Žveplova kislina: značilnosti in funkcije te snovi

Vsi smo že mimogrede slišali za žveplovo kislino. Ta izredno jedka in nevarna snov je najpogosteje proizvedena kemična spojina na svetu. Pomemben je zlasti v naftni industriji, obdelavi jekla, proizvodnji eksplozivov, detergentov in plastike ter pri sintezi gnojil.

Brez žveplove kisline ne bi bilo mogoče poganjati lesne in papirne industrije, številnih procesov v tekstilnih tovarnah ali proizvodnje baterij. Prav tako ni mogoče pozabiti na njegovo vlogo v kemični industriji, saj je nujna za sintezo drugih kislin in sulfatov, ki so ključnega pomena za nekatere procese.

Z drugimi besedami, družba brez žveplove kisline ne bi bila takšna, kot jo poznamo, saj igra bistvene naloge v kemični industriji, naftni industriji in na kmetijskem področju, med drugim stvari. Vse žveplove spojine pa niso enako dobro znane. Tu smo pozorni na eno, ki je širši populaciji precej manj znano: žveplova kislina..

• Povezani članek: "11 vrst kemičnih reakcij"

Kaj je žveplova kislina?

Žveplova kislina, znana tudi kot pirosveplova kislina ali oleum, je žveplova oksakislina

. Izraz "oksakislina" se nanaša na katero koli kislino, ki vsebuje kisik v svoji sestavi, zlasti na tiste, ki imajo v svoji kemični strukturi vsaj en atom vodika (H), en atom kisika (O) in en spremenljiv element, pa naj bo to ta X.

Žveplova kislina je glavna sestavina dimne žveplove kisline ali oleuma, katere lastnosti in načine uporabe bomo razložili v prihodnjih poglavjih. Za zdaj nam preostaja, da je njegova kemijska struktura H2SO7. To pomeni, da je sestavljen iz dveh atomov vodika (H2), sedmih kisika (O7) in dveh žvepla (S2). Žveplova kislina ima za uporabo dva atoma vodika, enega žvepla in štiri kisika (H2SO4).

Zanimivo je tudi poudariti, da ima ta kislina molsko maso 178,13 g · mol - 1 in da je njeno tališče 36 stopinj, temperatura, ki označuje prehod iz trdnega v tekoče stanje. Obstajajo še druge kisline z enako formulo "H2O · (SO3) x", čeprav jih danes v eksperimentalnih pogojih ni mogoče izolirati.

• Morda vas zanima: "15 fizikalnih in kemijskih lastnosti vode"

Značilnosti Oleuma

Kot smo že rekli, žveplova kislina je glavna sestavina dimne žveplove kisline, znane tudi kot oleum. Formula te raztopine je ySO3 · H2O, kjer je »y« skupna molska masa dela žveplovega trioksida (SO3). Lahko pa ga označimo tudi z nomenklaturo "H2SO4 · xSO3", kjer se "x" nanaša na vsebnost molskega prostega žveplovega trioksida. Kadar je x = 1 in y = 2, dobimo formulo H2S2O7 ali enako kot formula žveplove kisline.

Morda se sliši zapleteno, vendar upoštevajte naslednjo idejo: raztopina oleuma ima lahko različne lastnosti, odvisno od odstotka koncentracije žveplova kislina in zgoraj omenjena konformacija povzroči nastanek žveplove kisline, ki se pojavlja v trdni obliki do 36 stopinj temperature okolju. Ne glede na to, kako zanimiv je celoten konglomerat na kemični ravni, je vsekakor treba to poudariti žveplova kislina se redko uporablja v laboratorijskih okoljih ali industrijskih procesih.

Oleum se sintetizira s „kontaktnim postopkom“, kjer se žveplu dodajo kisikove skupine (S + O3, SO3), nato pa se raztopi v koncentratu žveplove kisline (H2SO4). Morda bi se kemik potegnil za lase, da bi videl tako veliko poenostavitev, vendar za informativne namene vzamemo licenco, da vam pokažemo združitev obeh konceptov:

Tako je tipičen oleum ali žveplova kislina zgrajena z žveplom, ki sta mu dodana kisik in koncentrirana žveplova kislina. V svetu kemije je na koncu vse tudi stvar matematičnega znanja.

Funkcije in pripomočki te snovi

Ko smo razčlenili kemijsko naravo te zapletene raztopine, lahko raziščemo njeno uporabo, čeprav na kratko.

1. Proizvodnja žveplove kisline

Čeprav se sliši nerazumljivo, raztopina, ki za sintezo zahteva žveplovo kislino, je lahko koristna za proizvodnjo same žveplove kisline.

Zaradi visoke entalpije hidracije (sprememba entalpije, ko se en mol ionov dovolj raztopi vode, da dobimo razredčeno raztopino), lahko oleum razredčimo v vodi, da dobimo koncentrirano žveplovo kislino dodatno.

Nasprotno, če bi SO3 dodali neposredno v vodo, bi nastal plinasti film žveplove kisline, s katerim je zelo težko ravnati.

@slika (28510)

2. Prometni posrednik

Ker je oleum v trdnem stanju do 36 stopinj temperature, je lahko koristen za prevoz žveplove kisline v cisternah, med rafinerijami nafte in različnimi panogami. Ko pride do cilja, se oleum lahko vrne v tekoče stanje. V vsakem primeru je treba ta postopek izvesti zelo previdno, saj pregrevanje materiala (pregrevanje) presega meje varnosti.

Poleg tega je oleum ali žveplova kislina manj jedka kot žveplova kislina, ki je v uporabi, ko pride v stik s kovinami, saj ni prostih molekul vode, ki bi lahko napadle te površine. Iz tega razloga se včasih izbere tudi tekoča žveplova kislina za sintezo za transport med zapletenimi cevovodi. Zaradi svoje sposobnosti, da se "vrne" v koncentrirano žveplovo kislino in zaradi enostavnosti prehoda iz trdnega v tekoče stanje, ima oleum veliko uporab na transportnem področju.

3. Žveplova kislina v eksplozivni industriji

Tudi oleum uporablja se za sintezo eksplozivov, z izjemo nitroceluloze. To je posledica dejstva, da raztopine dušikove kisline (NO3) in žveplove kisline (H2SO4), ki jih lahko dobimo ali pa tudi ne (žveplova kislina) vsebujejo velike količine vode, zaradi česar se v mnogih proizvodnih procesih v Sloveniji malo uporabljajo eksplozivi.

4. Uporaba pri študiju organske kemije

Oleum je agresivno in zelo jedko reaktivno sredstvo, uporabno kot intermediat v nekaterih kemičnih reakcijah.

Nadaljuj

Če povzamemo, na žveplovo kislino lahko gledamo kot na intermediat žveplove kisline, čeprav izhaja iz reakcij, ki jo v prvi vrsti zahtevajo. Ker se naravno pojavlja v trdnem stanju, je primeren za varen prevoz v številnih industrijskih panogah, ki naravno obdelujejo H2SO4. Zelo zanimiva je tudi uporaba te spojine v tekoči obliki, saj je manj jedka od žveplove kisline in povzroča manj škode na ceveh in drugih kovinskih prevlekah.

Spet se vračamo k ideji, da je žveplova kislina bistvena v kmetijski, lesni, tekstilni, naftni industriji in številnih drugih panogah. Torej, čeprav žveplova kislina ni zelo uporabna kot neposredno uporabna spojina na terenu laboratoriju, zagotavlja določeno plastičnost pri transportu, rafiniranju in obdelavi same kisline žveplova.