Сірчана кислота - Наука та освіта
Молекулярна формула сірчаної кислоти H2SO4.
Валентність сірки в сірчаній кислоті така ж, як у сірчаному ангідриді, тобто дорівнює шести.
Фізичні властивості сірчаної кислоти
Сірчана кислота - безбарвна рідина, важка (майже вдвічі важча за воду) і в'язка, як рослинна олія. При нормальних температурах вона нелетюча і тому не має запаху. При розчиненні сірчаної кислоти у воді відбувається дуже
сильне розігрівання за рахунок утворення міцних гідратів сірчаної кислоти. Якщо вливати воду в сірчану кислоту, частина води, не встигнувши змішатися з кислотою, відразу нагрівається до кипіння. Це викликає розбризкування кислоти і може спричинити опіки.
Якщо відкриту склянку з концентрованою сірчаною кислотою врівноважити на терезах, незабаром чашка зі склянкою опуститься. Це станеться тому, що концентрована сірчана кислота поглинає з повітря водяну пару. Тому її застосовують для висушування речовин. У лабораторії для висушування твердих та рідких речовин користуються ексікаторами. Ексікатор – посудина з добре притертою кришкою. У нього наливають концентровану сірчану кислоту, а над нею поміщають у чашці або тиглі речовину, що висушується. Волога з нього поступово випаровується та поглинається сірчаною кислотою. Гази осушують, пропускаючи їх через промивні склянки з концентрованою сірчаною кислотою. При попаданні на шкіру концентрована сірчана кислота спричиняє сильні опіки. Тому потрібно бути вкрай обережним під час роботи з нею. Сірчану кислоту, що потрапила на шкіру або тканину, необхідно відразу ж змити великою кількістю води, а потім розчином питної соди і знову водою.
Хімічні властивості сірчаної кислоти
Будучи двоосновною, сірчана кислота при взаємодії з основами утворює як середні, так і кислі солі взалежно від кількісного співвідношення реагуючих речовин:
Як видно з рівнянь, кисла сіль виходить, коли з кожної грам-молекулої кислоти в реакцію вступає 1 моль їдкого натру, а середня, коли в реакцію вступають 2 моля їдкого натру.
Середні солі сірчаної кислоти називаються сульфатами, а кислі - бісульфат (або гідросульфат): NaSO4 - сірчанокислий натрій, або сульфат натрію, NaHSO4 - кислий сірчанокислий натрій, або бісульфат (гідросульфат) натрію.
Сірчана кислота реагує також з основними оксидами, утворюючи сульфат та воду, наприклад:
Розведена сірчана кислота взаємодіє з металами з виділенням водню та утворенням солі. Так вона взаємодіє лише з тими металами, які розташовані в електрохімічному ряді напруги до водню. Наприклад:
На метали, розташовані в електрохімічному ряду напруги після водню (мідь, ртуть, срібло, золото), розбавлена сірчана кислота не діє.
Розглянуті реакції є загальними у сірчаної кислоти коїться з іншими кислотами. Але поряд з цим сірчана кислота має також властивості, що відрізняють її від інших кислот. Концентрована сірчана кислота при нагріванні діє майже всі метали, незалежно від положення металу в електрохімічному ряду напруг. При цьому також утворюється сіль, проте водень не виділяється, а виходять інші продукти, наприклад, сірчистий газ. Так, при нагріванні концентрованої сірчаної кислоти з міддю спочатку сірчана кислота окислює мідь до окису міді, а сама при цьому відновлюється до сірчистої кислоти, яка відразу ж розкладається на сірчистий газ і воду:
Оксид міді, що утворився, реагує з надлишком сірчаної кислоти, утворюючи сіль і воду:
Таким чином, у цій реакції окис міді є проміжнимречовиною. Склавши рівняння 1 і 2, ви отримуєте підсумкове рівняння реакції, яке не входять формули проміжних продуктів, а тільки вихідних і кінцевих речовин:
Подібним чином сірчана кислота діє на інші метали. Але концентрована сірчана кислота, на відміну від розведеної, за нормальної температури не діє залізо. Тому концентровану сірчану кислоту можна зберігати та перевозити у сталевій тарі. Таким чином, концентрована і розведена сірчана кислота поводиться по відношенню до металів так, якби це були дві різні речовини.
Шматок дерева, опущений концентровану сірчану кислоту, чорніє: воно обвугливается. Обвуглювання відбувається також при дії концентрованої сірчаної кислоти на цукор та деякі інші органічні речовини, що складаються з вуглецю, водню та кисню.
Це тому, що сірчана кислота відщеплює від таких речовин водень і кисень як води, а вуглець звільняється як вугілля. Так, якщо потовчений цукор змішати з концентрованою сірчаною кислотою у склянці в кашкоподібну масу, через деякий час маса чорніє і розігрівається, і незабаром зі склянки почне виповзати пориста вугільна маса:
Обвуглювання органічних речовин концентрованою сірчаною кислотою відбувається за рахунок утворення міцних гідратів сірчаної кислоти.
Як нелетюча і стійка концентрована сірчана кислота може витісняти інші леткі кислоти при нагріванні з їх солями. Так, при нагріванні кухонної солі з концентрованою сірчаною кислотою утворюється і випаровується хлористий водень і залишається сірчанокислий натрій:
Реакція на сірчану кислоту та сульфати
Солі сірчаної кислоти розчиняються у воді, за винятком сірчанокислого барію BaSO4 (а також SrSO4, RaSO4,PbSO4). Якщо прилити до розчину сірчаної кислоти або якоїсь її солі розчин хлористого барію BaCl2, то випадає білий осад сульфату барію:
Сульфат барію BaSO4 нерозчинний ні у воді, ні в кислотах. Цим він відрізняється від інших нерозчинних у воді солей барію, як, наприклад, BaSO4, які розчиняються в кислотах з утворенням розчинних сполук.
Сіль барію є реактивом на сірчану кислоту та її розчинні солі.
Якщо при приливанні розчину солі барію до якогось розчину випадає білий осад і цей осад не розчиняється після добавки розчину азотної кислоти, то можна стверджувати, що в досліджуваному розчині міститься сірчана кислота або якась її сіль.