskutinė reakcija yra kokybinės reakcijos į SO2 ir SO3 pavyzdys. Pasikeičia violetinė spalva).
4. Esant stiprioms reduktorėms, sieros dioksidas gali turėti oksiduojančių savybių. Pavyzdžiui, norint išgauti sierą iš išmetamųjų dujų metalurgijos pramonėje, naudojamas sieros dioksido redukavimas anglies monoksidu (CO): SO2 (sieros dioksidas) + 2CO (anglies monoksidas) = 2CO2 + S (siera).
Taip pat šios medžiagos oksidacinės savybės naudojamos fosforo rūgščiai gauti: PH3 (fosfinas) + SO2 (sieros dujos) = H3PO2 (fosforo rūgštis) + S (siera).
Kur naudojamas sieros dioksidas?
Sieros dioksidas daugiausia naudojamas sieros rūgščiai gaminti. Jis taip pat naudojamas nealkoholinių gėrimų (vyno ir kitų vidutinės kainos kategorijos gėrimų) gamyboje. Dėl šių dujų savybės naikinti įvairius mikroorganizmus, jomis fumiguojami sandėliai ir daržovių sandėliai. Be to, sieros oksidu balinama vilna, šilkas, šiaudai (tos medžiagos, kurių negalima balinti chloru). Laboratorijose sieros dioksidas naudojamas kaip tirpiklis ir įvairioms sieros rūgšties druskoms gauti.
Fiziologinis poveikis
Sieros dioksidas turi stiprių toksinių savybių. Apsinuodijimo simptomai – kosulys, sloga, balso užkimimas, savitas skonis burnoje, stiprus gerklės skausmas. Įkvėpus didelės koncentracijos sieros dioksido, pasunkėja rijimas ir užspringimas, atsiranda kalbos sutrikimas, pykinimas ir vėmimas, gali išsivystyti ūmi plaučių edema.
MAC rūgštinėms dujoms:
- patalpose - 10 mg/m³;
- vidutinis paros maksimumas - vienkartinis atmosferos ore - 0,05 mg/m³.
Asmenų, augalų ir gyvūnų jautrumas sieros dioksidui skiriasi. Pavyzdžiui, iš medžių atspariausi yra ąžuolas ir beržas, mažiausiai – eglė ir pušis.
+4 sieros oksidacijos būsena yra gana stabili ir pasireiškia SHal 4 tetrahalogenidais, SOHal 2 oksodihalogenidais, SO 2 dioksidu ir atitinkamais jų anijonais. Susipažinsime su sieros dioksido ir sieros rūgšties savybėmis.
1.11.1. Sieros oksidas (IV) So2 molekulės struktūra
SO 2 molekulės struktūra yra panaši į ozono molekulės struktūrą. Sieros atomas yra sp 2 hibridizacijos būsenoje, orbitalių forma yra taisyklingas trikampis, molekulės forma yra kampinė. Sieros atomas turi nepasidalintą elektronų porą. S-O jungties ilgis yra 0,143 nm, jungties kampas yra 119,5°.
Struktūra atitinka šias rezonansines struktūras:
Skirtingai nuo ozono, S-O jungties dauginys yra 2, ty pirmoji rezonansinė struktūra daro pagrindinį indėlį. Molekulei būdingas didelis terminis stabilumas.
Fizinės savybės
Normaliomis sąlygomis sieros dioksidas arba sieros dioksidas yra bespalvės dujos, turinčios aštrų dusinantį kvapą, lydymosi temperatūra -75 °C, virimo temperatūra -10 °C. Gerai ištirpinkime vandenyje, 20 °C temperatūroje 1 tūryje vandens ištirpsta 40 tūrių sieros dioksido. Toksiškos dujos.
Sieros oksido (IV) cheminės savybės
Sieros dioksidas yra labai reaktyvus. Sieros dioksidas yra rūgštinis oksidas. Jis gerai tirpsta vandenyje, susidaro hidratai. Jis taip pat iš dalies sąveikauja su vandeniu, sudarydamas silpną sieros rūgštį, kuri nėra atskirta atskirai:
SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3 \u003d H + + HSO 3 - \u003d 2H + + SO 3 2-.
Dėl disociacijos susidaro protonai, todėl tirpalas turi rūgštinę aplinką.
Kai sieros dioksido dujos praleidžiamos per natrio hidroksido tirpalą, susidaro natrio sulfitas. Natrio sulfitas reaguoja su sieros dioksido pertekliumi ir susidaro natrio hidrosulfitas:
2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O;
Na 2 SO 3 + SO 2 \u003d 2 NaHSO 3.
Sieros dioksidui būdingas redokso dvilypumas, pavyzdžiui, jis, pasižymėdamas redukuojančiomis savybėmis, išblukina bromo vandenį:
SO 2 + Br 2 + 2H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 2HBr
ir kalio permanganato tirpalas:
5SO 2 + 2 KMnO 4 + 2H 2 O \u003d 2KНSO 4 + 2 MnSO 4 + H 2 SO 4.
oksiduojamas deguonimi į sieros anhidridą:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3.
Jis pasižymi oksidacinėmis savybėmis, kai sąveikauja su stipriais reduktoriais, pavyzdžiui:
SO 2 + 2CO \u003d S + 2CO 2 (500 ° C temperatūroje, esant Al 2 O 3);
SO 2 + 2H 2 \u003d S + 2H 2 O.
Sieros oksido (IV) gamyba
Sieros deginimas ore
S + O 2 \u003d SO 2.
Sulfido oksidacija
4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.
Stiprių rūgščių poveikis metalų sulfitams
Na 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 \u003d 2 NaHSO 4 + H 2 O + SO 2.
1.11.2. Sieros rūgštis ir jos druskos
Kai sieros dioksidas ištirpsta vandenyje, susidaro silpna sieros rūgštis, didžioji dalis ištirpusio SO 2 yra hidratuotos SO 2 H 2 O formos, aušinant taip pat išsiskiria kristalinis hidratas, tik nedidelė dalis sieros rūgšties molekulės disocijuoja į sulfito ir hidrosulfito jonus. Laisvoje būsenoje rūgštis nėra izoliuota.
Būdamas dvibazis, jis sudaro dviejų tipų druskas: vidutines - sulfitus ir rūgštines - hidrosulfitus. Vandenyje tirpsta tik šarminių metalų sulfitai ir šarminių bei šarminių žemių metalų hidrosulfitai.
Sieros dioksido molekulinė struktūra panaši į ozoną. Sieros atomas molekulės centre yra prijungtas prie dviejų deguonies atomų. Šis dujinis sieros oksidacijos produktas yra bespalvis, skleidžia aštrų kvapą, besikeičiančiomis sąlygomis lengvai kondensuojasi į skaidrų skystį. Medžiaga gerai tirpsta vandenyje, turi antiseptinių savybių. SO 2 dideliais kiekiais gaunama chemijos pramonėje, būtent sieros rūgšties gamybos cikle. Dujos plačiai naudojamos žemės ūkio ir maisto produktų perdirbimui, audinių balinimui tekstilės pramonėje.
Sisteminiai ir trivialūs medžiagų pavadinimai
Būtina suprasti terminų, susijusių su tuo pačiu junginiu, įvairovę. Oficialus junginio, kurio cheminė sudėtis atspindi formulę SO 2, pavadinimas yra sieros dioksidas. IUPAC rekomenduoja vartoti šį terminą ir jo atitikmenį angliškai „Sulphur dioxide“. Vadovėliuose mokykloms ir universitetams dažnai minimas kitas pavadinimas – sieros oksidas (IV). Romėniškas skaitmuo skliausteliuose žymi S atomo valentingumą Šiame okside esantis deguonis yra dvivalentis, o sieros oksidacijos skaičius yra +4. Techninėje literatūroje vartojami tokie pasenę terminai kaip sieros dioksidas, sieros anhidridas (jo dehidratacijos produktas).
SO 2 molekulinės struktūros sudėtis ir ypatumai
SO 2 molekulę sudaro vienas sieros atomas ir du deguonies atomai. Tarp kovalentinių ryšių yra 120° kampas. Sieros atome vyksta sp2 hibridizacija – vieno s ir dviejų p elektronų debesys išsirikiuoja pagal formą ir energiją. Jie dalyvauja kovalentinio sieros ir deguonies jungties formavime. O-S poroje atstumas tarp atomų yra 0,143 nm. Deguonis yra labiau elektronegatyvus nei siera, o tai reiškia, kad jungiamosios elektronų poros juda iš centro į išorinius kampus. Visa molekulė taip pat poliarizuota, neigiamas polius yra O atomai, teigiamas yra S atomas.
Kai kurie fizikiniai sieros dioksido parametrai
Keturvalentis sieros oksidas normaliomis aplinkos sąlygomis išlaiko agregacijos dujinę būseną. Sieros dioksido formulė leidžia nustatyti jo santykinę molekulinę ir molinę masę: Mr (SO 2) \u003d 64,066, M \u003d 64,066 g / mol (galima suapvalinti iki 64 g / mol). Šios dujos yra beveik 2,3 karto sunkesnės už orą (M(oras) = 29 g/mol). Dioksidas turi aštrų specifinį degančios sieros kvapą, kurį sunku supainioti su kitu. Jis nemalonus, dirgina akių gleivinę, sukelia kosulį. Tačiau sieros oksidas (IV) nėra toks toksiškas kaip vandenilio sulfidas.
Esant slėgiui kambario temperatūroje, dujinis sieros dioksidas suskystėja. Esant žemai temperatūrai, medžiaga yra kietos būsenos, lydosi -72 ... -75,5 ° C temperatūroje. Toliau kylant temperatūrai, atsiranda skystis, o esant -10,1 ° C vėl susidaro dujos. SO 2 molekulės yra termiškai stabilios, skilimas į atominę sierą ir molekulinį deguonį vyksta labai aukštoje temperatūroje (apie 2800 ºС).
Tirpumas ir sąveika su vandeniu
Sieros dioksidas, ištirpęs vandenyje, iš dalies sąveikauja su juo, sudarydamas labai silpną sieros rūgštį. Gavimo metu jis iš karto skyla į anhidridą ir vandenį: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. Tiesą sakant, tirpale yra ne sieros rūgštis, o hidratuotos SO 2 molekulės. Dujinis dioksidas geriau sąveikauja su vėsiu vandeniu, jo tirpumas mažėja kylant temperatūrai. Normaliomis sąlygomis jis gali ištirpti 1 tūryje vandens iki 40 tūrių dujų.
Sieros dioksidas gamtoje
Išsiveržimų metu su vulkaninėmis dujomis ir lava išsiskiria dideli kiekiai sieros dioksido. Daugelis žmogaus veiklos taip pat padidina SO 2 koncentraciją atmosferoje.
Sieros dioksidas į orą tiekiamas metalurgijos gamyklomis, kuriose rūdos skrudinimo metu išmetamosios dujos nesulaikomos. Daugelyje iškastinio kuro rūšių yra sieros, todėl deginant anglį, naftą, dujas ir iš jų gaunamą kurą į atmosferos orą patenka nemaži sieros dioksido kiekiai. Sieros dioksidas tampa toksiškas žmonėms, kai koncentracija ore viršija 0,03%. Žmogui prasideda dusulys, gali atsirasti reiškinių, panašių į bronchitą, plaučių uždegimą. Labai didelė sieros dioksido koncentracija atmosferoje gali sukelti sunkų apsinuodijimą arba mirtį.
Sieros dioksidas – gamyba laboratorijoje ir pramonėje
Laboratoriniai metodai:
- Kai siera deginama kolboje su deguonimi arba oru, dioksidas gaunamas pagal formulę: S + O 2 \u003d SO 2.
- Sieros rūgšties druskas galite veikti stipresnėmis neorganinėmis rūgštimis, geriau vartoti druskos rūgštį, bet galite praskiesti sierą:
- Na 2 SO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 SO 3;
- Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (diff.) \u003d Na 2 SO 4 + H 2 SO 3;
- H 2 SO 3 \u003d H 2 O + SO 2.
3. Variui sąveikaujant su koncentruota sieros rūgštimi išsiskiria ne vandenilis, o sieros dioksidas:
2H 2 SO 4 (konc.) + Cu \u003d CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2.
Šiuolaikiniai sieros dioksido pramoninės gamybos metodai:
- Natūralios sieros oksidacija ją deginant specialiose krosnyse: S + O 2 = SO 2.
- Skrudinimo geležies piritas (piritas).
Pagrindinės sieros dioksido cheminės savybės
Sieros dioksidas yra chemiškai aktyvus junginys. Redokso procesuose ši medžiaga dažnai veikia kaip reduktorius. Pavyzdžiui, kai molekulinis bromas sąveikauja su sieros dioksidu, reakcijos produktai yra sieros rūgštis ir vandenilio bromidas. Oksidacinės SO 2 savybės pasireiškia, jei šios dujos praleidžiamos per vandenilio sulfido vandenį. Dėl to išsiskiria siera, vyksta savaiminė oksidacija-savaiminis gijimas: SO 2 + 2H 2 S \u003d 3S + 2H 2 O.
Sieros dioksidas pasižymi rūgštinėmis savybėmis. Ji atitinka vieną silpniausių ir nestabiliausių rūgščių – sieros. Šio junginio gryna forma nėra, rūgštines sieros dioksido tirpalo savybes galima nustatyti naudojant indikatorius (lakmusas nusidažo rausva spalva). Sieros rūgštis suteikia vidutines druskas – sulfitus, o rūgštines – hidrosulfitus. Tarp jų yra stabilių junginių.
Sieros oksidacijos diokside iki šešiavalenčios būsenos sieros rūgšties anhidride procesas yra katalizinis. Susidariusi medžiaga stipriai tirpsta vandenyje, reaguoja su H 2 O molekulėmis.Reakcija egzoterminė, susidaro sieros rūgštis, tiksliau, jos hidratuota forma.
Praktinis rūgščių dujų panaudojimas
Pagrindinis pramoninės sieros rūgšties gamybos procesas, kuriam reikalingas elemento dioksidas, susideda iš keturių etapų:
- Sieros dioksido gavimas deginant sierą specialiose krosnyse.
- Susidariusio sieros dioksido išvalymas nuo visų rūšių priemaišų.
- Tolesnė oksidacija į šešiavalenę sierą, esant katalizatoriui.
- Sieros trioksido absorbcija vandeniu.
Anksčiau beveik visas sieros dioksidas, reikalingas komercinei sieros rūgšties gamybai, buvo gautas skrudinant piritą kaip šalutinis plieno gamybos produktas. Nauji metalurgijos žaliavų perdirbimo būdai sunaudoja mažiau rūdos deginimo. Todėl pastaraisiais metais natūrali siera tapo pagrindine sieros rūgšties gamybos pradine medžiaga. Didelės šios žaliavos atsargos pasaulyje, jos prieinamumas leidžia organizuoti didelio masto perdirbimą.
Sieros dioksidas plačiai naudojamas ne tik chemijos pramonėje, bet ir kituose ūkio sektoriuose. Tekstilės gamyklos šią medžiagą ir jos cheminės sąveikos produktus naudoja šilko ir vilnonių audinių balinimui. Tai vienas iš balinimo be chloro rūšių, kurio metu pluoštai nesunaikinami.
Sieros dioksidas pasižymi puikiomis dezinfekuojančiomis savybėmis, kuris naudojamas kovojant su grybeliais ir bakterijomis. Sieros dioksidas naudojamas fumiguoti žemės ūkio saugyklas, vyno statines ir rūsius. SO 2 naudojamas maisto pramonėje kaip konservantas ir antibakterinė medžiaga. Sudėkite į sirupus, pamirkykite šviežius vaisius. Sulfitinimas
cukrinių runkelių sultys keičia spalvą ir dezinfekuoja žaliavas. Konservuotose daržovių tyrėse ir sultyse taip pat yra sieros dioksido kaip antioksidanto ir konservanto.
Redokso procesuose sieros dioksidas gali būti ir oksidatorius, ir reduktorius, nes šio junginio atomo oksidacijos būsena yra +4.
Kaip oksidatorius SO 2 reaguoja su stipresniais reduktoriais, pavyzdžiui, su:
SO 2 + 2H 2 S \u003d 3S ↓ + 2H 2 O
Kaip reduktorius SO 2 reaguoja su stipresniais oksidatoriais, pavyzdžiui, esant katalizatoriui, su ir pan.:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O \u003d H 2 SO 3 + 2HCl
Kvitas
1) Sieros dioksidas susidaro deginant sierą:
2) Pramonėje jis gaunamas deginant piritą:
3) Laboratorijoje sieros dioksidą galima gauti:
Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Taikymas
Sieros dioksidas plačiai naudojamas tekstilės pramonėje įvairių gaminių balinimui. Be to, jis naudojamas žemės ūkyje žalingiems mikroorganizmams šiltnamiuose ir rūsiuose naikinti. Dideliais kiekiais SO 2 naudojamas sieros rūgščiai gaminti.
Sieros oksidas (VI) – TAIP 3 (sieros anhidridas)
Sieros anhidridas SO 3 yra bespalvis skystis, kuris žemesnėje nei 17 ° C temperatūroje virsta balta kristaline mase. Labai gerai sugeria drėgmę (higroskopiškas).
Cheminės savybės
Rūgščių-šarmų savybės
Kaip sąveikauja tipiškas rūgšties oksido sieros anhidridas:
SO 3 + CaO = CaSO 4
c) su vandeniu:
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
Ypatinga SO 3 savybė yra jo gebėjimas gerai ištirpti sieros rūgštyje. SO 3 tirpalas sieros rūgštyje vadinamas oleumu.
Oleumo susidarymas: H 2 SO 4 + n SO 3 \u003d H 2 SO 4 ∙ n SO 3
redokso savybės
Sieros oksidas (VI) pasižymi stipriomis oksidacinėmis savybėmis (dažniausiai redukuojamas iki SO 2):
3SO 3 + H 2 S \u003d 4SO 2 + H 2 O
Gauti ir naudoti
Oksiduojant sieros dioksidą susidaro sieros rūgšties anhidridas:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
Gryna sieros rūgšties anhidridas neturi praktinės vertės. Jis gaunamas kaip tarpinis produktas gaminant sieros rūgštį.
H2SO4
Sieros rūgštis pirmą kartą paminėta tarp arabų ir Europos alchemikų. Jis buvo gautas kalcinuojant geležies sulfatą (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) ore: 2FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 arba mišinyje su: 6KNO 3 + 5S \u003d 3K 2 SO 4 + 2 + 3N 2, o išsiskyrę sieros anhidrido garai kondensavosi. Sugerdami drėgmę, jie virto oleumu. Priklausomai nuo paruošimo būdo, H 2 SO 4 buvo vadinamas vitriolio aliejumi arba sieros aliejumi. 1595 m. alchemikas Andreas Libavius nustatė abiejų medžiagų tapatybę.
Ilgą laiką vitriolio aliejus nebuvo plačiai naudojamas. Susidomėjimas juo labai išaugo po XVIII a. Buvo rastas indigokarminas, stabilus mėlynas dažiklis. Pirmoji sieros rūgšties gamybos gamykla buvo įkurta netoli Londono 1736 m. Procesas buvo vykdomas švino kamerose, kurių apačioje buvo pilamas vanduo. Viršutinėje kameros dalyje buvo deginamas išlydytas salietros ir sieros mišinys, tada įleidžiamas oras. Procedūra kartojama tol, kol indo dugne susidarė reikiamos koncentracijos rūgštis.
XIX amžiuje metodas buvo patobulintas: vietoj salietros panaudota azoto rūgštis (ji duoda skaidant kameroje). Azoto dujoms grąžinti į sistemą buvo sukurti specialūs bokšteliai, kurie visam procesui suteikė pavadinimą – bokšto procesas. Bokšto metodu veikiančios gamyklos egzistuoja ir šiandien.
Sieros rūgštis yra sunkus aliejinis skystis, bespalvis ir bekvapis, higroskopiškas; gerai tirpsta vandenyje. Koncentruotą sieros rūgštį ištirpinus vandenyje, išsiskiria didelis kiekis šilumos, todėl ją reikia atsargiai pilti į vandenį (o ne atvirkščiai!) Ir tirpalą išmaišyti.
Sieros rūgšties tirpalas vandenyje, kuriame H2SO4 yra mažesnis nei 70 %, paprastai vadinamas praskiesta sieros rūgštimi, o didesnis nei 70 % – koncentruota sieros rūgštimi.
Cheminės savybės
Rūgščių-šarmų savybės
Praskiesta sieros rūgštis pasižymi visomis stiprioms rūgštims būdingomis savybėmis. Ji reaguoja:
H 2 SO 4 + NaOH \u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + BaCl 2 \u003d BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba 2+ jonų sąveikos su sulfato jonais SO 4 2+ procesas lemia baltų netirpių nuosėdų BaSO 4 susidarymą. Tai kokybinė reakcija į sulfato jonus.
Redokso savybės
Praskiestame H 2 SO 4 H + jonai yra oksidatoriai, o koncentruotame H 2 SO 4 sulfato jonai yra SO 4 2+. SO 4 2+ jonai yra stipresni oksidatoriai nei H + jonai (žr. diagramą). 
IN praskiesta sieros rūgštimi ištirpina metalus, esančius elektrocheminėje įtampų serijoje prie vandenilio. Tokiu atveju susidaro ir išsiskiria metalų sulfatai:
Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2
Metalai, esantys elektrocheminėje įtampų serijoje po vandenilio, nereaguoja su praskiesta sieros rūgštimi:
Cu + H 2 SO 4 ≠
koncentruota sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius, ypač kaitinamas. Jis oksiduoja daugelį ir kai kurias organines medžiagas.
Kai koncentruota sieros rūgštis sąveikauja su metalais, kurie yra elektrocheminėje įtampų serijoje po vandenilio (Cu, Ag, Hg), susidaro metalų sulfatai, taip pat sieros rūgšties redukcijos produktas - SO 2.
Sieros rūgšties reakcija su cinku Su aktyvesniais metalais (Zn, Al, Mg) koncentruota sieros rūgštis gali būti sumažinta iki laisvos. Pavyzdžiui, kai sieros rūgštis sąveikauja su, priklausomai nuo rūgšties koncentracijos, vienu metu gali susidaryti įvairūs sieros rūgšties redukcijos produktai - SO 2, S, H 2 S:
Zn + 2H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
Koncentruota sieros rūgštis šaltyje pasyvina, pavyzdžiui, kai kuriuos metalus, todėl gabenama geležinėse talpyklose:
Fe + H 2 SO 4 ≠
Koncentruota sieros rūgštis oksiduoja kai kuriuos nemetalus (ir kt.), atsigauna į sieros oksidą (IV) SO 2:
S + 2H 2 SO 4 \u003d 3SO 2 + 2H 2 O
C + 2H 2 SO 4 \u003d 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O
Gauti ir naudoti
Pramonėje sieros rūgštis gaunama kontakto būdu. Įsigijimo procesas vyksta trimis etapais:
- SO 2 gavimas skrudinant piritą:
4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
- SO 2 oksidavimas į SO 3, esant katalizatoriui – vanadžio (V) oksidui:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
- SO 3 ištirpinimas sieros rūgštyje:
H2SO4+ n SO 3 \u003d H 2 SO 4 ∙ n SO 3
Gautas oleumas transportuojamas geležinėse talpyklose. Reikiamos koncentracijos sieros rūgštis gaunama iš oleumo, pilant ją į vandenį. Tai galima išreikšti diagrama:
H 2 SO 4 ∙ n SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
Sieros rūgštis įvairiai pritaikoma įvairiose šalies ekonomikos srityse. Naudojamas dujų džiovinimui, kitų rūgščių gamyboje, trąšų, įvairių dažiklių, vaistų gamybai.
Sieros rūgšties druskos
Dauguma sulfatų gerai tirpsta vandenyje (šiek tiek tirpus CaSO 4, dar mažiau PbSO 4 ir praktiškai netirpus BaSO 4). Kai kurie sulfatai, kuriuose yra kristalizacijos vandens, vadinami vitrioliu:
CuSO 4 ∙ 5H 2 O vario sulfatas
FeSO 4 ∙ 7H 2 O geležies sulfatas
Sieros rūgšties druskos turi viską. Jų santykis su šildymu ypatingas.
Aktyvių metalų sulfatai ( , ) nesuyra net 1000 ° C temperatūroje, o kiti (Cu, Al, Fe) - šiek tiek kaitinant suyra į metalo oksidą ir SO 3:
CuSO 4 \u003d CuO + SO 3
Parsisiųsti:
Atsisiųsti nemokamą santrauką šia tema: "Sieros rūgšties gamyba kontaktiniu būdu"
Galite atsisiųsti esė kitomis temomis
*įrašo atvaizde yra vario sulfato nuotrauka