Acido solfato: formula e proprietà chimiche

2024 Autore: Angel Austin | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 17:49

Uno dei primissimi acidi minerali conosciuti dall'uomo è il solforico, o solfato. Non solo lei stessa, ma anche molti dei suoi sali erano usati nell'edilizia, nella medicina, nell'industria alimentare e per scopi tecnici. Finora, nulla è cambiato in questo senso. Una serie di caratteristiche che possiede l'acido solfato lo rendono semplicemente indispensabile nelle sintesi chimiche. Inoltre i suoi sali sono utilizzati in quasi tutti i settori della vita quotidiana e dell'industria. Pertanto, considereremo in dettaglio di cosa si tratta e quali sono le caratteristiche delle proprietà manifestate.

Varietà di nomi

Iniziamo dal fatto che questa sostanza ha molti nomi. Tra questi ci sono quelli che si formano secondo la nomenclatura razionale e quelli che si sono sviluppati storicamente. Quindi, questa connessione è designata come:

• acido solfato;
• vetriolo;
• acido solforico;
• oleum.

Sebbene il termine "oleum" non sia del tutto adatto a questa sostanza, poiché è una miscela di acido solforico e ossido di zolfo superiore -SO_3.

Acido solfato: formula e struttura molecolare

Dal punto di vista dell'abbreviazione chimica, la formula di questo acido può essere scritta come segue: H₂SO_{4. Ovviamente, la molecola è costituita da due cationi idrogeno e un anione del residuo acido - lo ione solfato, che ha una carica di 2+.}

In questo caso, i seguenti legami agiscono all'interno della molecola:

• polare covalente tra zolfo e ossigeno;
• covalente fortemente polare tra idrogeno e residuo acido SO_4.

Lo zolfo, avendo 6 elettroni spaiati, forma due doppi legami con due atomi di ossigeno. Con un altro paio - single, e quelli, a loro volta, single con idrogeni. Di conseguenza, la struttura della molecola le consente di essere abbastanza forte. Allo stesso tempo, il catione idrogeno è molto mobile e se ne va facilmente, perché lo zolfo e l'ossigeno sono molto più elettronegativi. Tirando su se stessi la densità elettronica, forniscono all'idrogeno una carica parzialmente positiva, che diventa piena quando si stacca. È così che si formano le soluzioni acide, in cui c'è H+.

Se parliamo degli stati di ossidazione degli elementi nel composto, allora l'acido solfato, la cui formula è H₂SO_{4, ti permette facilmente di calcolarli: idrogeno +1, ossigeno -2, zolfo +6.}

Come in ogni molecola, la carica totale è zero.

Cronologia delle scoperte

L'acido solfato è noto alle persone fin dall'antichità. Anche gli alchimisti sapevano come ottenerlo calcinando vari vetrioli. Insieme aGià nel IX secolo le persone ricevevano e usavano questa sostanza. Più tardi in Europa, Albert Magnus imparò come estrarre l'acido dalla decomposizione del solfato di ferro.

Tuttavia, nessuno dei metodi è stato redditizio. Poi divenne nota la cosiddetta versione da camera della sintesi. Per questo, sono stati bruciati zolfo e nitrato e i vapori rilasciati sono stati assorbiti dall'acqua. Di conseguenza, si formò acido solfato.

Anche più tardi, gli inglesi riuscirono a trovare il metodo più economico per ottenere questa sostanza. Per questo è stata utilizzata la pirite: FeS_{2, piriti di ferro. La sua tostatura e la successiva interazione con l'ossigeno costituiscono ancora oggi uno dei metodi industriali più importanti per la sintesi dell'acido solforico. Tali materie prime sono più convenienti, più economiche e di qualità superiore per grandi volumi di produzione.}

Proprietà fisiche

Esistono diversi parametri, compresi quelli esterni, che distinguono l'acido solfato dagli altri. Le sue proprietà fisiche possono essere descritte in diversi punti:

1. Liquido in condizioni standard.
2. Nel suo stato concentrato, è pesante, oleoso, per cui ha ricevuto il nome di "vetriolo".
3. Densità della materia - 1,84 g/cm3.
4. Nessun colore o odore.
5. Ha un pronunciato sapore di "rame".
6. Si dissolve molto bene in acqua, quasi illimitatamente.
7. Igroscopico, in grado di intrappolare l'acqua libera e legata dai tessuti.
8. Non volatile.
9. Punto di ebollizione - 296oC.
10. Fusione a 10, 3oC.

Una delle caratteristiche più importanti di questo composto è la capacità di idratarsi con il rilascio di una grande quantità di calore. Ecco perché, anche dal banco di scuola, ai bambini viene insegnato che non è possibile aggiungere acqua all'acido, ma solo il contrario. Dopotutto, l'acqua ha una densità più leggera, quindi si accumulerà in superficie. Se viene aggiunto bruscamente all'acido, come risultato della reazione di dissoluzione, verrà rilasciata una così grande quantità di energia che l'acqua bollirà e inizierà a schizzare insieme a particelle di una sostanza pericolosa. Ciò può causare gravi ustioni chimiche sulla pelle delle mani.

Pertanto, l'acido dovrebbe essere versato nell'acqua in un getto sottile, quindi la miscela diventerà molto calda, ma non si verificherà l'ebollizione, il che significa che anche il liquido spruzzerà.

Proprietà chimiche

Dal punto di vista della chimica, questo acido è molto forte, soprattutto se è una soluzione concentrata. È dibasico, quindi si dissocia per gradi, con formazione di anioni idrosolfato e solfato.

In generale, la sua interazione con vari composti corrisponde a tutte le principali reazioni caratteristiche di questa classe di sostanze. Possiamo fornire esempi di diverse equazioni in cui prende parte l'acido solfato. Le proprietà chimiche si manifestano nella sua interazione con:

• sali;
• ossidi e idrossidi metallici;
• ossidi e idrossidi anfoteri;
• metalli in piedi in una serie di tensioni fino all'idrogeno.

Bcome risultato di tali interazioni, nella quasi totalità dei casi, si formano sali medi di un dato acido (solfati) o sali acidi (idrosolfati).

Una particolarità è anche quella con i metalli secondo il solito schema Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ reagisce solo una soluzione di una data sostanza, cioè un acido diluito. Se prendiamo concentrato o altamente saturo (oleum), i prodotti di interazione saranno completamente diversi.}

Proprietà speciali dell'acido solforico

Questi includono solo l'interazione di soluzioni concentrate con i metalli. Quindi, esiste un certo schema che riflette l'intero principio di tali reazioni:

1. Se il metallo è attivo, il risultato è la formazione di acido solfidrico, sale e acqua. Cioè, lo zolfo è ridotto a -2.
2. Se il metallo è di media attività, il risultato è zolfo, sale e acqua. Cioè, la riduzione dello ione solfato a zolfo libero.
3. Metalli a bassa reattività (dopo l'idrogeno) - anidride solforosa, sale e acqua. Zolfo allo stato di ossidazione +4.

Inoltre, le proprietà speciali dell'acido solfato sono la capacità di ossidare alcuni non metalli al loro stato di ossidazione più elevato e reagire con composti complessi e ossidarli a sostanze semplici.

Metodi per ottenere nel settore

Il processo solfato per la produzione di acido solforico è costituito da due tipi principali:

• contatto;
• torre.

Entrambi sono i modi più comuniindustria in tutti i paesi del mondo. La prima opzione si basa sull'uso di pirite di ferro o pirite di zolfo come materia prima - FeS_{2. Ci sono tre fasi in totale:}

1. Tostatura di materie prime con formazione di anidride solforosa come prodotto di combustione.
2. Il passaggio di questo gas attraverso l'ossigeno su un catalizzatore di vanadio per formare anidride solforica - SO_3.
3. Nella torre di assorbimento, l'anidride viene disciolta in una soluzione di acido solfato con la formazione di una soluzione ad alta concentrazione - oleum. Liquido denso e oleoso molto pesante.

La seconda opzione è praticamente la stessa, ma gli ossidi di azoto sono usati come catalizzatori. Dal punto di vista di parametri quali la qualità del prodotto, il costo e il consumo di energia, la purezza delle materie prime, la produttività, il primo metodo è più efficiente e accettabile, quindi viene utilizzato più spesso.

Sintesi di laboratorio

Se è necessario ottenere acido solforico in piccole quantità per la ricerca di laboratorio, il metodo di interazione dell'idrogeno solforato con solfati di metalli a bassa attività è più adatto.

In questi casi si verifica la formazione di solfuri di metalli ferrosi e come sottoprodotto si forma acido solforico. Per piccoli studi, questa opzione è adatta, ma un tale acido non differirà in purezza.

Anche in laboratorio puoi condurre una reazione qualitativa alle soluzioni di solfato. Il reagente più comune è il cloruro di bario, poiché lo ione Ba²⁺, insieme al'anione solfato precipita in un precipitato bianco - latte di barite: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

I sali più comuni

L'acido solfato e i solfati che forma sono composti importanti in molte industrie e famiglie, compreso il cibo. I sali più comuni dell'acido solforico sono:

1. Gesso (alabastro, selenite). Il nome chimico è un idrato cristallino di solfato di calcio acquoso. Formula: CaSO_{4. Utilizzato nell'edilizia, nella medicina, nella cellulosa e nella carta, nella creazione di gioielli.}
2. Barite (asta pesante). solfato di bario. In soluzione, è un precipitato lattiginoso. In forma solida - cristalli trasparenti. Utilizzato in strumenti ottici, raggi X, rivestimento isolante.
3. Mirabilite (sale di Glauber). Il nome chimico è solfato di sodio decaidrato. Formula: Na₂SO₄10H_{2O. Usato in medicina come lassativo.}

Ci sono molti esempi di sali che hanno un significato pratico. Tuttavia, quelli sopra menzionati sono i più comuni.

Soluzione solfato

Questa sostanza è una soluzione che si forma a seguito del trattamento termico del legno, cioè della cellulosa. Lo scopo principale di questo composto è quello di ottenere sapone solfato sulla sua base per decantazione. La composizione chimica del liquore solfato è la seguente:

• lignin;
• idrossiacidi;
• monosaccaridi;
• fenoli;
• resina;
• acidi volatili e grassi;
• solfuri, cloruri, carbonati e solfati di sodio.

Ci sono due tipi principali di questa sostanza: liquore al solfato bianco e nero. Il bianco va all'industria della cellulosa e della carta, mentre il nero viene utilizzato per produrre sapone al solfato nell'industria.

Applicazioni principali

La produzione annuale di acido solforico è di 160 milioni di tonnellate all'anno. Si tratta di un dato molto significativo, che indica l'importanza e la prevalenza di questo composto. Esistono diversi settori e luoghi in cui è necessario l'uso dell'acido solfato:

1. Nelle batterie come elettrolita, specialmente in quelle al piombo.
2. Negli stabilimenti dove vengono prodotti fertilizzanti solfati. La maggior parte di questo acido viene utilizzata specificamente per la produzione di fertilizzanti minerali per le piante. Pertanto, gli impianti per la produzione di acido solforico e la produzione di fertilizzanti sono spesso costruiti fianco a fianco.
3. Nell'industria alimentare come emulsionante, indicato dal codice E513.
4. In numerose sintesi organiche come agente disidratante, catalizzatore. In questo modo si ottengono esplosivi, resine, detergenti e detergenti, nylon, polipropilene ed etilene, coloranti, fibre chimiche, esteri e altri composti.
5. Utilizzato nei filtri per purificare l'acqua e produrre acqua distillata.
6. Utilizzato nell'estrazione e lavorazione di elementi rari dal minerale.

Anche tanti camoscil'acido va alla ricerca di laboratorio, dove viene ottenuto con metodi locali.