Sumporna kiselina
Sumporna kiselina (H2SO4, po IUPACu - dihidrogensulfat) bezbojna je uljasta tečnost i jedan od najvažnijih proizvoda hemijske industrije. To je snažna, neorganska kiselina sa oksidirajućim i dehidratacijskim djelovanjem.[1][2][3]
| Sumporna kiselina | |
|---|---|
  | |
| Općenito | |
| Hemijski spoj | Sumporna kiselina |
| Druga imena | Sulfatna kiselina |
| Molekularna formula | H2SO4 |
| CAS registarski broj | 7664-93-9 |
| Kratki opis | Bezbojna gusta tečnost |
| Osobine1 | |
| Molarna masa | 98.078 g/mol |
| Agregatno stanje | Tečno |
| Gustoća | 1.84 g cm−3 |
| Tačka topljenja | 10 °C |
| Tačka ključanja | 290 °C |
| Rastvorljivost | Rastvara se u svim omjerima |
| 1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima. | |
Pregled
urediSumporna kiselina je najznačajnija od svih kiselina sumpora i jedan od glavnih proizvoda obimnije hemijske industrije. U malim koncentracijama, u prirodi se javlja u sumpornim vodama i u kiseloj kiši. Čista (100%) sumporna kiselina je bezbojna i uljasta i bezmirisna tekućina, vrlo korozivna. Zagrijavanjem se razgrađuje, uz otpuštanje sumpor-trioksida, SO3 i vode, kada nastaje azeotropna smjesa sa tačkom ključanja na 338 °C i relativnim učešćem H2SO4 od 98,3%. U najširoj upotrebi najčešće je obična ili koncentrirana sumporna kiselina, koja sadrži 96% supstance i 4% vode.
U sumpornoj kiselini lahko se otapa sumpor-trioksid, a kiselina koja sadrži više tog oksida nego što odgovara azeotropnoj smjesi, puši se zbog njegovog viška, a označava se kao sedimeća sumporna kiselina ili oleum.
Sumporna kiselina je jedna od najjačih kiselina. Zagrijana i koncentrirana, ispoljava jako oksidacijsko djelovanje pa može oksidirati i metale pozitivnoga redukcijskog potencijala, kao što je bakar, ali ne nagriza željezo, na kojem se stvara zaštito sloj, što omogućava bezbijedan transport u željeznim spremištima. Razrijeđena smporna kiselina reagira s mnogim metalima negativnoga redukcijskog potencijala, nakon čega se oslobađa vodik i nastaju soli, isključujući olovo, jer se na njegovoj površini stvara sloj netopivog sulfata koji čini zaštitni sloj metala od daljnjeg otapanja.
Ovo je diprotonska kiselina iz koje se odvode dva niza soli, koje se označavaju kao
- hidrogensulfati, opća formula: MHSO4, gdje je M = jednovalentni metal,i
- sulfati – M2SO4, kao što su galice, alauni i dr.
Sumporna kiselina jako je higroskopna, pa snažno veže vodu, u svim omjerima. Pritom se oslobađa velika količina toplote, zbog čega je moguće prskanje ove tečnosti, pa, prilikom razrjeđivanja, vrijedi opće hemijsko pravilo: kiselina u vodu, a nikako voda u kiselinu. Zbog higroskopnosti, ova kiselina lahko oduzima vodu iz organskih materijala, pa ih pougljeniše i razgrađuje. Na površini tijela, koži stvara oštećenja slična opekotinama, a udisanjem oštećuje sluzokožu i organe za disanje.[4][5]
Sumporna kiselina se dovija na dva načina. Ranije je bio rasprostranjen postupak olovnih komora, u kojima je sumpor-dioksid, (SO2), nastao prženjem pirita ili sagorijevanjem sumpora, oksidirao u prisustvu vode, pomoću dušičnih oksida. Suvremena proizvodnja sumporne kiseline je uglavnom po kontaktnim postupkom. U ovj tehnološkoj varijanti, sumpor-dioksid oksidira na zraku, uz dodatak katalizatora, kao što je vanadij (V) oksid u sumpor-trioksidu, koji se apsorbira u 98%-tnoj sumpornoj kiselini. Tako nastaje disumporna kiselina ( H2S2O7, koja razrjeđivanjem u vodi daje koncentriranu sumpornu kiselinu, koja je znatno čistija od one iz postupka olovnih komora.
Sumporna kiselina je danas najvažnija je kiselina u hemijskoj industriji. Najveće količine – procjenjuje se oko 50% svjetske proizvodnje – potroši se u proizvodnji vještačkih đubriva , kao što su superfosfati, amonij-sulfat i dr, a odtstsk u dobijanju ostalih sumpornih spojeva i drugih hemikalija, industriji vještačkih vlakana, sintetskih bojila i eksploziva, industriji nafte za pročišćavanje naftnih frakcija. Upotrebljava se i kao akumulatorska kiselina, u farmaceutskoj industriji i dobijanju tekstilnih pomoćnih sredstava, polimernih materijala, te u metalurgiji, kao sredstvo za isušivanje, osobito plinova.[1][2][3][6]
Dobijanje
urediSumporna kiselina se dobija kontaktnim postupkom. Prvi korak je spaljivanje sumpora pri čemu nastaje sumpor dioksid:
- S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
Zatim smjesa sumpor dioksida i kisika prelazi preko katalizatora vanadij-pentoksida (V2O5) pri čemu nastaje SO3:
- 2SO2 + O2 → 2 SO3
Nastali SO3 se uvodi u rastvor koncentrovane sumporne kiseline pri čemu nastaje pirosumporna kiselina:
- SO3 + H2SO4 → H2S2O7
Dodatkom vode nastaje sumporna kiselina:
- 2H2S2O7 + 2H2O → 4H2SO4
Upotreba
urediUpotrebljava se najviše za umjetna gnojiva (50%), u hemijskoj industriji (20%), za boje (5%), u proizvodnji željeza i čelika (3%), u petrohemijskoj industriji (2%) i ostalim industrijama kao što su tekstilna, kožarska i prehrambena (koja troši oko 15% proizvodnje). Kao dodatak namirnicama nosi broj E513. Sumporna kiselina daje soli sulfate i hidrogensulfate. U vodi se otapa uz naglo oslobađanje topline, pa se mora oprezno miješati s vodom, dodajući uvijek kiselinu u vodu.
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ a b Atkins P., de Paula J. (2006). Physical chemistry, 8th Ed. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-8759-8.
- ^ a b Whitten K.W., Gailey K. D. and Davis R. E. (1992). General chemistry, 4th Ed. Philadelphia: Saunders College Publishing. ISBN 0-03-072373-6.
- ^ a b Petrucci R. H., Harwood W. S., Herring F. G. (2002). General Chemistry, 8th Ed. New York: Prentice-Hall. ISBN 0-13-014329-4.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
- ^ Alberts B.; et al. (2002). Molecular Biology of the Cell, 4th Ed. Garland Science. ISBN 0-8153-4072-9. Eksplicitna upotreba et al. u:
|author=(pomoć) - ^ Voet D., Voet J. G. Biochemistry, 3rd Ed.[publisher= Wiley. ISBN 978-0-471-19350-0.
- ^ Laidler K. J. (1978). Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings. Menlo Park. ISBN 0-8053-5680-0.