Sulfate acid: formula at mga katangian ng kemikal

2024 May -akda: Angel Austin | [email protected]. Huling binago: 2024-01-02 17:57

Ang isa sa mga pinakaunang mineral acid na nakilala sa tao ay sulfuric, o sulfate. Hindi lamang siya mismo, kundi pati na rin ang marami sa kanyang mga asin ay ginamit sa konstruksiyon, gamot, industriya ng pagkain, at para sa mga teknikal na layunin. Sa ngayon, walang nagbago sa bagay na ito. Ang isang bilang ng mga katangian na nagtataglay ng sulfate acid ay ginagawa itong kailangan lamang sa mga synthesis ng kemikal. Bilang karagdagan, ang mga asin nito ay ginagamit sa halos lahat ng sektor ng pang-araw-araw na buhay at industriya. Samakatuwid, isasaalang-alang namin nang detalyado kung ano ito at kung ano ang mga tampok ng mga ipinakitang katangian.

Iba-ibang pangalan

Magsimula tayo sa katotohanan na ang sangkap na ito ay maraming pangalan. Kabilang sa mga ito ay ang mga nabuo ayon sa makatwirang katawagan, at ang mga nabuo sa kasaysayan. Kaya, ang koneksyon na ito ay itinalaga bilang:

sulphate acid;
vitriol;
sulfuric acid;
oleum.

Bagaman ang terminong "oleum" ay hindi masyadong angkop para sa sangkap na ito, dahil ito ay pinaghalong sulfuric acid at mas mataas na sulfur oxide -SO_3.

Sulfate acid: formula at molecular structure

Mula sa pananaw ng chemical abbreviation, ang formula ng acid na ito ay maaaring isulat ng mga sumusunod: H₂SO_{4. Malinaw, ang molekula ay binubuo ng dalawang hydrogen cation at isang anion ng acidic na nalalabi - sulfate ion, na may singil na 2+.}

Sa kasong ito, ang mga sumusunod na bono ay kumikilos sa loob ng molekula:

covalent polar sa pagitan ng sulfur at oxygen;

covalent strongly polar sa pagitan ng hydrogen at acid residue SO_4.

Sulfur, na mayroong 6 na hindi magkapares na electron, ay bumubuo ng dalawang double bond na may dalawang oxygen atoms. Sa ilang higit pa - single, at ang mga, sa turn, single na may hydrogens. Bilang isang resulta, ang istraktura ng molekula ay nagpapahintulot na ito ay maging sapat na malakas. Kasabay nito, ang hydrogen cation ay napaka-mobile at madaling umalis, dahil ang sulfur at oxygen ay mas electronegative. Sa pamamagitan ng paghila ng densidad ng elektron sa kanilang mga sarili, nagbibigay sila ng hydrogen na may bahagyang positibong singil, na nagiging puno kapag nahiwalay. Ito ay kung paano nabuo ang mga acidic na solusyon, kung saan mayroong H+.

Kung pag-uusapan natin ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento sa compound, pagkatapos ay sulfate acid, ang formula nito ay H₂SO_{4, madaling nagbibigay-daan sa iyong kalkulahin ang mga ito: hydrogen +1, oxygen -2, sulfur +6.}

Tulad ng sa anumang molekula, ang kabuuang singil ay zero.

Kasaysayan ng pagtuklas

Sulfate acid ay kilala sa mga tao mula pa noong unang panahon. Kahit na ang mga alchemist ay alam kung paano ito makukuha sa pamamagitan ng pag-calcine ng iba't ibang vitriol. SaNoong ika-9 na siglo, natanggap at ginamit ng mga tao ang sangkap na ito. Nang maglaon sa Europe, natutunan ni Albert Magnus kung paano kumuha ng acid mula sa decomposition ng iron sulfate.

Gayunpaman, wala sa mga pamamaraan ang kumikita. Pagkatapos ay nakilala ang tinatawag na bersyon ng kamara ng synthesis. Para dito, sinunog ang asupre at nitrate, at ang mga inilabas na singaw ay sinipsip ng tubig. Bilang resulta, nabuo ang sulfate acid.

Kahit na kalaunan, nagawa ng British na mahanap ang pinakamurang paraan para makuha ang substance na ito. Ginamit ang pyrite para dito - FeS_{2, mga iron pyrite. Ang pag-ihaw nito at kasunod na pakikipag-ugnayan sa oxygen ay bumubuo pa rin ng isa sa pinakamahalagang pamamaraang pang-industriya para sa synthesis ng sulfuric acid. Ang mga naturang hilaw na materyales ay mas abot-kaya, mas mura at mas mataas ang kalidad para sa malalaking volume ng produksyon.}

Mga pisikal na katangian

Mayroong ilang mga parameter, kabilang ang mga panlabas, na nagpapakilala sa sulfate acid mula sa iba. Ang mga pisikal na katangian nito ay maaaring ilarawan sa ilang mga punto:

Liquid sa ilalim ng mga karaniwang kondisyon.
Sa konsentradong estado nito, ito ay mabigat, mamantika, kung saan tinawag itong "vitriol".
Density ng matter - 1.84 g/cm3.
Walang kulay o amoy.
Mayroon itong binibigkas na lasa na "tanso."
Natutunaw nang husto sa tubig, halos walang limitasyon.
Hygroscopic, may kakayahang mag-trap ng libre at nakatali na tubig mula sa mga tissue.
Non-volatile.
Boiling point - 296oC.
Natutunaw sa 10, 3oC.

Isa sa pinakamahalagang katangian ng tambalang ito ay ang kakayahang mag-hydrate sa pagpapalabas ng malaking halaga ng init. Iyon ang dahilan kung bakit, kahit na mula sa bangko ng paaralan, ang mga bata ay tinuturuan na hindi posible na magdagdag ng tubig sa acid, ngunit sa kabaligtaran lamang. Pagkatapos ng lahat, ang tubig ay mas magaan sa density, kaya ito ay maipon sa ibabaw. Kung ito ay biglang idinagdag sa acid, kung gayon bilang isang resulta ng reaksyon ng paglusaw, ang isang malaking halaga ng enerhiya ay ilalabas na ang tubig ay kumukulo at magsisimulang tumalsik kasama ng mga particle ng isang mapanganib na sangkap. Maaari itong magdulot ng matinding pagkasunog ng kemikal sa balat ng mga kamay.

Samakatuwid, ang acid ay dapat ibuhos sa tubig sa isang manipis na stream, pagkatapos ay ang timpla ay magiging napakainit, ngunit hindi mangyayari ang pagkulo, na nangangahulugan na ang likido ay tilamsik din.

Mga katangian ng kemikal

Mula sa pananaw ng kimika, ang acid na ito ay napakalakas, lalo na kung ito ay isang puro solusyon. Ito ay dibasic, samakatuwid ito ay naghihiwalay sa mga hakbang, na may pagbuo ng hydrosulfate at sulfate anion.

Sa pangkalahatan, ang pakikipag-ugnayan nito sa iba't ibang mga compound ay tumutugma sa lahat ng mga pangunahing reaksyon na katangian ng klase ng mga sangkap na ito. Maaari kaming magbigay ng mga halimbawa ng ilang mga equation kung saan ang sulfate acid ay nakikibahagi. Ang mga katangian ng kemikal ay makikita sa pakikipag-ugnayan nito sa:

mga asin;
metal oxides at hydroxides;
amphoteric oxides at hydroxides;
mga metal na nakatayo sa isang serye ng mga boltahe hanggang sa hydrogen.

Bbilang resulta ng mga ganitong pakikipag-ugnayan, sa halos lahat ng kaso, nabubuo ang mga medium s alt ng isang partikular na acid (sulfates) o acidic s alts (hydrosulfates).

Ang isang espesyal na tampok din ay ang mga metal ayon sa karaniwang pamamaraan Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ isang solusyon lamang ng isang partikular na substance ang nagre-react, iyon ay, isang dilute acid. Kung kukuha tayo ng concentrated o highly saturated (oleum), ang mga produkto ng pakikipag-ugnayan ay magiging ganap na naiiba.}

Mga espesyal na katangian ng sulfuric acid

Kabilang dito ang pakikipag-ugnayan lamang ng mga puro solusyon sa mga metal. Kaya, mayroong isang tiyak na pamamaraan na sumasalamin sa buong prinsipyo ng gayong mga reaksyon:

Kung ang metal ay aktibo, ang resulta ay ang pagbuo ng hydrogen sulfide, asin at tubig. Ibig sabihin, ang sulfur ay nabawasan sa -2.
Kung ang metal ay katamtamang aktibidad, ang resulta ay asupre, asin at tubig. Ibig sabihin, ang pagbabawas ng sulfate ion sa libreng sulfur.
Mga metal na mababa ang reaktibiti (pagkatapos ng hydrogen) - sulfur dioxide, asin at tubig. Sulfur sa estado ng oksihenasyon +4.

Gayundin, ang mga espesyal na katangian ng sulfate acid ay ang kakayahang mag-oxidize ng ilang di-metal sa kanilang pinakamataas na estado ng oksihenasyon at mag-react sa mga kumplikadong compound at mag-oxidize sa mga ito sa mga simpleng substance.

Mga paraan ng pagkuha sa industriya

Ang proseso ng sulfate para sa paggawa ng sulfuric acid ay binubuo ng dalawang pangunahing uri:

contact;
tower.

Pareho ang pinakakaraniwang paraanindustriya sa lahat ng bansa sa mundo. Ang unang opsyon ay batay sa paggamit ng iron pyrite o sulfur pyrite bilang raw material - FeS_{2. May tatlong yugto sa kabuuan:}

Pag-ihaw ng mga hilaw na materyales na may pagbuo ng sulfur dioxide bilang produkto ng pagkasunog.

Pagpapasa ng gas na ito sa pamamagitan ng oxygen sa isang vanadium catalyst upang bumuo ng sulfuric anhydride - SO_3.
Sa absorption tower, ang anhydride ay natunaw sa isang solusyon ng sulfate acid na may pagbuo ng isang mataas na konsentrasyon na solusyon - oleum. Napakabigat at malangis na makapal na likido.

Ang pangalawang opsyon ay halos pareho, ngunit ang mga nitrogen oxide ay ginagamit bilang isang katalista. Mula sa punto ng view ng mga parameter tulad ng kalidad ng produkto, gastos at pagkonsumo ng enerhiya, kadalisayan ng mga hilaw na materyales, pagiging produktibo, ang unang paraan ay mas mahusay at katanggap-tanggap, kaya mas madalas itong ginagamit.

Laboratory synthesis

Kung kinakailangan upang makakuha ng sulfuric acid sa maliit na dami para sa pananaliksik sa laboratoryo, kung gayon ang paraan ng pakikipag-ugnayan ng hydrogen sulfide sa mga sulfate ng mababang-aktibong mga metal ay pinakaangkop.

Sa mga kasong ito, ang pagbuo ng ferrous metal sulfide ay nangyayari, at ang sulfuric acid ay nabuo bilang isang by-product. Para sa maliliit na pag-aaral, ang pagpipiliang ito ay angkop, gayunpaman, ang naturang acid ay hindi mag-iiba sa kadalisayan.

Gayundin sa laboratoryo maaari kang magsagawa ng isang husay na reaksyon sa mga solusyon sa sulfate. Ang pinakakaraniwang reagent ay barium chloride, dahil ang Ba²⁺ ion, kasama ngang sulfate anion ay namuo sa isang puting namuo - barite milk: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

Ang pinakakaraniwang asin

Sulfate acid at ang mga sulfate na nabubuo nito ay mahalagang mga compound sa maraming industriya at sambahayan, kabilang ang pagkain. Ang pinakakaraniwang asin ng sulfuric acid ay:

Gypsum (alabastro, selenite). Ang pangalan ng kemikal ay isang aqueous calcium sulfate crystalline hydrate. Formula: CaSO_{4. Ginagamit sa paggawa, gamot, pulp at papel, paggawa ng alahas.}
Barite (heavy spar). barium sulfate. Sa solusyon, ito ay isang milky precipitate. Sa solidong anyo - mga transparent na kristal. Ginagamit sa mga optical instrument, X-ray, insulating coating.

Mirabilite (Glauber's s alt). Ang pangalan ng kemikal ay sodium sulfate decahydrate. Formula: Na₂SO₄10H_{2O. Ginagamit sa gamot bilang laxative.}

Maraming halimbawa ng mga asin na may praktikal na kahalagahan. Gayunpaman, ang mga nabanggit sa itaas ang pinakakaraniwan.

Sulfate lye

Ang substance na ito ay isang solusyon na nabuo bilang resulta ng heat treatment ng kahoy, iyon ay, cellulose. Ang pangunahing layunin ng tambalang ito ay upang makakuha ng sulfate soap sa batayan nito sa pamamagitan ng pag-aayos. Ang kemikal na komposisyon ng sulfate liquor ay ang mga sumusunod:

lignin;
hydroxy acids;
monosaccharides;
phenols;
resin;
volatile at fatty acid;
sulfides, chlorides, carbonates at sulfates ng sodium.

Mayroong dalawang pangunahing uri ng sangkap na ito: puti at itim na sulfate na alak. Ang puti ay napupunta sa industriya ng pulp at papel, habang ang itim ay ginagamit sa paggawa ng sulfate soap sa industriya.

Mga pangunahing application

Ang taunang produksyon ng sulfuric acid ay 160 milyong tonelada bawat taon. Ito ay isang napakahalagang pigura, na nagpapahiwatig ng kahalagahan at pagkalat ng tambalang ito. Mayroong ilang mga industriya at lugar kung saan kailangan ang paggamit ng sulfate acid:

Sa mga baterya bilang electrolyte, lalo na sa mga lead.
Sa mga pabrika kung saan gumagawa ng sulfate fertilizers. Ang bulk ng acid na ito ay partikular na ginagamit para sa paggawa ng mga mineral fertilizers para sa mga halaman. Samakatuwid, ang mga halaman para sa paggawa ng sulfuric acid at paggawa ng mga pataba ay madalas na itinayo nang magkatabi.
Sa industriya ng pagkain bilang isang emulsifier, na ipinahiwatig ng code E513.
Sa maraming organic syntheses bilang isang dewatering agent, isang catalyst. Ito ay kung paano nakukuha ang mga pampasabog, resin, panlinis at mga detergent, nylon, polypropylene at ethylene, mga tina, chemical fiber, ester at iba pang compound.
Ginagamit sa mga filter para maglinis ng tubig at gumawa ng distilled water.
Ginamit sa pagkuha at pagproseso ng mga bihirang elemento mula sa ore.

Maraming chamois dinang acid ay napupunta sa pananaliksik sa laboratoryo, kung saan ito ay nakukuha sa pamamagitan ng mga lokal na pamamaraan.