Отворите главни мени

Сумпорна киселина је хемијско једињење молекулске формуле H2SO4. Спада у класу неорганских киселина.

Сумпорна киселина
Sulfuric-acid-Givan-et-al-1999-3D-vdW.png
Просторно попуњавајући модел
Sulfuric-acid-Givan-et-al-1999-3D-balls.png
Модел кугле и штапа
S=O дужина везе = 142,2 pm, S-O дужина везе = 157,4 pm, O-H дужина везе = 97 pm
Sulphuric acid 96 percent extra pure.jpg
Називи
IUPAC назив
Сумпорна киселина
Други називи
Витриолско уље
Идентификација
3D модел (Јмол)
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.763
EC број 231-639-5
Е-бројеви E513 (регулатор киселости, ...)
Гмелин Референца 2122
KEGG[1]
RTECS WS5600000
UNII
UN број 1830
Својства
H
2
SO
4
Моларна маса 98,079 g/mol
Агрегатно стање Јасна, безбојна течност
Мирис безмирисна
Густина 1,8302 g/cm3, течност[4]
Тачка топљења 10,31[4] °C (50,56 °F; 283,46 K)
Тачка кључања 337[4] °C (639 °F; 610 K) Кад је сумпорна киселина изнад 300 °C (572 °F), она се полако разлаже
егзотермно се меша
Напон паре 0,001 mmHg (20 °C)[5]
Киселост (pKa) −3, 1,99
Конјугована база Водоник сулфат
Вискозност 26,7 cP (20 °C)
Термохемија
157 J·mol−1·K−1[6]
−814 kJ·mol−1[6]
Опасности
Безбедност приликом руковања Екстерни МСДС
ГХС пиктограми The corrosion pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
ГХС сигналне речи Опасност
H314
P260, P264, P280, P301+330+331, P303+361+353, P363, P304+340, P305+351+338, P310, P321, P405, P501
NFPA 704
Тачка паљења Није запаљива
15 mg/m3 (IDLH), 1 mg/m3 (TWA), 2 mg/m3 (STEL)
Смртоносна доза или концентрација (LD, LC):
2140 mg/kg (пацов, орално)[7]
50 mg/m3 (морско прасе, 8 h)
510 mg/m3 (пацов, 2 h)
320 mg/m3 (миш, 2 h)
18 mg/m3 (морско прасе)[7]
87 mg/m3 (морско прасе, 2,75 h)[7]
Границе изложености здравља у САД (NIOSH):
PEL (дозвољено)
TWA 1 mg/m3[5]
REL (препоручено)
TWA 1 mg/m3[5]
IDLH (тренутна опасност)
15 mg/m3[5]
Сродна једињења
Селенова киселина
Хлороводонична киселина
Азотна киселина
Хромна киселина
Сродна једињења
Сумпораста киселина
Пероксимоносумпорна киселина
Сумпор триоксид
Олеум
Уколико није другачије напоменуто, подаци се односе на стандардно стање материјала (на 25 °C [77 °F], 100 kPa).
ДаY верификуј (шта је ДаYНеН ?)
Референце инфокутије

ДобијањеУреди

Алхемичари су је припремали у великим количинама загревањем природних сулфата на високе температуре, при чему је настајао сумпор(VI) оксид, који су растварали у води. У 15. веку добијали су је загревањем хидрираног гвожђе(II) сулфата, са песком. Године 1740. киселина се успешно производила у индустријским размерама спаљивањем сумпора са калијум нитратом у кутљачама које су се налазиле у великој стакленој кугли деломично напуњеној водом.

Данас се сумпорна киселина производи контактним поступком, који се може поделити у три фазе, а два процеса производње се користе данас. Оба поступка захтевају кориштење сумпор(IV) оксида, који се добија сагоревањем /пржењем сулфидних јона/ гвожђе(II) сулфида или сумпора у струји ваздуха.

Једна од ових метода је процес у оловним ћелијама, које имају облик торња изграђеног од цигли олова. У тим торњевима реагују сумпор(IV) оксид, водена пара, кисеоник и азотни оксиди те настају капљице сумпорне киселине које се сливају у дно те коморе. Готово сви азотни оксиди се враћа у комору те поновно ступа у реакцију. Сумпорна киселина произведена на овај начин, садржи само 62-70% сумпорне киселине, док остатак чини вода. Отприлике 20% од укупне производње сумпорне киселине се производи овом методом, али се тај поступак све мање користи.

Друга метода је добивање сумпорне киселине, која се користи од 1900-их, а темељи се на каталитичкој оксидацији сумпор(IV) оксида у сумпор(VI) оксид (SO3), уз катализатор ванадијум(V) оксид (V2O5) који делује као преносилац кисеоника. Фино распрострањена платина, је најделотворнији катализатор, али има два недостатка. Прилично је скупа и одређене нечистоће у сумпор(IV) оксиду, смањују њено деловање. Многи произвођачи сумпорне киселине користе два катализатора. Први има већу површину, али је слабијег учинка, као што су гвожђе(III) оксид или ванадијум(V) оксид, који могу покренути реакцију, онда се користи мања количина платине која довршава реакцију. При 400 °C, оксидација сумпор(IV) оксида у сумпор(VI) оксид је готово завршена. Сумпор(VI) оксид се раствара у концентрованој сумпорној киселини. Тај се раствор сумпор(VI) оксида у сумпорној киселини назива олеум или димећа сумпорна киселина. Касније се киселина разреди до концентрације од 96%. Производња сумпорне киселине у САД у раним 70-тим је досегла 29 милиона тона годишње, што одговара дневној производњи од 1/3 kg по особи током године.

Највећи произвођачи су: Кина, САД, Јапан, Русија и државе Европске уније. Ретко се употребљава чиста сумпорна киселина. Најчешће се користи њен 96-98% водени раствор. Као додатак намирницама носи број Е513. Код индустријске сумпорне киселине дозвољен је већи ступањ нечистоћа; код ње се боја креће од безбојне до жућкасте. У свету је произведено 165 милијуна тона сумпорне киселине, 2001. године.

Сумпор(VI) оксид се апсорбује се у концентрираној сумпорној киселини (w = 98%) јер је реакција чврстог сумпор(VI) оксида с водом експлозивна, а реакција гасовитог спора. Да би се добила концентрована сумпорна киселина (w = 98%) настала пиросумпорна киселина или олеум (H2S2O7) се разређује водом. Олеум се назива још и димећа сумпорна киселина.

Контактни поступакУреди

Овај поступак се користи за индустријско добијање сумпорне киселине. Прво у присуству катализатора (ванадијум-пентоксида) реагују сумпор-диоксид и кисеоник, потом се на добијени сумпор-триоксид додаје концентрована сумпорна киселина да би се добила пушљива сумпорна киселина, на коју се додаје вода да би се растворила и тако добила концентрована сумпорна киселина.

 
 
 
 

Хемијске особинеУреди

Сумпорна киселина је нагризајућа, уљаста, безбојна течност, која се меша у свим односима са водом. Она је снажна, нерганска киселина с оксидирајућим и дехидратацијским деловањем. Сумпорна киселина је једна од најјачих неорганских киселина. Веома је корозивна и са њом се мора пажљиво руковати.[8] Сумпорна киселина је по Аренијусу двобазна киселина јер дисоцијацијом даје два јона водоника по молекули.

Када се сумпорна киселина помеша са водом, киселина се увек додаје у воду (никад супротно!), долази до егзотермне реакције (реакција при којој се ослобађа енергија-топлота). Ако се раствор пажљиво не меша, додавањем воде температура може да порасте све до температуре кључања течности и да проузрокује прскање течности. Концентрована киселина уништава кожу и месо и може да узрокује трајну слепоћу ако дође у додир са очима. Ако концентрована сумпорна киселина капне на кожу, најпре је треба упити сувом крпом, а тек онда добро испрати водом. У том тренутку је најбоље испрати киселину из очију са великом количином хладне воде. Успркос опасностима узрокованим непажљивим руковањем, сумпорна киселина је постала комерцијално важна. Сумпорна киселина је јака киселина, која се у воденом раствору потпуно дисоцира на водоникове јоне (H+) и сулфатне јоне (SO42-). Сваки молекул отпушта два јона водоника, H+, из ког разлога је сумпорна киселина дипротонска киселина. Разређени раствори сумпорне киселине показују све карактеристике киселина. Оне имају кисели укус, проводе електричну струју, неутрализирају базе, и нагризају хемијски активне метале при чему настаје водоник (H2). Од сумпорне киселине могу настати две нормалне соли које садрже сулфатне јоне (SO42- -сулфати) и киселе соли које садрже хидрогенсулфатне јоне (HSO4- -хидрогенсулфати).

РеакцијеУреди

Енергија солватације сулфатне киселине је веома висока, и разблаживање сулфатне киселине је јако егзотерман процес, те се врши само додатком киселину у воду, никако обратно.

У води сумпорна киселина веома лако дисосује (као и све јаке киселине), производећи велики број водоникових H+јона у раствору.

 

Сумпорна киселина може да учествује у реакцији неутрализације. У реакцији са базама, базним оксидима или металима добија се метални сулфат (односно со сумпорне киселине и тог метала). Сумпорна киселина може да реагује са металима који су у напонском низу метала изнад водоника, јер ти метали истисну водоник из ње градећи са њом одговарајућу со.

 
 
 

Сумпорна киселина може да истисне слабије киселине из њихових соли, нпр. истиснуће азотасту киселину из натријум-нитрита итд.

 

Ако се на сумпорну киселину дода још сумпор(III)-оксида, добија се нова киселина– пушљива (димећа) сумпорна киселина, чији су други називи пиросумпорна киселина и олеум.

 

Сумпорна киселина се често користи као катализатор у неким реакцијама, нпр. у естерификацији, реакцији оксидације алкохола до карбоксилне киселине, сулфоновању арена итд.

Концентрована сумпорна киселина је јако оксидационо средство, а истовремено и јака киселина и јако дехидратационо средство што је чини реагенсом са разноврсном применом.

Физичке особинеУреди

Сумпорна киселина је безбојна уљаста течност. Код индустријске сумпорне киселине дозвољен је већи степен нечистоћа, и код ње боја иде од безбојне до жућкасте боје.

Она је веома поларно једињење, меша се са водом у свим односима и хигроскопна је супстанца.

ПрименаУреди

Сумпорна киселина је најважнији производ базичне хемијске индустрије. Производи се у великим количинама јер има веома широку употребу (године 2001. у свету произведено је 165 милиона тона сумпорне киселине).

Најчешћа примена сумпорне киселине је производња вештачког ђубрива, али има много других примена, као што је добијање хемикалија, рафинисање уља, производња боје, производња детерџената, у текстилној индустрији (користи се за производњу синтетичких влакана), у производњи лекова, за производњу експлозива, у металургији, у акумулаторима итд.

Ретко се употребљава чиста сумпорна киселина. Најчешће се користи њен 96-98% водени раствор.

НалажењеУреди

Сумпорна киселина се може наћи на планети Венери. Угљен-диоксид који се тамо налази се разлаже се под утицајем ултравиолетних таласа од Сунчеве светлости на угљен-моноксид и насцентни кисеоник, а потом добијени кисеоник реагује са сумпор-диоксидом који се налази у атмосфери Венере и гради се сумпор-триоксид. Затим овај сумпор-триоксид реагује са воденом паром, па се награди сумпорна киселина.

Сумпорна киселина се налази у киселим кишама. Настаје тако што се сумпор-триоксид, који се налази у издувним гасовима аутомобила, аутобуса, авиона итд., једини са водом и тако настаје сумпорна киселина. Зато постоји велика количина сумпорне киселине у близини аеродрома.

Киселе кише су корозивне (јер су оне, између осталог, у ствари разблажена сумпорна киселина), нагризају споменике, уништавају биљни свет итд.

РеференцеУреди

  1. ^ Joanne Wixon; Douglas Kell (2000). „Website Review: The Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes — KEGG”. Yeast. 17 (1): 48—55. doi:10.1002/(SICI)1097-0061(200004)17:1<48::AID-YEA2>3.0.CO;2-H. 
  2. ^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003.  уреди
  3. ^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1. 
  4. 4,0 4,1 4,2 Haynes, William M. (2014). CRC Handbook of Chemistry and Physics (на језику: енглески) (95 изд.). CRC Press. стр. 4—92. ISBN 9781482208689. Приступљено 18. 11. 2018. 
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 NIOSH Džepni vodič hemijskih hazarda 0577
  6. 6,0 6,1 Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. стр. A23. ISBN 978-0-618-94690-7. 
  7. 7,0 7,1 7,2 „Sulfuric acid”. Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  8. ^ Lide David R., ур. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0487-3. 

Спољашње везеУреди