Сірчана кислота та її хімічні властивості
Кислоти - це хімічні сполуки, що складаються з атомів водню і кислотних залишків, наприклад, SO4, SO3, PO4 і т. Д. Вони бувають неорганічними і органічними. До перших відносяться соляна, фосфорна, сульфідна, азотна, сірчана кислота. До других - оцтова, пальмітинова, мурашина, стеаринова і т. Д.
Що таке сірчана кислота
Ця кислота складається з двох атомів гідрогену і кислотного залишку SO4. Вона має формулу H2SO4. 
Сірчана кислота або, як вона ще називається, сульфатна, відноситься до неорганічних кисневмісним двоосновний кислот. Ця речовина вважається одним з найбільш агресивних і хімічно активних. У більшості хімічних реакцій вона виступає як окислювач. Ця кислота може використовуватися в концентрованому або розведеному вигляді, в цих двох випадках вона має трохи різні хімічні властивості.
Фізичні властивості
Сірчана кислота в нормальних умовах має рідкий стан, температура її кипіння становить приблизно 279,6 градуса за Цельсієм, температура замерзання, коли вона перетворюється в тверді кристали, - близько -10 градусів для стовідсоткової і близько -20 для 95-відсотковою. Чистий стовідсоткова сульфатна кислота являє собою масляниста рідка речовина без запаху і кольору, яке володіє майже вдвічі більшою щільністю, ніж вода - 1840 кг / м3.
Хімічні властивості сульфатної кислоти
Сірчана кислота реагує з металами, їх оксидами, гідроксидами і солями. Розбавлена водою в різних пропорціях, вона може поводитися по-різному, тому розглянемо докладніше властивості концентрованого і слабкого розчину сірчаної кислоти окремо.
Концентрований розчин сірчаної кислоти
Концентрованим вважається розчин, в якому міститься від 90 відсотків сульфатної кислоти. Такий розчин сірчаної кислоти здатний реагувати навіть з малоактивними металами, а також з неметалами, гидроксидами, оксидами, солями. Властивості такого розчину сульфатної кислоти схожі з такими у концентрованій нітратної кислоти.
Взаємодія з металами
При хімічної реакції концентрованого розчину сульфатної кислоти з металами, що знаходяться правіше водню в електрохімічному ряді напруг металів (тобто з не найактивнішими), утворюються такі речовини: сульфат того металу, з яким відбувається взаємодія, вода і діоксид сірки. До металам, в результаті взаємодії з якими утворюються перераховані речовини, відносяться мідь (купрум), ртуть, вісмут, срібло (аргентум), платина і золото (аурум).
Взаємодія з неактивними металами
З металами, які стоять лівіше водню в ряді напруг, концентрована сірчана кислота поводиться трохи по-іншому. В результаті такої хімічної реакції утворюються такі речовини: сульфат певного металу, сірководень або чиста сірка і вода. До металам, з якими проходить подібна реакція, відносяться також залізо (ферум), магній, манган, берилій, літій, барій, кальцій і всі інші, що знаходяться в ряді напруг лівіше водню, крім алюмінію, хрому, нікелю й титану - з ними концентрована сульфатна кислота у взаємодію не вступає.
Взаємодія з неметалами
Дана речовина - сильний окислювач, тому воно здатне брати участь в окисно-відновних хімічних реакціях з неметалами, такими як, наприклад, вуглець (карбон) і сірка. В результаті таких реакцій обов'язково виділяється вода. При додаванні цієї речовини до вуглецю також виділяється углекис газ і діоксид сульфуру. А якщо додати кислоту до сірки, отримаємо тільки діоксид сірки і воду. У такій хімічної реакції сульфатна кислота відіграє роль окислювача.
Взаємодія з органічними речовинами
Серед реакцій сірчаної кислоти з органічними речовинами можна виділити обвуглювання. Такий процес відбувається при зіткненні даної речовини з папером, цукром, волокнами, деревом і т. Д. При цьому в будь-якому випадку виділяється вуглець. Карбон, який утворився в процесі реакції, може частково взаємодіяти з сірчаною кислотою при її надлишку. На фото показана реакція цукру з розчином сульфатної кислоти середньої концентрації.
Реакції з солями
Також концентрований розчин H2SO4 реагує з сухими солями. У цьому випадку відбувається стандартна реакція обміну, при якій утворюється сульфат металу, який був присутній в структурі солі, і кислота з залишком, який був у складі солі. Однак з розчинами солей концентрована сірчана кислота не вступає в реакцію.
Взаємодія з іншими речовинами
Також дана речовина може вступати в реакції з оксидами металів та їх гидроксидами, в цих випадках відбуваються реакції обміну, в першому виділяється сульфат металу і вода, у другому - те ж саме.
Хімічні властивості слабкого розчину сульфатної кислоти
Розбавлена сірчана кислота реагує з багатьма речовинами і має такі ж властивості, як і всі кислоти. Вона, на відміну від концентрованою, вступає у взаємодію тільки з активними металами, тобто тими, які знаходяться лівіше водню в ряду напруг. У такому випадку відбувається така ж реакція заміщення, як і у випадку з будь кислотою. При цьому виділяється водень. Також такий розчин кислоти взаємодіє з розчинами солей, в результаті чого відбувається реакція обміну, вже розглянута вище, з оксидами - так само, як і концентрована, з гидроксидами - теж так само. Крім звичайних сульфатів, існують також гідросульфати, які є продуктом взаємодії гідроксиду та сірчаної кислоти.
Як дізнатися, що в розчині міститься сірчана кислота або сульфати
Для визначення, чи присутні ці речовини в розчині, застосовується спеціальна якісна реакція на сульфат-іони, яка дозволяє це дізнатися. Вона полягає в додаванні барію або його сполук у розчин. В результаті цього може випасти осад білого кольору (сульфат барію), що показує наявність сульфатів або сірчаної кислоти.
Як видобувають сірчану кислоту
Найпоширенішим способом промислового отримання даної речовини є видобуток його з піриту заліза. Цей процес відбувається в три етапи, на кожному з яких відбувається певна хімічна реакція. Розглянемо їх. Спочатку до піриту додають кисень, внаслідок чого утворюється оксид феруму і діоксид сірки, який використовується для подальших реакцій. Ця взаємодія відбувається при високій температурі. Далі йде етап, на якому за допомогою додавання кисню в присутності каталізатора, в якості якого виступає оксид ванадію, отримують триоксид сірки. Тепер, на останній стадії, до отриманого речовині додають воду, при цьому отримують сульфатну кислот. Це найпоширеніший процес промислового добування сульфатної кислоти, він використовується найбільш часто тому, що пірит - найдоступніше сировину, відповідне для синтезу описаного в цій статті речовини. Сірчану кислоту, отриману за допомогою такого процесу, використовують в різних сферах промисловості - як в хімічній, так і в багатьох інших, наприклад, при переробці нафти, збагаченні руд і т. Д. Також її використання часто передбачено в технології виготовлення безлічі синтетичних волокон .
