ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 9. ПІДГРУПА ОКСИГЕНУ

§ 9.7. Властивості сульфатної кислоти та її практичне значення

Фізичні властивості. Сульфатна кислота — важка безбарвна оліїста рідина. Надзвичайно гігроскопічна. Поглинає вологу з виділенням великої кількості теплоти, тому не можна воду доливати до концентрованої сульфатної кислоти — відбуватиметься розбризкування кислоти. Для розведення потрібно сульфатну кислоту доливати невеликими порціями до води.

Безводна сульфатна кислота розчиняє до 70 % оксиду сульфуру(VІ). При звичайній температурі вона не летка і не має запаху. При нагріванні відщеплює SO₃ доти, доки не утвориться розчин, що містить 98,3 % H₂SO₄. Безводна H₃SO₄ майже не проводить електричного струму.

Хімічні властивості. Концентрована сульфатна кислота обвуглює органічні речовини — цукор, папір, деревину, волокна тощо, відбираючи від них елементи води. При цьому утворюються гідрати сульфатної кислоти. Обвуглювання цукру можна подати рівнянням:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + nH₂SO₄ = 12С + nH₂SO₄ ∙ 11Н₂O.

Вугілля, що утворилося, частково вступає у взаємодію з кислотою:

С + 2H₂SO₄ = СО₂ + 2SO₂ + 2Н₂O.

Тому кислота, що надходить у продаж, має бурий колір від пилу й органічних речовин, які випадково потрапили в розчин і обвуглилися.

На поглинанні (відбиранні) води сульфатною кислотою базується осушування газів.

Як сильна нелетка кислота, H₂SO₄ витісняє інші кислоти із сухих солей. Наприклад:

NaNO₃ + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HNO₃.

Однак, якщо H₂SO₄ додають до розчинів солей, то витіснення кислот не відбувається.

Дуже важлива хімічна властивість сульфатної кислоти — взаємодія її з металами. Розведена і концентрована сульфатна кислота реагує з ними по-різному.

Розведені розчини сульфатної кислоти розчиняють метали, розташовані в ряду стандартних електродних потенціалів до водню. Однак на поверхні свинцю утворюється плівка PbSO₄, яка захищає його від подальшої взаємодії з кислотою. Метали, розташовані в ряду стандартних електродних потенціалів після водню, з розведеними розчинами H₂SO₄ не взаємодіють.

Концентрована сульфатна кислота за звичайної температури з багатьма металами не реагує. Тому безводну сульфатну кислоту можна зберігати у залізній тарі й перевозити у стальних цистернах¹. Однак при нагріванні концентрована H₂SO₄ взаємодіє майже з усіма металами (крім Pt, Au та деяких інших). При цьому вона виступає як окисник, сама відновлюється звичайно до SO₂. Водень у цьому випадку не виділяється, а утворюється вода. Наприклад:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2Н₂O.

Сульфатна кислота має всі властивості кислот.

Значення сульфатної кислоти. Сульфатна кислота є важливим продуктом основної хімічної промисловості, що виробляє неорганічні кислоти, луги, солі, мінеральні добрива і хлор.

За різноманітністю застосування сульфатна кислота посідає перше місце серед кислот. Найбільша кількість її витрачається для добування фосфорних та азотних добрив. Як нелетка кислота, сульфатна кислота використовується для добування інших кислот — хлоридної, плавикової, ортофосфатної, ацетатної тощо. Багато її йде для очищення нафтопродуктів — бензину, гасу, мастил — від шкідливих домішок. У машинобудуванні сульфатною кислотою очищають поверхню металів від оксидів перед покриттям (нікелюванням, хромуванням тощо). Сульфатна кйслота застосовується у виробництві вибухових речовин, штучного волокна, барвників, пластмас та ін. її використовують для заливання акумуляторів. У сільському господарстві вона застосовується для боротьби з бур’янами (гербіцид).

Можна сказати, що сульфатна кислота застосовується майже в усіх галузях виробництва. “Навряд чи знайдеться інша речовина, що штучно добувається, яка б настільки часто застосовувалася у техніці, як сірчана кислота, — писав Д.І. Менделєєв в “Основах хімії”. — Там, де технічна діяльність розвинута, там використовується і багато сірчаної кислоти”.

¹ У стальних цистернах перевозять також меланж — суміш концентрова них азотної і сірчаної кислот.

Цим визначається значення сульфатної кислоти у народному господарстві.