Àcid sulfat: fórmula i propietats químiques

2024 Autora: Angel Austin | [email protected]. Última modificació: 2024-01-02 17:43

Un dels primers àcids minerals coneguts per l'home és el sulfúric o sulfat. No només ella mateixa, sinó també moltes de les seves sals es van utilitzar en la construcció, la medicina, la indústria alimentària i amb finalitats tècniques. Fins ara, res ha canviat en aquest sentit. Una sèrie de característiques que posseeix l'àcid sulfat el fan simplement indispensable en les síntesis químiques. A més, les seves sals s'utilitzen en gairebé tots els sectors de la vida quotidiana i la indústria. Per tant, considerarem detalladament què és i quines són les característiques de les propietats manifestades.

Varietat de noms

Comencem pel fet que aquesta substància té molts noms. Entre ells hi ha els que es formen segons la nomenclatura racional, i els que s'han desenvolupat històricament. Per tant, aquesta connexió es designa com a:

• àcid sulfat;
• vitriol;
• àcid sulfúric;
• oleum.

Tot i que el terme "oleum" no és del tot adequat per a aquesta substància, ja que és una barreja d'àcid sulfúric i òxid de sofre superior -SO_3.

Àcid sulfat: fórmula i estructura molecular

Des del punt de vista de l'abreviatura química, la fórmula d'aquest àcid es pot escriure de la següent manera: H₂SO_{4. Òbviament, la molècula consta de dos cations d'hidrogen i un anió del residu àcid - ió sulfat, que té una càrrega de 2+.}

En aquest cas, els enllaços següents actuen dins de la molècula:

• polar covalent entre sofre i oxigen;
• covalent fortament polar entre l'hidrogen i el residu àcid SO_4.

El sofre, que té 6 electrons no aparellats, forma dos enllaços dobles amb dos àtoms d'oxigen. Amb un parell més: solters, i aquests, al seu torn, solters amb hidrògens. Com a resultat, l'estructura de la molècula permet que sigui prou forta. Al mateix temps, el catió hidrogen és molt mòbil i surt fàcilment, perquè el sofre i l'oxigen són molt més electronegatius. En tirar la densitat d'electrons sobre ells mateixos, proporcionen hidrogen amb una càrrega parcialment positiva, que es torna plena quan es desprenen. Així es formen les solucions àcides, en les quals hi ha H+.

Si parlem dels estats d'oxidació dels elements del compost, aleshores l'àcid sulfat, la fórmula del qual és H₂SO_{4, us permet calcular-los fàcilment: hidrogen +1, oxigen -2, sofre +6.}

Com en qualsevol molècula, la càrrega total és zero.

Historial de descobriments

L'àcid sulfat és conegut per la gent des de l'antiguitat. Fins i tot els alquimistes van saber com aconseguir-ho calcinant diversos vitriols. AmbJa al segle IX, la gent va rebre i utilitzar aquesta substància. Més tard, a Europa, Albert Magnus va aprendre a extreure àcid de la descomposició del sulfat de ferro.

No obstant això, cap dels mètodes va ser rendible. Aleshores es va conèixer l'anomenada versió de cambra de síntesi. Per això es cremava sofre i nitrat, i els vapors alliberats eren absorbits per l'aigua. Com a resultat, es va formar àcid sulfat.

Fins i tot més tard, els britànics van aconseguir trobar el mètode més barat per obtenir aquesta substància. Per a això es va utilitzar la pirita - FeS_{2, pirites de ferro. El seu torrat i la posterior interacció amb l'oxigen encara constitueixen un dels mètodes industrials més importants per a la síntesi d'àcid sulfúric. Aquestes matèries primeres són més assequibles, més barates i de més qualitat per a grans volums de producció.}

Propietats físiques

Hi ha diversos paràmetres, inclosos els externs, que distingeixen l'àcid sulfat dels altres. Les seves propietats físiques es poden descriure en diversos punts:

1. Líquid en condicions estàndard.
2. En estat concentrat, és pesat, greixós, pel qual va rebre el nom de "vitriol".
3. Densitat de la matèria: 1,84 g/cm3.
4. Sense color ni olor.
5. Té un pronunciat sabor a "coure".
6. Es dissol molt bé en aigua, gairebé sense límits.
7. Higroscòpic, capaç d'atrapar l'aigua lliure i lligada dels teixits.
8. No volàtil.
9. Punt d'ebullició - 296oC.
10. Fós a les 10, 3oC.

Una de les característiques més importants d'aquest compost és la capacitat d'hidratar-se amb l'alliberament d'una gran quantitat de calor. Per això, fins i tot des del banc de l'escola, s'ensenya als nens que no és possible afegir aigua a l'àcid, sinó al revés. Després de tot, l'aigua és més lleugera en densitat, de manera que s'acumularà a la superfície. Si s'afegeix bruscament a l'àcid, com a resultat de la reacció de dissolució, s'alliberarà una quantitat tan gran d'energia que l'aigua bulli i començarà a esquitxar-se juntament amb partícules d'una substància perillosa. Això pot causar cremades químiques greus a la pell de les mans.

Per tant, l'àcid s'ha d'abocar a l'aigua en un raig prim, aleshores la barreja s'escalfarà molt, però no es produirà l'ebullició, la qual cosa significa que el líquid també esquitxarà.

Propietats químiques

Des del punt de vista de la química, aquest àcid és molt fort, sobretot si és una solució concentrada. És dibàsic, per tant es dissocia per passos, amb la formació d'anions hidrosulfat i sulfat.

En general, la seva interacció amb diversos compostos correspon a totes les reaccions principals característiques d'aquesta classe de substàncies. Podem donar exemples de diverses equacions en què intervé l'àcid sulfat. Les propietats químiques es manifesten en la seva interacció amb:

• sals;
• òxids i hidròxids metàl·lics;
• òxids i hidròxids anfòters;
• metalls en una sèrie de voltatges fins a l'hidrogen.

Bcom a resultat d'aquestes interaccions, en gairebé tots els casos, es formen sals mitjanes d'un determinat àcid (sulfats) o sals àcides (hidrosulfats).

Una característica especial també és que amb metalls segons l'esquema habitual Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ només reacciona una solució d'una determinada substància, és a dir, un àcid diluït. Si prenem concentrats o molt saturats (oleum), els productes d'interacció seran completament diferents.}

Propietats especials de l'àcid sulfúric

Aquests inclouen només la interacció de solucions concentrades amb metalls. Per tant, hi ha un cert esquema que reflecteix tot el principi d'aquestes reaccions:

1. Si el metall està actiu, el resultat és la formació de sulfur d'hidrogen, sal i aigua. És a dir, el sofre es redueix a -2.
2. Si el metall té una activitat mitjana, el resultat és sofre, sal i aigua. És a dir, la reducció de l'ió sulfat a sofre lliure.
3. Metals de baixa reactivitat (després de l'hidrogen) - diòxid de sofre, sal i aigua. Sofre en estat d'oxidació +4.

A més, les propietats especials de l'àcid sulfat són la capacitat d'oxidar alguns no metalls fins al seu estat d'oxidació més alt i reaccionar amb compostos complexos i oxidar-los a substàncies simples.

Mètodes d'obtenció a la indústria

El procés de sulfat per produir àcid sulfúric consta de dos tipus principals:

• contacte;
• torre.

Tots dos són les maneres més habituals d'entrarindústria a tots els països del món. La primera opció es basa en l'ús de pirita de ferro o pirita de sofre com a matèria primera: FeS_{2. Hi ha tres etapes en total:}

1. Torrat de matèries primeres amb formació de diòxid de sofre com a producte de combustió.
2. Fes passar aquest gas a través d'oxigen sobre un catalitzador de vanadi per formar anhídrid sulfúric - SO_3.
3. A la torre d'absorció, l'anhídrid es dissol en una solució d'àcid sulfat amb la formació d'una solució d' alta concentració: oleum. Líquid espes i oliós molt pesat.

La segona opció és pràcticament la mateixa, però els òxids de nitrogen s'utilitzen com a catalitzador. Des del punt de vista de paràmetres com la qualitat del producte, el cost i el consum d'energia, la puresa de les matèries primeres, la productivitat, el primer mètode és més eficient i acceptable, de manera que s'utilitza més sovint.

Síntesi de laboratori

Si és necessari obtenir àcid sulfúric en petites quantitats per a la investigació de laboratori, el mètode d'interacció del sulfur d'hidrogen amb sulfats de metalls poc actius és el més adequat.

En aquests casos, es produeix la formació de sulfurs de metalls fèrrics i l'àcid sulfúric es forma com a subproducte. Per a estudis petits, aquesta opció és adequada, però aquest àcid no diferirà en puresa.

També al laboratori es pot dur a terme una reacció qualitativa a solucions de sulfat. El reactiu més comú és el clorur de bari, ja que l'ió Ba²⁺, juntament ambL'anió sulfat precipita en un precipitat blanc - llet de barita: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

Les sals més habituals

L'àcid sulfat i els sulfats que forma són compostos importants en moltes indústries i llars, inclosa l'alimentació. Les sals més comunes de l'àcid sulfúric són:

1. Guix (alabastre, selenita). El nom químic és un sulfat de calci aquós hidrat cristal·lí. Fórmula: CaSO_{4. S'utilitza en construcció, medicina, pasta i paper, fabricació de joieria.}
2. Barita (espar pesat). sulfat de bari. En solució, és un precipitat lletós. En forma sòlida - cristalls transparents. S'utilitza en instruments òptics, raigs X, recobriment aïllant.
3. Mirabilite (sal de Glauber). El nom químic és sulfat de sodi decahidrat. Fórmula: Na₂SO₄10H_{2O. S'utilitza en medicina com a laxant.}

Hi ha molts exemples de sals que tenen un significat pràctic. Tanmateix, els esmentats anteriorment són els més habituals.

Leix de sulfat

Aquesta substància és una solució que es forma com a conseqüència del tractament tèrmic de la fusta, és a dir, la cel·lulosa. L'objectiu principal d'aquest compost és obtenir sabó de sulfat a partir de la seva decantació. La composició química del licor de sulfat és la següent:

• lignin;
• hidroxiàcids;
• monosacàrids;
• fenols;
• resina;
• àcids volàtils i grassos;
• sulfurs, clorurs, carbonats i sulfats de sodi.

Hi ha dos tipus principals d'aquesta substància: el licor de sulfat blanc i el negre. El blanc es destina a la indústria de la pasta i el paper, mentre que el negre s'utilitza per fer sabó de sulfat a la indústria.

Aplicacions principals

La producció anual d'àcid sulfúric és de 160 milions de tones anuals. Aquesta és una xifra molt significativa, que indica la importància i la prevalença d'aquest compost. Hi ha diverses indústries i llocs on és necessari l'ús d'àcid sulfat:

1. A les bateries com a electròlit, especialment a les de plom.
2. A les fàbriques on es produeixen fertilitzants sulfatats. La major part d'aquest àcid s'utilitza específicament per a la fabricació d'adobs minerals per a plantes. Per tant, les plantes per a la producció d'àcid sulfúric i la fabricació d'adobs es construeixen amb més freqüència.
3. A la indústria alimentària com a emulsionant, indicat pel codi E513.
4. En nombroses síntesis orgàniques com a agent de deshidratació, catalitzador. Així s'obtenen explosius, resines, neteja i detergents, niló, polipropilè i etilè, colorants, fibres químiques, èsters i altres compostos.
5. S'utilitza en filtres per purificar l'aigua i fer aigua destil·lada.
6. S'utilitza en l'extracció i processament d'elements rars del mineral.

També un munt d'isardsl'àcid es destina a la investigació de laboratori, on s'obté mitjançant mètodes locals.