Описание раствора серной кислоты, ее свойства и концентрация, взаимодействие с металлами

Серная кислота известна людям с древнейших времен. Классификация этого вещества в зависимости от цвета встречалась еще у древних шумеров.

Ее свойства и происхождение описывались греческим врачом Диоскоридом и римским натуралистом Плинием Старшим.

В наши дни купоросное масло (второе ее название) широко применяется в промышленном производстве и в быту.

В предлагаемом материале приводится описание данного вещества, его свойства и применяемая концентрация растворов, особенности взаимодействия с металлами и неметаллами, другие характеристики.

Описание серной кислоты

Данным веществом называют высококоррозийную сильную минеральную кислоту.

Ее молекулярное уравнение (H2SO4) включает:

• Две молекулы водорода.
• Одну – серы.
• Четыре – кислорода.

Она отличается следующими характеристиками:

• Молярной массой – 98,079 грамма на моль.
• Плотностью – 1,84 грамма на миллиметр кубический.
• Точкой плавления – десять градусов по Цельсию и двести восемьдесят три по Кельвину.
• Способностью закипать при температуре соответственно триста тридцать семь и шестьсот десять градусов по указанным выше системам измерения.
   
  При нагреве до трехсот градусов по Цельсию вещество разрушается.
• Водорастворимостью.
• Уровнем вязкости – 26,7 СГС при двадцати градусах по Цельсию.

Это прозрачная бесцветная жидкость, при производстве ей придается светло-коричневая окраска для облегчения идентификации.

Свойства и концентрация

На свойства серной кислоты влияет концентрация ее раствора.

Она характеризуется:

• Коррозионной активностью применительно к другим материалам – металлам, живым тканям (коже и плоти) и камням.
• Дегидратационными и окисляющими свойствами для концентрированного раствора в связи с сильной кислотной природой.
• Гигроскопичностью – способностью поглощать водяной пар, содержащийся в воздухе.
• Чрезвычайной опасностью в случае контакта – вызывает химические ожоги при гидролизе и термические при гидратации.

Это соединение намного опаснее по воздействию на человека, по сравнению с соляной, муравьиной, уксусной, аминопропионовой и другими кислотами.

При меньших концентрациях наблюдаются признаки поражения зубной эмали, слизистых и пр. от воздействия паров.

При попадании вещества на кожу, ее необходимо незамедлительно смыть большим количеством воды и пятипроцентным раствором соды.

Водные растворы кислоты в зависимости от назначения приготавливают в различной плотности, начиная:

• От 1,0051 грамма на миллилитр для однопроцентного.
• До 1,8305 – для стопроцентного.

Концентрацию кислоты определяют, исходя из объема, учитывая плотность, и рассчитывают по установленной формуле.

Реакции с металлами

Характеристика взаимодействия серной кислоты с металлами различна, в зависимости от использования раствора и концентрированного вещества.

В разбавленном виде она ведет себя аналогично остальным соединениям данной группы.

При взаимодействии с металлами, расположенными в таблице Менделеева с левой стороны по отношению к водороду, такими как магний, марганец, цинк и пр., образуются их соли и вытесняется водород.

С медью и металлами платиновой группы ситуация иная: они не вступают в реакцию с раствором серной кислоты.

Раствор серной кислоты (при концентрации менее восьмидесяти процентов) не способен растворять свинец.

Поскольку на его поверхности образуется защитная пленка из образующейся нерастворимой соли, препятствующая этому процессу. Аналогичная картина при реакции с оловом.

Концентрированный раствор (шестидесятивосьмипроцентный и более) характеризуется недиссоциированным состоянием, и в роли окислителя выступает сера.

Поэтому соединение взаимодействует и с некоторыми малоактивными металлами, образуя:

• Соль.
• Воду.
• Восстанавливаемый продукт кислоты.

Вид последнего вещества зависит от степени активности металла:

• Активный (литий, калий, натрий) – образуется сероводород.
• Средний – выделяется свободная сера.
• Малой активности – сернистый газ.

Концентрированное вещество в холодном виде не вступает в реакцию с железом и алюминием, поскольку пленка с оксидами этому препятствует.

Чтобы взаимодействие стало возможным, состав необходимо нагреть.

Взаимодействуя с металлами, характеризующимися переменной валентностью, концентрированный состав окисляет их, аналогично разбавленному, с достижением большей степени окисления.

При реакции со свинцом, для последнего достигается двухвалентное состояние и образуется его растворимый гидросульфат.

Взаимодействие с неметаллами

Если рассматривать взаимодействие данного вещества с неметаллами, характерна следующая картина:

• Щелочи вступают в реакцию замещения, образуя молекулы соли и воды.
• Соль, такая как карбонат кальция – получается на выходе его сульфат, двуокись углерода и вода.
• При реакции с HI и НВ, они окисляются с выделением свободных галогенов.
• Взаимодействуя с перманганатом калия (в концентрированном виде) – взрывается.
• При дегидратации этилового спирта (этанола) получается этилен с водой.
• Сахар, целлюлоза, крахмал и другие органические соединения обугливаются ввиду обезвоживания. Так при реакции с сахарозой на выходе получается углерод, вода, углекислый газ и соединение серы с кислородом, процесс сопровождается сильным нагревом; с глюкозой – углерод и гидрат данной кислоты.
• При реакции с фосфором, серой, углеродом и другими неметаллами приводит к их сильному окислению.

Применение

Благодаря химическим свойствам, серная кислота широко используется в различных областях.

Подробнее об этом – в таблице:

Это далеко не все сферы, где используется данное соединение, перечень может быть значительно дополнен.

Как видно из представленного материала – серная кислота характеризуется разнообразными химическими свойствами, позволяющими ее использовать в различных сферах деятельности.

Но при обращении с ней необходимо соблюдать серьезные меры предосторожности.

Полезное видео