Сульфат кислотасы: формуласы жана химиялык касиеттери

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-02 17:51

Адамга белгилүү болгон эң биринчи минералдык кислоталардын бири күкүрт же сульфат. Анын өзү эле эмес, анын көптөгөн туздары курулушта, медицинада, тамак-аш өнөр жайында, техникалык максаттарда колдонулган. Азырынча бул жагынан эч нерсе өзгөргөн жок. Сульфат кислотасы ээ болгон бир катар өзгөчөлүктөр аны химиялык синтезде өтө зарыл кылат. Мындан тышкары, анын туздары күнүмдүк турмуштун жана өнөр жайдын дээрлик бардык тармактарында колдонулат. Ошондуктан, биз анын эмне экенин жана көрүнгөн касиеттери кандай өзгөчөлүктөргө ээ экенин кеңири карап чыгабыз.

Ар түрдүү ысымдар

Бул заттын аты көп экенинен баштайлы. Алардын арасында рационалдуу номенклатура боюнча калыптанып калгандары да, тарыхый жактан өнүккөндөрү да бар. Ошентип, бул байланыш төмөнкүдөй белгиленет:

• сульфат кислотасы;
• vitriol;
• күкүрт кислотасы;
• олеум.

Бул зат үчүн "олеум" термини анча ылайыктуу эмес, анткени ал күкүрт кислотасы менен жогорку күкүрт кычкылынын аралашмасы -SO_3.

Сульфат кислотасы: формуласы жана молекулалык түзүлүшү

Химиялык аббревиатуранын көз карашынан алганда, бул кислотанын формуласын төмөнкүчө жазса болот: H₂SO_{4. Албетте, молекула эки суутек катионунан жана кислоталык калдыктын анионунан - 2+ заряды бар сульфат ионунан турат.}

Мында төмөнкү байланыштар молекуланын ичинде аракеттенишет:

• күкүрт менен кычкылтектин ортосундагы коваленттик поляр;
• сутек менен кислота калдыктарынын ортосунда коваленттик күчтүү полярдуу SO_4.

Күкүрт 6 жупташкан электронго ээ болуп, эки кычкылтек атому менен эки кош байланышты түзөт. Дагы бир жубайлар менен - бойдок, жана алар, өз кезегинде, суутек менен жалгыз. Натыйжада, молекуланын түзүлүшү анын жетиштүү күчтүү болушуна шарт түзөт. Ошол эле учурда суутек катиону абдан кыймылдуу жана оңой чыгып кетет, анткени күкүрт жана кычкылтек алда канча электр терс. Электрондун тыгыздыгын өзүнө тартып, алар суутекти жарым-жартылай оң заряд менен камсыз кылышат, ал ажыраганда толуп калат. Ушундайча кислота эритмелери пайда болот, аларда H+.

Эгер кошулмадагы элементтердин кычкылдануу даражалары жөнүндө сөз кыла турган болсок, анда сульфат кислотасы, формуласы H₂SO_{4, аларды оңой эсептөөгө мүмкүндүк берет: суутек +1, кычкылтек -2, күкүрт +6.}

Баардык молекулалардагыдай эле жалпы заряд нөлгө барабар.

Ачылуулар таржымалы

Сульфат кислотасы адамдарга байыркы замандан бери эле белгилүү. Атүгүл алхимиктер аны ар кандай витриолду кальцинациялоо менен кантип алууну билишкен. менен9-кылымда эле адамдар бул затты алып, колдонушкан. Кийинчерээк Европада Альберт Магнус темир сульфаттын ажырашынан кислотаны кантип алууну үйрөнгөн.

Бирок, ыкмалардын бири да пайдалуу болгон эмес. Андан кийин синтездин камералык версиясы белгилүү болду. Бул үчүн күкүрт жана нитрат күйгүзүлүп, бөлүнүп чыккан буулар сууга сиңип калган. Натыйжада сульфат кислотасы пайда болгон.

Кийинчерээк британдыктар бул затты алуунун эң арзан ыкмасын таба алышкан. Бул үчүн пирит колдонулган - FeS_{2, темир колчедандары. Аны кууруу жана андан кийин кычкылтек менен өз ара аракеттенүү дагы эле күкүрт кислотасын синтездөөнүн эң маанилүү өнөр жай ыкмаларынын бири болуп саналат. Мындай чийки зат өндүрүштүн чоң көлөмү үчүн жеткиликтүү, арзан жана сапаттуураак.}

Физикалык касиеттери

Сульфат кислотасын башкалардан айырмалап турган бир нече параметрлери бар, анын ичинде тышкы параметрлери бар. Анын физикалык касиеттерин бир нече пункттарда сүрөттөсө болот:

1. Стандарттык шарттарда суюктук.
2. Концентрленген абалында ал оор, майлуу болгондуктан "витриол" деген аталышты алган.
3. Заттын тыгыздыгы - 1,84 г/см3.
4. Түс же жыт жок.
5. Анын айкын "жез" даамы бар.
6. Сууда абдан жакшы эрийт, дээрлик чексиз.
7. Гигроскопиялык, ткандардан эркин жана байланган сууну кармап калууга жөндөмдүү.
8. Учуучу эмес.
9. Кайнуу температурасы - 296oC.
10. Эрүү 10, 3oC.

Бул кошулманын эң маанилүү өзгөчөлүктөрүнүн бири - көп сандагы жылуулуктун бөлүнүп чыгышы менен гидраттоо жөндөмдүүлүгү. Ошон үчүн мектеп скамейкасынан да балдарга кычкылга суу кошууга эч кандай мүмкүн эмес, тескерисинче, тескерисинче үйрөтүлөт. Анткени, суу тыгыздыгы боюнча жеңил болгондуктан, бетинде чогулат. Эгер аны капыстан кислотага кошуп койсо, анда эрүү реакциясынын натыйжасында суу кайнап, коркунучтуу заттын бөлүкчөлөрү менен кошо чачырагандай чоң энергия бөлүнүп чыгат. Бул колдун терисин катуу химиялык күйүккө алып келиши мүмкүн.

Ошондуктан, кислотаны ичке агым менен сууга куюш керек, андан кийин аралашма абдан ысып кетет, бирок кайнабайт, бул суюктук да чачырайт дегенди билдирет.

Химиялык касиеттери

Химиянын көз карашынан алганда, бул кислота өтө күчтүү, айрыкча концентрацияланган эритме болсо. Ал эки негиздүү, ошондуктан гидросульфат жана сульфат аниондорунун пайда болушу менен кадамдар менен диссоциацияланат.

Жалпысынан анын ар кандай кошулмалар менен өз ара аракеттенүүсү бул класстагы заттардын мүнөздүү бардык негизги реакцияларына туура келет. Биз сульфат кислотасы катышкан бир нече теңдемелерди мисал келтирсек болот. Химиялык касиеттери төмөнкү менен өз ара аракеттенүүдө көрүнөт:

• туздар;
• металл оксиддери жана гидроксиддери;
• амфотердик оксиддер жана гидроксиддер;
• сутекке чейин бир катар чыңалуудагы металлдар.

Бмындай өз ара аракеттенүүлөрдүн натыйжасында дээрлик бардык учурларда берилген кислотанын (сульфаттардын) же кислота туздарынын (гидросульфаттардын) орто туздары пайда болот.

Өзгөчө өзгөчөлүгү, ошондой эле кадимки схема боюнча металлдар менен Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ берилген заттын эритмеси, башкача айтканда суюлтулган кислота реакцияга кирет. Эгерде биз концентрацияланган же өтө каныккан (олеум) алсак, анда өз ара аракеттенүү продуктулары такыр башкача болот.}

Күкүрт кислотасынын өзгөчө касиеттери

Буларга концентрацияланган эритмелердин металлдар менен өз ара аракеттенүүсү гана кирет. Ошентип, мындай реакциялардын бүткүл принцибин чагылдырган белгилүү бир схема бар:

1. Эгер металл активдүү болсо, натыйжада күкүрттүү суутек, туз жана суу пайда болот. Башкача айтканда, күкүрт -2ге чейин кыскарган.
2. Эгер металл орточо активдүүлүктө болсо, натыйжада күкүрт, туз жана суу болот. Башкача айтканда, сульфат ионунун эркин күкүрткө чейин кыскарышы.
3. Төмөн реактивдүүлүктөгү металлдар (водороддон кийин) - күкүрттүн диоксиди, туз жана суу. кычкылдануу абалындагы күкүрт +4.

Ошондой эле сульфат кислотасынын өзгөчө касиеттери кээ бир бейметаллдарды эң жогорку кычкылдануу даражасына чейин кычкылдандыруу жана татаал бирикмелер менен реакцияга кирип, аларды жөнөкөй заттарга кычкылдантуу жөндөмдүүлүгү.

Өнөр жайда алуу ыкмалары

Күкүрт кислотасын алуу үчүн сульфаттык процесс эки негизги түрдөн турат:

• байланыш;
• мунара.

Экөө тең эң кеңири таралган жолдордуйненун бардык елкелерунде енер жай. Биринчи вариант чийки зат катары темир колчеданын же күкүрттүү колчеданды колдонууга негизделген - FeS_{2. Жалпысынан үч этап бар:}

1. Күйүү продуктусу катары күкүрт диоксидинин пайда болушу менен чийки заттарды кууруу.
2. Бул газды ванадий катализатору аркылуу кычкылтек аркылуу өткөрүп, күкүрттүү ангидридди пайда кылуу - SO_3.
3. Асорбция мунарасында ангидрид сульфат кислотасынын эритмесинде эритип, жогорку концентрациялуу эритме – олеум пайда болот. Абдан оор майлуу коюу суюктук.

Экинчи вариант дээрлик бирдей, бирок катализатор катары азот оксиддери колдонулат. Продукциянын сапаты, өздүк наркы жана энергияны сарптоо, чийки заттын тазалыгы, өндүрүмдүүлүк сыяктуу параметрлердин көз карашынан алганда, биринчи ыкма кыйла натыйжалуу жана алгылыктуу, ошондуктан ал көбүрөөк колдонулат.

Лабораториялык синтез

Эгер лабораториялык изилдөө үчүн күкүрт кислотасын аз өлчөмдө алуу зарыл болсо, анда күкүрт суутектин активдүүлүгү төмөн металлдардын сульфаттары менен аракеттешүүсүнүн ыкмасы эң ылайыктуу.

Мындай учурларда кара металлдын сульфиддери пайда болуп, кошумча продукт катары күкүрт кислотасы пайда болот. Чакан изилдөөлөр үчүн бул параметр ылайыктуу, бирок мындай кислота тазалыгы боюнча айырмаланбайт.

Ошондой эле лабораторияда сульфат эритмелерине сапаттык реакцияны жүргүзүүгө болот. Эң кеңири таралган реагент барий хлориди, анткени Ba²⁺ иону менен биргесульфат анион ак чөкмөчө чөкөт - барит сүт: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

Эң кеңири таралган туздар

Сульфат кислотасы жана ал түзгөн сульфаттар көптөгөн тармактарда жана үй чарбаларында, анын ичинде тамак-аш тармагында маанилүү кошулмалар болуп саналат. Күкүрт кислотасынын эң кеңири таралган туздары:

1. Гипс (алебастр, селенит). Химиялык аты суулуу кальций сульфаты кристаллдык гидрат болуп саналат. Формула: CaSO_{4. Курулушта, медицинада, целлюлоза-кагазда, зергерчиликте колдонулат.}
2. Барит (оор шпа). барий сульфаты. Эритмеде бул сүттүү чөкмө. Катуу формада - тунук кристаллдар. Оптикалык аспаптарда, рентген нурларында, изоляциялоочу каптоодо колдонулат.
3. Мирабилит (Глаубер тузу). Химиялык аты натрий сульфаты decahydrate болуп саналат. Формула: Na₂SO₄10H_{2O. Медицинада ич алдырма дары катары колдонулат.}

Практикалык мааниге ээ болгон туздардын көптөгөн мисалдары бар. Бирок, жогоруда айтылгандар эң кеңири таралган.

Сульфат лие

Бул зат жыгачты, башкача айтканда целлюлозаны жылуулук менен иштетүүнүн натыйжасында пайда болгон эритме. Бул кошулманын негизги максаты тундурма жолу менен анын негизинде сульфат самын алуу болуп саналат. Сульфат спиртинин химиялык курамы төмөнкүдөй:

• лигнин;
• гидрокси кислоталар;
• моносахариддер;
• фенолдор;
• чайыр;
• учуучу жана май кислоталары;
• натрийдин сульфиддери, хлориддери, карбонаттары жана сульфаттары.

Бул заттын эки негизги түрү бар: ак жана кара сульфат спирти. Ак целлюлоза-кагаз өнөр жайына кетет, ал эми кара түс өнөр жайда сульфаттык самын жасоо үчүн колдонулат.

Негизги колдонмолор

Күкүрт кислотасынын жылдык өндүрүшү жылына 160 миллион тоннаны түзөт. Бул абдан маанилүү көрсөткүч, бул кошулма маанилүүлүгүн жана таралышын көрсөтүп турат. Сульфат кислотасын колдонуу зарыл болгон бир нече тармактар жана жерлер бар:

1. Батареяларда электролит катары, өзгөчө коргошундарда.
2. Сульфаттык жер семирткичтерди чыгаруучу заводдордо. Бул кислотанын негизги бөлүгү өсүмдүктөр үчүн минералдык жер семирткичтерди өндүрүү үчүн атайын колдонулат. Ошондуктан күкүрт кислотасын жана жер семирткичтерди чыгаруучу заводдор көбүнчө жанаша курулат.
3. Тамак-аш өнөр жайында эмульгатор катары, E513 коду менен көрсөтүлгөн.
4. Көптөгөн органикалык синтездерде суусуздандыргыч, катализатор катары. Мына ушундай жол менен жарылуучу заттар, чайырлар, тазалоочу жана жуучу каражаттар, нейлондор, полипропилен жана этилен, боёктор, химиялык булалар, эфирлер жана башка кошулмалар алынат.
5. Сууну тазалоо жана дистилденген сууну жасоо үчүн чыпкаларда колдонулат.
6. Рудандан сейрек кездешүүчү элементтерди алууда жана иштетүүдө колдонулат.

Ошондой эле көп кампакислота лабораториялык изилдөөгө кетет, ал жерден жергиликтүү ыкмалар менен алынат.