Серная кислота - неорганическое химическое соединение, без которого не существовало бы большое количество препаратов, удобрений и продукции. Она представляет собой вязкую, маслянистую жидкость без запаха и цвета. Формула H2SO4. Обладает сильными гигроскопичными свойствами - способна поглощать водяные пары атмосферного воздуха.
Свойства:
- Ее окислительная способность и высокая концентрация характеризуют ее мощным окислителем в различных процессах. Серная кислота хорошо растворима в воде. Двухосновная концентрированная серная кислота при взаимодействии окисляет все металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности, кроме золота и платины. Разбавленная вступает в реакцию со всеми металлами, стоящими левее водорода.
- Серная кислота помогает эффективно удалять окалину и ржавчину. Восстанавливает алюминий при изготовлении цветных металлов. Её наносят на металлические поверхности перед покрытием медью или хромом, удаляют нежелательные частицы и примеси из нефтепродуктов, обрабатывают скважины.
- Серная кислота очень едкая, обезвоживающая. Даже наличие незначительного количества при контакте с кожей может вызвать тяжелые химические ожоги. Является сильным дегидратирующим агентом, обугливающим органические вещества. При попадании в глаза, привести к повреждениям зрения и слепоте. Соблюдайте осторожность при вдыхании кислотных газов, образующихся при взаимодействии компонентов с серной кислотой. Они вызывают жжение в дыхательной системе. При нагревании кислоты до 300°C она начинает распадаться на воду и удушающие пары диоксида серы. Кислота сама по себе невзрывоопасна, но при контакте с другими материалами может вызывать бурные экзотермические реакции. Так, например, при добавлении воды к серной кислоте возникнет реакция, провоцирующая возгорание и брызги кислоты. Поэтому всегда нужно добавлять кислоту в воду!
Меры предосторожности:
При попадании серной кислоты на кожу её нельзя сразу промывать водой. Первым делом нейтрализуйте серную кислоту мыльной или известковой водой - тогда следы едкого вещества уйдут путем обильного стекания воды. Кроме того, необходимо снять одежду, так как пока агент находится на ткани, он будет ее повреждать.
Производство происходит в несколько этапов:
В промышленных объемах серную кислоту получают разными способами. Первый метод - контактный. Он популярен во многих государствах, так как получается качественный продукт, который при производстве почти не наносит вред окружающей среде. Начальными компонентами являются: пирит (колчедан), сера, оксид ванадия (в качестве катализатора), H₂S (сероводород), сульфиды различных металлов.
- Обработанный пирит обжигается при температуре 800°C. В этот момент сырье находится в подвешенном состоянии, в камеру поступает воздух, выделяются водяные пары, O₂, SO₂, лишние отходы уничтожаются.
- Ванадиевый катализатор способствует экзотермии. Реакция проходит под давлением. Поддерживается температура 420 - 550°C смеси. В результате каталитического оксиления диоксид серы переходит в ангидрид серной кислоты.
- В поглотительной башне ангидрид поглощается, появляется олеум (раствор серного ангидрида SO₃ в серной кислоте), который разливают в емкости.
В ходе всех этапов выделяется большое количество тепла, которое повторно используется как источник для поддержания производства.
Второй метод - нитрозный. Различают два подвида: камерный и башенный. Способы получения не требуют больших денежных затрат и сложного оборудования, а также гарантируют переработку диоксида серы.
В этом методе есть свои минусы: так получается серная кислота с концентрацией 75%, которая уступает по качеству, в ее составе могут быть оксид азота, железа и иные примеси. Нитрозный способ вреден для экологии, так как допускает выбросы токсинов в атмосферу.
Основой камерного способа является сернистый газ: в синтезе в условиях высокой температуры он реагирует с нитрозой (смесь NO, NO2, NO3), в результате чего образуются оксилы азота, которые вместе с двуокисью серы и кислородом попадают во следующие камеры реактора. Там в присутствии паров воды окисляется сернистый газ и образуется серная кислота с выделением несолеобразующего оксида NO.
SO2 + NO2 + H2O = H2SO4 + NO ↑
Башенный способ предполагает последовательное прохождение сернистого газа, полученного обжогом колчедана, через ряд башен, где он взаимодействует с окисями азота и преобразуется в серную кислоту 65% и 76% Кислота такой концентрации находит малое применение в отраслях промышленности, поэтому сырье концентрируют путем уварки и получают 98% раствор.
Применение:
- Серная кислота применяется во многих производственных направлениях - изготовлении пластмасс, моющих средств, красителей.
- Раствор необходим для регулирования pH в различных промышленных процессах. Фильтры, используемые в промышленности, могут также содержать серную кислоту в качестве активной добавки.
- В черной металлургии раствор активно используют для удаления окалины, оксидной пленки и ржавчины. Также вещество эффективно при травлении металлов перед покрытием никелем, медью и др.
- В пищевой отрасли кислоту применяют в виде эмульгатора Е513, регулирующая кислотность напитков.
- В добывающей промышленности с помощью кислоты добывают редкие минеральные элемнты.
В медицине серная кислота также нашла применение. Широко используются соли (сульфаты) кислоты. Так, тиосульфат натрия помогает справиться с отравлениями свинцом, ртутью и цианидами, а магний сульфат действует как спазмолитик при гипертонических заболеваниях.
