Kwas disiarkowy: charakterystyka i funkcje tej substancji

Wszyscy słyszeliśmy o kwasie siarkowym, nawet przelotnie. Ta niezwykle żrąca i niebezpieczna substancja jest najszerzej produkowanym związkiem chemicznym na świecie. Ma to szczególne znaczenie w przemyśle naftowym, obróbce stali, produkcji materiałów wybuchowych, detergentów i tworzyw sztucznych oraz w syntezie nawozów.

Bez kwasu siarkowego nie byłoby również możliwe zasilenie przemysłu drzewno-papierniczego, wielu procesów w fabrykach włókienniczych czy produkcji akumulatorów. Nie możemy też zapominać o jego roli w przemyśle chemicznym, ponieważ jest niezbędny do syntezy innych kwasów i siarczanów niezbędnych w niektórych procesach.

Innymi słowy, społeczeństwo nie byłoby takie, jakie znamy bez kwasu siarkowego, ponieważ gra podstawowe zadania m.in. w przemyśle chemicznym, naftowym i rolniczym rzeczy. Jednak nie wszystkie związki siarki są równie dobrze znane. Tutaj zwracamy uwagę na jeden znacznie mniej znany ogólnej populacji: kwas disiarkowy..

• Powiązany artykuł: „11 rodzajów reakcji chemicznych”

Co to jest kwas disiarkowy?

Kwas disiarkowy, znany również jako kwas pirosiarkowy lub oleum, jest tlenkiem siarki. Termin „kwas tlenowy” odnosi się do każdego kwasu, który zawiera w swoim składzie tlen, zwłaszcza tych, które: Mają w swojej strukturze chemicznej co najmniej jeden atom wodoru (H), jeden atom tlenu (O) i element zmienny, czy to ten X.

Kwas disiarkowy jest głównym składnikiem dymiącego kwasu siarkowego lub oleum, którego właściwości i zastosowanie wyjaśnimy w kolejnych rozdziałach. Na razie pozostaje nam tylko to, że jego struktura chemiczna to H2SO7. Oznacza to, że składa się z dwóch atomów wodoru (H2), 7 tlenu (O7) i dwóch siarki (S2). Stosowany kwas siarkowy ma ze swej strony dwa atomy wodoru, jeden siarki i cztery tlen (H2SO4).

Warto również podkreślić, że kwas ten ma masę molową 178,13 g · mol-1, a jego temperatura topnienia wynosi 36 stopni, co oznacza zmianę ze stanu stałego w ciekły. Istnieją inne kwasy o tym samym wzorze „H2O · (SO3) x”, chociaż nie można ich dziś wyodrębnić w warunkach doświadczalnych.

• Możesz być zainteresowany: „15 właściwości fizycznych i chemicznych wody”

Charakterystyka oleum

Jak już powiedzieliśmy, kwas disiarkowy jest głównym składnikiem dymiącego kwasu siarkowego, znanego również jako oleum. Wzór tego roztworu to ySO3 · H2O, gdzie „y” jest całkowitą masą molową trójtlenku siarki (SO3). Jednakże może być również oznaczony przez nomenklaturę „H2SO4 · xSO3”, gdzie „x” odnosi się do zawartości molowej wolnego trójtlenku siarki. Gdy x = 1 i y = 2, otrzymuje się wzór H2S2O7, lub to samo, wzór kwasu disiarkowego.

Może to brzmieć skomplikowanie, ale zachowaj następującą myśl: roztwór oleum może mieć różne właściwości w zależności od procentu stężenia concentration kwas siarkowy i wspomniana konformacja powoduje powstanie kwasu disiarkowego, który występuje w postaci stałej do 36 stopni temperatury środowiskowy. O ile ciekawie, jak cały ten konglomerat brzmi chemicznie, trzeba to jednak podkreślić kwas disiarkowy jest rzadko używany w warunkach laboratoryjnych lub procesach przemysłowych.

Oleum jest syntetyzowane w „procesie kontaktowym”, w którym do siarki dodawane są grupy tlenowe (S + O3, SO3), a następnie rozpuszczane w koncentracie kwasu siarkowego (H2SO4). Być może chemik wyciągnąłby włosy, aby zobaczyć tak wielkie uproszczenie, ale dla celów informacyjnych bierzemy licencję, aby pokazać połączenie obu koncepcji:

Tak więc typowy oleum lub kwas disiarkowy zbudowany jest z siarki, do której dodano tlen i stężony kwas siarkowy. W świecie chemii ostatecznie wszystko jest także kwestią wiedzy matematycznej.

Funkcje i użyteczność tej substancji

Po przeanalizowaniu chemicznej natury tego złożonego roztworu możemy zbadać jego zastosowania, choć pokrótce.

1. Produkcja kwasu siarkowego

Choć brzmi to sprzecznie z intuicją, roztwór, który do syntezy wymaga kwasu siarkowego, może być przydatny do produkcji samego kwasu siarkowego.

Ze względu na wysoką entalpię nawodnienia (zmiana entalpii, gdy jeden mol jonów rozpuszcza się w wystarczającej wody, aby uzyskać rozcieńczony roztwór), oleum można rozcieńczyć wodą, aby uzyskać stężony kwas siarkowy dodatkowy.

Wręcz przeciwnie, gdyby SO3 został dodany bezpośrednio do wody, utworzyłby gazową warstwę kwasu siarkowego, która jest bardzo trudna w obróbce.

@obraz (28510)

2. Pośrednik transportowy

Ponieważ oleum występuje w stanie stałym do 36 stopni temperatury, może być przydatny do transportu kwasu siarkowego w autocysternach, pomiędzy rafineriami a różnymi gałęziami przemysłu. Po dotarciu do miejsca przeznaczenia oleum może powrócić do stanu płynnego. W każdym razie proces ten należy przeprowadzić bardzo ostrożnie, ponieważ przegrzanie materiału (przegrzanie) przekracza granice bezpieczeństwa.

Ponadto oleum lub kwas disiarkowy są mniej korozyjne niż kwas siarkowy w kontakcie z metalami, ponieważ nie ma wolnych cząsteczek wody, które mogą atakować te powierzchnie. Z tego powodu ciekły kwas disiarkowy jest czasem również wybierany do syntezy do transportu między złożonymi rurociągami. Ze względu na zdolność do „powracania” do stężonego kwasu siarkowego i łatwość zmiany stanu stałego w ciekły, oleum ma wiele zastosowań w transporcie.

3. Kwas disiarkowy w przemyśle materiałów wybuchowych

Oleum również stosowany w syntezie materiałów wybuchowych, z godnym uwagi wyjątkiem nitrocelulozy. Wynika to z faktu, że roztwory kwasu azotowego (NO3) i kwasu siarkowego (H2SO4, które można otrzymać, ale nie muszą, kwas disiarkowy) zawierają znaczne ilości wody, przez co są mało przydatne w wielu procesach produkcyjnych materiały wybuchowe.

4. Zastosowanie w badaniu chemii organicznej

Oleum to agresywny i silnie żrący środek reaktywny, przydatny jako półprodukt w niektórych reakcjach chemicznych.

Wznawianie

Podsumowując, kwas disiarkowy może być postrzegany jako produkt pośredni kwasu siarkowego, mimo że pochodzi z reakcji, które go wymagają w pierwszej kolejności. Ponieważ występuje naturalnie w stanie stałym, nadaje się do bezpiecznego transportu w wielu sektorach przemysłu, które w naturalny sposób przetwarzają H2SO4. Bardzo interesujące jest również zastosowanie tego związku w postaci płynnej, ponieważ będąc mniej korozyjnym niż kwas siarkowy, generuje mniej uszkodzeń rur i innych powłok metalicznych.

Ponownie wracamy do idei, że kwas siarkowy jest niezbędny w przemyśle rolniczym, drzewnym, tekstylnym, naftowym i wielu innych gałęziach. Tak więc, chociaż kwas disiarkowy nie jest zbyt przydatny jako związek do bezpośredniego zastosowania w tej dziedzinie laboratoryjnie, zapewnia pewną plastyczność podczas transportu, rafinacji i obróbki samego kwasu siarkowy.