Chemische elementen. Verdund zwavelzuur

Pagina 2

verdund zwavelzuur geschikt voor het verkrijgen van zuren van eenvoudige anionen, die slecht oplosbaar zijn in water.

Verdund zwavelzuur, waaruit benzeensulfonzuur door benzeen is verwijderd, wordt door het inbrengen van zwavelzuuranhydride weer geconcentreerd. Het benzeenextract wordt gedestilleerd en het benzeen wordt gerecycled. Het destillatieresidu is vrij zuiver benzeensulfonzuur. Bij deze methode is het gebruik van zwavelzuur het beste. Het nadeel is de onbevredigende warmtebalans en de lange reactietijd. Wanneer de werkwijze onder druk, bij verhoogde temperatuur en met de concentratie van zwavelzuur in de reactie-inrichting wordt uitgevoerd, kan deze methode economisch worden.

Verdund zwavelzuur reageert met metalen, waarvan de elektrodepotentiaal p 0 is, waarbij waterstof vrijkomt.

Verdund zwavelzuur werkt niet in op kopersulfiden, dus directe uitloging met zwavelzuur van erts dat een aanzienlijke hoeveelheid kopersulfidemineralen bevat, is onrendabel. Ferrosulfaat is een oplosmiddel voor kopersulfidemineralen.

Verdund zwavelzuur vertoont geen oxiderende eigenschappen, met uitzondering van het vermogen om metalen op te lossen met de reductie van H tot H2 (zie rubriek Veel organische bestanddelen of gedeeltelijk of volledig geoxideerd met heet geconcentreerd zwavelzuur. De eigenschappen van zwavelzuur worden beschreven in Sec.

Verdund zwavelzuur heeft, in tegenstelling tot geconcentreerd, bijna geen effect op metallisch koper. Hoe meer verdund zwavelzuur, hoe minder opvallend de interactie daartussen. Dit fenomeen wordt verklaard door de afwezigheid van oxiderende eigenschappen in verdund zwavelzuur.

Verdund zwavelzuur, gezuiverd van organische onzuiverheden, kan gedeeltelijk worden gebruikt om fabrieksalkali-effluenten te neutraliseren, evenals ongebluste kalk om een ​​granulaat te verkrijgen dat wordt gebruikt bij de productie van cement, of een hydrofoob poedervormig product dat in de bitumen- en baksteenindustrie wordt gebruikt als vulmiddel, of gips, met een onbeperkte vraag in veel industrieën - bouw, metallurgisch, medisch.

Verdund zwavelzuur, bij verhitting met tinmetaal, geeft waterstof vrij en vormt tin(II)sulfaat.

Verdund zwavelzuur reageert niet met jodiden. Elementair jodium wordt niet beïnvloed door geconcentreerd zwavelzuur.

Verdund zwavelzuur (meer dan 10% H2SO4) tast hout zichtbaar aan. In geconcentreerde oplossingen van zwavelzuur wordt hout verkoold. Bij verhoogde temperaturen vernietigt zelfs verdund zwavelzuur hout, waardoor het gaat hydrolyseren. V salpeterzuur hout is niet duurzaam. verdunde oplossingen van zoutzuur(10% HC1) bij normale temperatuur, hout wordt niet aangetast. Hout gedraagt ​​zich ongeveer hetzelfde ten opzichte van fluorwaterstofzuur.

Dat is 269,2 ºС, en soortelijk gewicht- 1,83 g/ml bij omgevingstemperatuur (20º) - dit is zwavelzuur. Het smeltpunt van deze stof is slechts 10,3 .

Het concentratieniveau is grotendeels een bepalende factor bij het gebruik ervan in de chemie en industriële productie. In de regel worden twee hoofdvoorwaardelijke indelingen van concentratieniveaus onderscheiden, hoewel het in strikt wetenschappelijke zin onmogelijk is om er een numerieke lijn tussen te trekken. Volgens deze classificatie worden verdund zwavelzuur en geconcentreerd zwavelzuur onderscheiden.

Door interactie met een aantal metalen, zoals ijzer, zink en magnesium, komt deze stof tijdens de reactie waterstof vrij. Bij interactie met ijzer treedt bijvoorbeeld een reactie op waarvan de formule als volgt is geschreven: Fe + H2SO4 \u003d FeSO4 + H2. Er moet aan worden herinnerd dat verdund zwavelzuur, waarvan de eigenschappen het kenmerken als het sterkste oxidatiemiddel, praktisch geen interactie heeft met metalen met een lage activiteit - koper, zilver, goud.

Omdat het een sterk oxidatiemiddel is, is deze verbinding in staat een zeer grote lijst van metalen te oxideren; deze eigenschap maakt het op grote schaal gebruikt in de meest verschillende regios industriële productie.

In de regel wordt bij interactie met chemisch actieve stoffen, bijvoorbeeld magnesium of natrium, (IV) verkregen als gevolg van een redoxreactie, en als deze actieve stoffen metalen zijn, dan waterstofsulfide (H2S) en zwavel (S) worden verkregen als resultaat van de reactie. Deze actieve metalen kunnen calcium, kalium, het reeds genoemde magnesium en andere zijn.

Watervrij, of zoals het ook wordt genoemd, sterk geconcentreerd zwavelzuur, gaat zwak of praktisch geen interactie aan met metalen, bijvoorbeeld met ijzer, omdat ijzer een extreem laag niveau chemische activiteit. Het resultaat van hun interactie kan alleen de vorming zijn van een sterke film op het oppervlak van een legering die ijzer bevat, in chemische samenstelling die oxiden bevat. Dit komt door het feit dat verdund zwavelzuur, en nog meer geconcentreerd, voornamelijk wordt opgeslagen en vervoerd in containers gemaakt van metalen: titanium, aluminium, nikkel.

Deze stof kan niet-metalen oxideren en vertoont zelfs zijn oxiderende eigenschappen tijdens reacties met complexe stoffen, die reductiemiddelen zijn. De aard van het verloop van dergelijke reacties wordt bepaald door de concentratiegraad die verdund zwavelzuur in elk afzonderlijk geval heeft. Aan de andere kant heeft deze stof, ongeacht het concentratieniveau, veel karakteristieke eigenschappen die andere zuren hebben. Het is bijvoorbeeld in staat om door interactie met oxiden te leiden tot het vrijkomen van zouten. Hetzelfde gebeurt bij interactie met hydroxiden. Bovendien is het, verdund met H2SO4, een dibasische verbinding, die ook enkele van zijn karakteristieke eigenschappen vormt bij interactie met andere stoffen. Het belangrijkste is dat als gevolg van deze interacties zouten van twee soorten worden gevormd: medium (voor geconcentreerd zuur) zouten - sulfaten en voor verdunde - hydrosulfaten.

Zoals reeds opgemerkt, is verdund zwavelzuur een belangrijk en veel gebruikt product in de chemische industrie. Ook in andere industriële gebieden zijn de toepassingen veelzijdig. Het wordt dus gebruikt bij de productie van kunstmatige vezels en verschillende soorten kunststoffen, minerale meststoffen, kleurstoffen. De eigenschappen van zuur zijn gewild bij de fabricage.In de metallurgische productie is het onmisbaar voor en wordt het ook veel gebruikt als gasdroger.

Derivaten van zwavelzuur - sulfaten - worden actief gebruikt in landbouw, in de industrie - bij de productie van verf, papier, rubber, gips en nog veel meer.

Zuur met metaal is specifiek voor deze klassen van verbindingen. In zijn loop wordt het waterstofproton hersteld en, samen met het zure anion, vervangen door een metaalkation. Dit is een voorbeeld van een zoutvormende reactie, hoewel er verschillende soorten interacties zijn die niet gehoorzamen dit principe. Ze verlopen als redox en gaan niet gepaard met waterstofontwikkeling.

Principes van reacties van zuren met metalen

Alle reacties met metaal leiden tot de vorming van zouten. De enige uitzondering is misschien de reactie van een edelmetaal met koningswater, een mengsel van zoutzuur en elke andere interactie van zuren met metalen leidt tot de vorming van een zout. Als het zuur noch geconcentreerd zwavelzuur noch salpeterzuur is, wordt moleculaire waterstof als product afgesplitst.

Maar als geconcentreerd zwavelzuur reageert, verloopt de interactie met metalen volgens het principe van een redoxproces. Daarom werden twee soorten interacties van typische metalen en sterke anorganische zuren experimenteel onderscheiden:

• interactie van metalen met verdunde zuren;
• interactie met geconcentreerd zuur.

Reacties van het eerste type vinden plaats met elk zuur. De enige uitzondering is geconcentreerd en salpeterzuur van elke concentratie. Ze reageren volgens het tweede type en leiden tot de vorming van zouten en producten van zwavel- en stikstofreductie.

Typische interacties van zuren met metalen

Metalen die zich links van waterstof in de standaard elektrochemische reeks bevinden, reageren met andere zuren van verschillende concentraties, met uitzondering van salpeterzuur, om een ​​zout te vormen en moleculaire waterstof vrij te maken. Metalen die zich rechts van waterstof in de elektronegativiteitsreeks bevinden, kunnen niet reageren met de bovengenoemde zuren en hebben alleen interactie met salpeterzuur, ongeacht de concentratie, met geconcentreerd zwavelzuur en met koningswater. Dit is een typische interactie van zuren met metalen.

Reacties van metalen met geconcentreerd zwavelzuur

Reacties met verdund salpeterzuur

Verdund salpeterzuur reageert met metalen links en rechts van waterstof. Tijdens de reactie met actieve metalen wordt ammoniak gevormd, dat onmiddellijk oplost en een interactie aangaat met het nitraatanion, waardoor een ander zout wordt gevormd. Bij metalen met een gemiddelde activiteit reageert het zuur met het vrijkomen van moleculaire stikstof. Bij inactief verloopt de reactie met de afgifte van distikstofoxide. Meestal worden in één reactie meerdere zwavelreductieproducten gevormd. Voorbeelden van reacties worden voorgesteld in de grafische bijlage hieronder.

Reacties met geconcentreerd salpeterzuur

In dit geval werkt stikstof ook als oxidatiemiddel. Alle reacties eindigen met de vorming van zout en isolatie Schema's van het verloop van redoxreacties worden voorgesteld in de grafische toepassing. In dit geval verdient de reactie met inactieve elementen speciale aandacht. Een dergelijke interactie van zuren met metalen is niet-specifiek.

Reactiviteit van metalen

Metalen reageren vrij gemakkelijk met zuren, hoewel er verschillende inerte stoffen zijn. Dit zijn elementen met een hoog elektrochemisch potentieel. Er zijn een aantal metalen die op basis van deze indicator zijn gebouwd. Het wordt de elektronegativiteitsreeks genoemd. Als het metaal zich links van waterstof bevindt, kan het reageren met verdund zuur.

Er is slechts één uitzondering: ijzer en aluminium kunnen door de vorming van driewaardige oxiden op hun oppervlak niet reageren met zuur zonder verhitting. Als het mengsel wordt verwarmd, komt aanvankelijk de oxidefilm van het metaal in de reactie en lost het vervolgens op in het zuur zelf. Metalen die zich rechts van waterstof in de elektrochemische reeks van activiteit bevinden, kunnen niet reageren met anorganisch zuur, ook met verdunde gemzen. Er zijn twee uitzonderingen op de regel: deze metalen lossen op in geconcentreerd en verdund salpeterzuur en koningswater. Alleen rhodium, ruthenium, iridium en osmium kunnen daarin niet worden opgelost.