Chemische elementen. Verdund zwavelzuur

Pagina 2

Verdund zwavelzuur is geschikt voor de productie van eenvoudige anionzuren die slecht oplosbaar zijn in water.

Verdund zwavelzuur, waaruit benzeensulfonzuur met benzeen werd verwijderd, wordt opnieuw geconcentreerd als gevolg van de introductie van zwavelzuuranhydride. Het benzeenextract wordt gedestilleerd en het benzeen wordt teruggevoerd in de kringloop. Het destillatieresidu is tamelijk zuiver benzeensulfonzuur. Bij deze methode is het gebruik van zwavelzuur het beste. Het nadeel is de onbevredigende warmtebalans en de lange reactietijd. Wanneer het proces wordt uitgevoerd onder druk, bij verhoogde temperaturen en wanneer zwavelzuur wordt geconcentreerd in reactieapparatuur, kan deze methode economisch worden.

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

Verdund zwavelzuur heeft geen effect op kopersulfiden, dus het direct uitlogen van zwavelzuur uit erts dat aanzienlijke hoeveelheden kopersulfidemineralen bevat, is niet winstgevend. Ferrosulfaat is een oplosmiddel voor kopersulfidemineralen.

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

Verdund zwavelzuur heeft, in tegenstelling tot geconcentreerd zwavelzuur, vrijwel geen effect op metallisch koper. Hoe verdunder het zwavelzuur, hoe minder merkbaar de interactie daartussen. Dit fenomeen wordt verklaard door het gebrek aan oxiderende eigenschappen van verdund zwavelzuur.

Verdund zwavelzuur, gezuiverd van organische onzuiverheden, kan gedeeltelijk worden gebruikt om alkalisch fabrieksafvalwater te neutraliseren, evenals ongebluste kalk om granulaat te produceren dat wordt gebruikt bij de productie van cement, of een hydrofoob poederproduct dat wordt gebruikt bij de productie van bitumen en baksteen als vulmiddel, of gips , met een onbeperkte vraag in veel industrieën - bouw, metallurgie, medisch.

Verdund zwavelzuur geeft bij verhitting met tinmetaal waterstof vrij en vormt tinsulfaat.

Verdund zwavelzuur reageert niet met jodiden. Geconcentreerd zwavelzuur heeft geen effect op elementair jodium.

Verdund zwavelzuur (meer dan 10% H2SO4) vernietigt hout aanzienlijk. In geconcentreerde oplossingen van zwavelzuur verkoolt hout. Bij verhoogde temperaturen vernietigt zelfs verdund zwavelzuur hout, waardoor het hydrolyseert. IN salpeterzuur hout is niet stabiel. Verdunde oplossingen van zoutzuur(10% HC1) hebben bij normale temperaturen geen effect op hout. Hout gedraagt ​​zich ongeveer hetzelfde ten opzichte van waterstoffluoride.

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

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

In interactie met een aantal metalen, zoals ijzer, zink en magnesium, geeft 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 = FeSO4 + H2. Er moet aan worden herinnerd dat verdund zwavelzuur, waarvan de eigenschappen het kenmerken als een sterk oxidatiemiddel, praktisch geen interactie heeft met metalen met lage activiteit - koper, zilver, goud.

Omdat het een sterk oxidatiemiddel is, is deze verbinding in staat een zeer grote lijst metalen te oxideren; deze eigenschap bepaalt het wijdverbreide gebruik ervan in de meest voorkomende gevallen. verschillende gebieden industriële productie.

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

Watervrij, of zoals het ook wordt genoemd, sterk geconcentreerd zwavelzuur, heeft zwak of vrijwel geen interactie met metalen, bijvoorbeeld met ijzer, omdat ijzer extreem laag niveau chemische activiteit. Het resultaat van hun interactie kan alleen de vorming zijn van een sterke film op het oppervlak van de legering die ijzer bevat chemische samenstelling waaronder oxiden. 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 is in staat niet-metalen te oxideren en vertoont zelfs zijn oxiderende eigenschappen tijdens reacties met complexe stoffen, zoals reductiemiddelen. De aard van het optreden van dergelijke reacties wordt bepaald door de concentratiegraad die verdund zwavelzuur in elk specifiek geval heeft. Aan de andere kant heeft deze stof, ongeacht het concentratieniveau, er veel karakteristieke eigenschappen dat andere zuren hebben. Het kan bijvoorbeeld een interactie aangaan met oxiden en leiden tot het vrijkomen van zouten. Hetzelfde gebeurt bij interactie met hydroxiden. Bovendien is verdund H2SO4 een tweebasische verbinding, die ook enkele eigenschappen vormt die alleen kenmerkend zijn voor de interactie met andere stoffen. Het belangrijkste is dat als resultaat van deze interacties twee soorten zouten worden gevormd: medium (voor geconcentreerd zuur) zouten - sulfaten, en voor verdunde - hydrosulfaten.

Zoals reeds opgemerkt is verdund zwavelzuur een belangrijk en veelgebruikt product in de chemische industrie. Ook toepassingen op andere industriële gebieden zijn veelzijdig. Zo wordt het gebruikt bij de productie van kunstmatige vezels en verschillende types kunststoffen, minerale meststoffen, kleurstoffen. Er is veel vraag naar de eigenschappen van het zuur bij de productie.In de metallurgische productie is het onmisbaar en wordt het ook veel gebruikt als gasdroogmiddel.

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

Zuur met metaal is specifiek voor deze klassen verbindingen. Tijdens zijn verloop wordt het waterstofproton gereduceerd en, samen met het zure anion, vervangen door een metaalkation. Dit is een voorbeeld van een reactie die een zout produceert, hoewel er verschillende soorten interacties zijn die niet gehoorzamen dit principe. Ze verlopen als redoxreacties en gaan niet gepaard met het vrijkomen van waterstof.

Principes van reacties van zuren met metalen

Alle reacties met metaal leiden tot de vorming van zouten. De enige uitzondering is misschien dat 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, komt moleculaire waterstof als product vrij.

Maar wanneer geconcentreerd zwavelzuur reageert, verloopt de interactie met metalen volgens het principe van een oxidatie-reductieproces. Daarom werden experimenteel twee soorten interacties tussen typische metalen en sterke anorganische zuren geïdentificeerd:

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

Reacties van het eerste type komen voor met elk zuur. De enige uitzonderingen zijn geconcentreerd en salpeterzuur van welke concentratie dan ook. Ze reageren volgens het tweede type en leiden tot de vorming van zouten en producten van de reductie van zwavel en stikstof.

Typische interacties van zuren met metalen

Metalen die zich links van waterstof in de standaard elektrochemische reeks bevinden, reageren met andere zuren met 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 reactie tussen zuren en metalen.

Reacties van metalen met geconcentreerd zwavelzuur

Reacties met verdund salpeterzuur

Verdund salpeterzuur reageert met metalen die zich links en rechts van waterstof bevinden. Tijdens de reactie met actieve metalen wordt ammoniak gevormd, dat onmiddellijk oplost en reageert met het nitraatanion, waardoor een ander zout ontstaat. Het zuur reageert met middelactieve metalen, waarbij moleculaire stikstof vrijkomt. Bij laagactieve stoffen verloopt de reactie met de afgifte van tweewaardig stikstofoxide. Meestal worden in één reactie verschillende zwavelreductieproducten gevormd. Voorbeelden van reacties worden gegeven in de onderstaande grafische bijlage.

Reacties met geconcentreerd salpeterzuur

In dit geval werkt stikstof ook als oxidatiemiddel. Alle reacties eindigen met de vorming van een zout en het vrijkomen van redoxreacties. Schema's voor de stroom van redoxreacties worden voorgesteld in de grafische bijlage. In dit geval verdient de reactie met laagactieve elementen speciale aandacht. Deze 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 ook 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, vanwege de vorming van driewaardige oxiden op hun oppervlak, niet met zuur reageren zonder verwarming. Als het mengsel wordt verwarmd, reageert de metaaloxidefilm aanvankelijk en lost deze vervolgens zelf op in het zuur. Metalen die zich rechts van waterstof bevinden in de reeks elektrochemische activiteiten kunnen niet reageren anorganisch zuur, ook met verdunde zwavel. 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 hierin niet worden opgelost.