füüsikalised omadused.

Puhas 100% väävelhape (monohüdraat) on värvitu õline vedelik, mis tahkub +10 °C juures kristalseks massiks. Reaktiivse väävelhappe tihedus on tavaliselt 1,84 g/cm 3 ja see sisaldab umbes 95% H2SO4. See kõveneb ainult alla -20 °C.

Monohüdraadi sulamistemperatuur on 10,37 °C sulamissoojuse juures 10,5 kJ/mol. IN normaalsetes tingimustes see on väga viskoosne vedelik, millel on väga kõrge dielektriline konstant (e = 100 temperatuuril 25 °C). Monohüdraadi ebaoluline elektrolüütiline dissotsiatsioon toimub paralleelselt kahes suunas: [Н 3 SO 4 + ]·[НSO 4 - ] = 2 10 -4 ja [Н 3 О + ]·[НS 2 О 7 - ] = 4 10 - viis. Selle molekulaar-ioonset koostist saab ligikaudselt iseloomustada järgmiste andmetega (%):

H2SO4 HSO 4- H3SO4+ H3O+ HS 2 O 7 - H2S2O7 99,5 0,18 0,14 0,09 0,05 0,04

Kui lisatakse isegi väike kogus vett, muutub dissotsiatsioon valdavaks vastavalt skeemile:

H2O + H2SO4<==>H 3 O + + HSO 4 -

Keemilised omadused.

H2SO4 on tugev kahealuseline hape.

H2SO4<-->H + + HSO 4 -<-->2H + + SO 4 2-

Esimene etapp (keskmiste kontsentratsioonide korral) viib 100% dissotsiatsioonini:

K 2 \u003d ( ) / \u003d 1,2 10 -2

1) Koostoime metallidega:

a) lahjendatud väävelhape lahustab ainult neid metalle, mis on pingereas vesinikust vasakul:

Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (razb) --> Zn + 2 SO 4 + H 2 O

b) kontsentreeritud H 2 +6 SO 4 - tugev oksüdeerija; metallidega (va Au, Pt) interakteerudes saab selle redutseerida kuni S +4 O 2, S 0 või H 2 S -2 (Fe, Al, Cr ei reageeri ka kuumutamata - need on passiveeritud):

2Ag 0 + 2H 2 + 6 SO 4 --> Ag 2 + 1 SO 4 + S + 4 O 2 + 2 H 2 O

8Na 0 + 5H 2 + 6 SO 4 --> 4Na 2 + 1 SO 4 + H 2 S - 2 + 4 H 2 O

2) kontsentreeritud H 2 S +6 O 4 reageerib koos kuumutamisel mõned mittemetallid tugevate oksüdeerivate omaduste tõttu muutudes madalama oksüdatsiooniastmega väävliühenditeks (näiteks S + 4 O 2):

С 0 + 2H 2S +6 O 4 (konts.) --> C +4 O 2 + 2S + 4 O 2 + 2H 2 O

S0 + 2H2S +6O4 (konts.) --> 3S +4O2 + 2H2O

2P0 + 5H2S +6O4 (konts.) --> 5S +4O2 + 2H3P +5O4 + 2H2O

3) aluseliste oksiididega:

CuO + H2SO4 --> CuSO4 + H2O

CuO + 2H + --> Cu 2+ + H2O

4) hüdroksiididega:

H 2 SO 4 + 2 NaOH --> Na 2 SO 4 + 2 H 2 O

H + + OH - --> H 2 O

H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 --> CuSO 4 + 2H 2 O

2H+ + Cu(OH)2 --> Cu 2+ + 2H2O

5) vahetusreaktsioonid sooladega:

BaCl 2 + H 2 SO 4 --> BaSO 4 + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- --> BaSO 4

Väävelhappe ja lahustuvate sulfaatide tuvastamiseks kasutatakse valge BaSO 4 sademe moodustumist (hapetes lahustumatu).

Monohüdraat (puhas, 100% väävelhape) on ioniseeriv lahusti, millel on happeline iseloom. Paljude metallide sulfaadid on selles hästi lahustunud (muutudes vesiniksulfaatideks), samas kui teiste hapete soolad lahustuvad reeglina ainult siis, kui nende solvolüüs on võimalik (koos vesiniksulfaatideks muundamisega). Lämmastikhape käitub monohüdraadis nagu nõrk alus

HNO3 + 2H2SO4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 -

perkloor - väga nõrga happena

H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 -

Fluorosulfoon- ja klorosulfoonhapped on mõnevõrra tugevamad (HSO 3 F> HSO 3 Cl> HClO 4). Monohüdraat lahustab hästi paljusid orgaanilisi aineid, mis sisaldavad aatomeid jagamata elektronpaaridega (võimelised siduma prootonit). Mõned neist saab seejärel muutumatul kujul tagasi eraldada, lahjendades lahust lihtsalt veega. Monohüdraadil on kõrge krüoskoopiline konstant (6,12°) ja seda kasutatakse mõnikord molekulmasside määramise keskkonnana.

Kontsentreeritud H 2 SO 4 on üsna tugev oksüdeerija, eriti kuumutamisel (tavaliselt redutseeritakse SO 2 -ks). Näiteks oksüdeerib see HI ja osaliselt HBr (kuid mitte HCl) vabadeks halogeenideks. Samuti oksüdeerib see paljusid metalle – Cu, Hg jne (kusjuures kuld ja plaatina on H 2 SO 4 suhtes stabiilsed). Nii et koostoime vasega toimub vastavalt võrrandile:

Cu + 2 H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

Oksüdeeriva ainena toimides redutseeritakse väävelhape tavaliselt SO 2 -ks. Seda saab aga redutseerida kõige tugevamate redutseerijatega S-ks ja isegi H 2 S-ks Kontsentreeritud väävelhape reageerib vesiniksulfiidiga võrrandi järgi:

H 2 SO 4 + H 2 S \u003d 2H 2 O + SO 2 + S

Tuleb märkida, et seda redutseerib osaliselt ka gaasiline vesinik ja seetõttu ei saa seda kasutada kuivatamiseks.

Riis. 13. Väävelhappe lahuste elektrijuhtivus.

Kontsentreeritud väävelhappe lahustumisega vees kaasneb oluline soojuse eraldumine (ja süsteemi kogumahu mõningane vähenemine). Monohüdraat peaaegu ei juhi elektrit. Seevastu väävelhappe vesilahused on head juhid. Nagu näha joonisel fig. 13, ligikaudu 30% happel on maksimaalne elektrijuhtivus. Kõvera miinimum vastab hüdraadile koostisega H 2 SO 4 · H 2 O.

Soojuse eraldumine monohüdraadi lahustamisel vees on (olenevalt lahuse lõppkontsentratsioonist) kuni 84 kJ/mol H 2 SO 4 . Vastupidi, segades 66% väävelhapet, mis on eelnevalt jahutatud temperatuurini 0 °C, lumega (1:1 massi järgi), on võimalik saavutada temperatuuri langus kuni -37 °C.

H2SO4 vesilahuste tiheduse muutus selle kontsentratsiooniga (massiprotsentides) on toodud allpool:

5 10 20 30 40 50 60 15 °С 1,033 1,068 1,142 1,222 1,307 1,399 1,502 25 °С 1,030 1,064 1,137 1,215 1,299 1,391 1,494

70 80 90 95 97 100 15 °С 1,615 1,732 1,820 1,839 1,841 1,836 25 °С 1,606 1,722 1,809 1,829 1,831 1,827

Nagu nendest andmetest näha, on väävelhappe kontsentratsiooni tiheduse määramine üle 90 massiprotsenti. % muutub üsna ebatäpseks.

Erineva kontsentratsiooniga H 2 SO 4 lahuste veeauru rõhk erinevatel temperatuuridel on näidatud joonisel fig. 15. Väävelhape võib toimida kuivatusainena ainult seni, kuni veeauru rõhk selle lahuse kohal on väiksem kui selle osarõhk kuivatatavas gaasis.

Riis. 15. Veeauru rõhk.

Riis. 16. Keemistemperatuurid võrreldes H 2 SO 4 lahustega. H 2 SO 4 lahused.

Lahjendatud väävelhappelahuse keetmisel destilleeritakse sellest vesi välja ja keemistemperatuur tõuseb 337 °C-ni, kui 98,3% H 2 SO 4 hakkab destilleerima (joonis 16). Vastupidi, liigne väävelanhüdriid lendub kontsentreeritumatest lahustest. Temperatuuril 337 °C keev väävelhappe aur dissotsieerub osaliselt H 2 O-ks ja SO 3 -ks, mis jahtumisel taasühendavad. Väävelhappe kõrge keemistemperatuur võimaldab seda kasutada kuumutamisel lenduvate hapete isoleerimiseks nende sooladest (näiteks HCl NaCl-st).

Kviitung.

Monohüdraati võib saada kontsentreeritud väävelhappe kristallimisel temperatuuril -10 °C.

Väävelhappe tootmine.

1. etapp. Püriidi ahi.

4FeS 2 + 11O 2 --> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Protsess on heterogeenne:

1) raudpüriidi (püriit) jahvatamine

2) "keevkiht" meetod

3) 800°С; liigse kuumuse eemaldamine

4) hapniku kontsentratsiooni tõus õhus

2. etapp.Pärast puhastamist, kuivatamist ja soojusvahetust siseneb vääveldioksiid kontaktaparaati, kus see oksüdeeritakse väävelanhüdriidiks (450 ° C - 500 ° C; katalüsaator V 2 O 5):

2SO2 + O2<-->2SO3

3. etapp. Absorptsioonitorn:

nSO 3 + H 2 SO 4 (konts.) --> (H 2 SO 4 nSO 3) (oleum)

Vett ei saa kasutada udu tekkimise tõttu. Rakenda keraamilisi otsikuid ja vastuvoolu põhimõtet.

Rakendus.

Pea meeles! Väävelhape tuleb vette valada väikeste portsjonitena ja mitte vastupidi. Vastasel juhul võib tekkida äge keemiline reaktsioon, mille tagajärjel võib inimene saada raskeid põletushaavu.

Väävelhape- üks keemiatööstuse põhitooteid. See läheb mineraalväetiste (superfosfaat, ammooniumsulfaat), erinevate hapete ja soolade, ravimite ja pesuvahendite, värvainete, tehiskiudude, lõhkeainete tootmiseks. Seda kasutatakse metallurgias (maakide, nt uraani lagundamine), naftasaaduste puhastamiseks, kuivatusainena jne.

Praktiliselt oluline on asjaolu, et väga tugev (üle 75%) väävelhape ei mõju rauale. See võimaldab hoida ja transportida seda terasmahutites. Vastupidi, lahjendatud H 2 SO 4 lahustab rauda kergesti vesiniku vabanemisega. Oksüdeerivad omadused pole sellele üldse tüüpilised.

Tugev väävelhape imab niiskust jõuliselt ja seetõttu kasutatakse seda sageli gaaside kuivatamiseks. Paljudest vesinikku ja hapnikku sisaldavatest orgaanilistest ainetest võtab see ära vee, mida tehnikas sageli kasutatakse. Sama (nagu ka tugeva H 2 SO 4 oksüdeerivate omadustega) on seotud selle hävitav toime taimede ja loomade kudedele. Kogemata töö käigus nahale või riietuma sattunud väävelhape tuleb koheselt rohke veega maha pesta, seejärel niisutada kahjustatud piirkonda lahjendatud ammoniaagilahusega ja loputada uuesti veega.

Puhta väävelhappe molekulid.

Joonis 1. Vesiniksidemete diagramm H 2 SO 4 kristallides.

Molekulid, mis moodustavad monohüdraadi kristalli (HO) 2 SO 2, on üksteisega ühendatud üsna tugevate (25 kJ / mol) vesiniksidemetega, nagu on skemaatiliselt näidatud joonisel fig. 1. (HO) 2 SO 2 molekul ise on moonutatud tetraeedri struktuuriga, mille keskpunkti lähedal on väävliaatom ja seda iseloomustavad järgmised parameetrid: (d (S-OH) = 154 pm, PHO-S-OH = 104 °, d (S = O) \u003d 143 pm, ROSO \u003d 119 °. HOSO 3-s - ioon, d (S-OH) \u003d 161 ja d (SO) \u003d 145 pm, ja kui lähete SO 4 ioon, omandab 2-tetraeeder õige kuju ja parameetrid on joondatud.

Väävelhappe hüdraadid.

Väävelhappe puhul on teada mitu kristallilist hüdraati, mille koostis on näidatud joonisel fig. 14. Neist kõige veevaesem on oksooniumisool: H 3 O + HSO 4 -. Kuna vaadeldav süsteem on väga altid ülejahtumisele, on selles tegelikult täheldatud külmumistemperatuurid palju madalamad kui sulamistemperatuurid.

Riis. 14. Sulamistemperatuurid H 2 O·H 2 SO 4 süsteemis.

Väävel on keemiline element, mis on perioodilisuse tabeli kuuendas rühmas ja kolmandas perioodis. Käesolevas artiklis vaatleme üksikasjalikult selle keemilist ja tootmist, kasutamist ja nii edasi. Füüsikalised omadused hõlmavad selliseid tunnuseid nagu värvus, elektrijuhtivuse tase, väävli keemistemperatuur jne. Keemiline omadus kirjeldab selle koostoimet teiste ainetega.

Väävel füüsika mõttes

See on habras aine. Tavatingimustes on see tahkes agregatsiooni olekus. Väävel on sidrunikollase värvusega.

Ja enamasti on kõik selle ühendid kollase varjundiga. Ei lahustu vees. Sellel on madal soojus- ja elektrijuhtivus. Need omadused iseloomustavad seda tüüpilise mittemetallina. Kuigi keemiline koostis väävel pole sugugi keeruline, sellel ainel võib olla mitu variatsiooni. Kõik sõltub struktuurist. kristallvõre, mille abil aatomid on ühendatud, kuid nad ei moodusta molekule.

Niisiis, esimene võimalus on rombiline väävel. Ta on kõige stabiilsem. Seda tüüpi väävli keemistemperatuur on nelisada nelikümmend viis kraadi Celsiuse järgi. Kuid selleks, et antud aine läheks gaasilisse agregatsiooniolekusse, peab see esmalt läbima vedela oleku. Niisiis, väävli sulamine toimub temperatuuril, mis on sada kolmteist kraadi Celsiuse järgi.

Teine võimalus on monokliiniline väävel. See on nõelakujulised tumekollase värvusega kristallid. Esimest tüüpi väävli sulamine ja seejärel selle aeglane jahutamine põhjustab seda tüüpi väävli moodustumist. Sellel sordil on peaaegu samad füüsilised omadused. Näiteks seda tüüpi väävli keemistemperatuur on endiselt sama nelisada nelikümmend viis kraadi. Lisaks on seda ainet nii palju kui plastik. Seda saadakse peaaegu keemiseni kuumutatud rombikujulise külma vette valamisel. Seda tüüpi väävli keemistemperatuur on sama. Kuid ainel on omadus venida nagu kummil.

Teine komponent füüsilised omadused, millest tahaksin rääkida, on väävli süttimistemperatuur.

See indikaator võib olenevalt materjali tüübist ja päritolust erineda. Näiteks tehnilise väävli süttimistemperatuur on sada üheksakümmend kraadi. See on üsna madal näitaja. Muudel juhtudel võib väävli leekpunkt olla kakssada nelikümmend kaheksa kraadi ja isegi kakssada viiskümmend kuus kraadi. Kõik sõltub sellest, millisest materjalist see kaevandati, mis tihedusega see on. Kuid võime järeldada, et väävli põlemistemperatuur on teiste keemiliste elementidega võrreldes üsna madal, see on tuleohtlik aine. Lisaks võib mõnikord väävel ühineda kaheksast, kuuest, neljast või kahest aatomist koosnevateks molekulideks. Nüüd, olles vaadelnud väävlit füüsika seisukohast, liigume edasi järgmise osa juurde.

Väävli keemiline iseloomustus

Sellel elemendil on suhteliselt väike aatommass, see on 32 grammi mooli kohta. Väävlielemendi omadus hõlmab selle aine sellist omadust nagu võime omada erinevat oksüdatsiooniastet. Selle poolest erineb see näiteks vesinikust või hapnikust. Arvestades küsimust, mida keemiline iseloomustus element väävel, ei saa mainimata jätta, et olenevalt tingimustest on sellel nii redutseerivad kui ka oksüdeerivad omadused. Seega kaaluge antud aine koostoimet erinevate keemiliste ühenditega.

Väävel ja lihtained

Lihtained on ained, mis sisaldavad ainult ühte keemilist elementi. Selle aatomid võivad ühineda molekulideks, nagu näiteks hapniku puhul, või mitte ühineda, nagu metallide puhul. Seega võib väävel reageerida metallide, muude mittemetallide ja halogeenidega.

Koostoime metallidega

Sellise protsessi läbiviimiseks on vaja kõrget temperatuuri. Nendel tingimustel toimub liitumisreaktsioon. See tähendab, et metalliaatomid ühinevad väävliaatomitega, moodustades seega komplekssed ained sulfiidid. Näiteks kui soojendate kahte mooli kaaliumit, segades need ühe mooli väävliga, saate ühe mooli selle metalli sulfiidi. Võrrandi saab kirjutada järgmisel kujul: 2K + S = K 2 S.

Reaktsioon hapnikuga

See on väävli põletamine. Selle protsessi tulemusena moodustub selle oksiid. Viimast võib olla kahte tüüpi. Seetõttu võib väävli põlemine toimuda kahes etapis. Esimene on siis, kui üks mool väävlit ja üks mool hapnikku moodustavad ühe mooli vääveldioksiidi. Kirjutage üles selle võrrand keemiline reaktsioon võib olla järgmine: S + O 2 \u003d SO 2. Teine etapp on dioksiidile veel ühe hapnikuaatomi lisamine. See juhtub siis, kui lisate kõrgel temperatuuril kahele moolile ühe mooli hapnikku. Tulemuseks on kaks mooli vääveltrioksiidi. Selle keemilise interaktsiooni võrrand näeb välja järgmine: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3. Selle reaktsiooni tulemusena moodustub väävelhape. Seega on kahe kirjeldatud protsessi läbiviimisel võimalik saadud trioksiid juhtida läbi veeauru joa. Ja me saame Sellise reaktsiooni võrrand on kirjutatud järgmiselt: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4.

Koostoime halogeenidega

Kemikaal, nagu ka teised mittemetallid, võimaldab sellel reageerida selle ainerühmaga. See hõlmab selliseid ühendeid nagu fluor, broom, kloor, jood. Väävel reageerib kõigiga neist, välja arvatud viimane. Näitena võime tuua vaadeldava perioodilisuse tabeli elemendi fluorimise protsessi. Kuumutades nimetatud mittemetalli halogeeniga, on võimalik saada kaks fluoriidi variatsiooni. Esimene juhtum: kui võtame ühe mooli väävlit ja kolm mooli fluori, saame ühe mooli fluoriidi, mille valem on SF 6. Võrrand näeb välja selline: S + 3F 2 = SF 6. Lisaks on veel teine ​​variant: kui võtta üks mool väävlit ja kaks mooli fluori, saame ühe mooli fluoriidi keemilise valemiga SF 4 . Võrrand on kirjutatud järgmisel kujul: S + 2F 2 = SF 4 . Nagu näete, sõltub kõik komponentide segamise proportsioonidest. Täpselt samamoodi on võimalik läbi viia väävli kloorimise (saab tekkida ka kaks erinevat ainet) või broomimise protsessi.

Koostoimed teiste lihtsate ainetega

Elemendi väävel iseloomustus sellega ei lõpe. Aine võib samuti astuda keemilisesse reaktsiooni vesiniku, fosfori ja süsinikuga. Koosmõjul vesinikuga tekib sulfiidhape. Selle reaktsiooni tulemusena metallidega võib saada nende sulfiide, mis omakorda saadakse ka väävli otsesel reaktsioonil sama metalliga. Vesinikuaatomite lisamine väävliaatomitele toimub ainult väga kõrge temperatuuri tingimustes. Kui väävel reageerib fosforiga, moodustub selle fosfiid. Sellel on järgmine valem: P 2 S 3. Selle aine ühe mooli saamiseks peate võtma kaks mooli fosforit ja kolm mooli väävlit. Kui väävel interakteerub süsinikuga, moodustub vaadeldava mittemetalli karbiid. Selle keemiline valem näeb välja selline: CS 2. Selle aine ühe mooli saamiseks peate võtma ühe mooli süsinikku ja kaks mooli väävlit. Kõik ülalkirjeldatud lisamisreaktsioonid toimuvad ainult siis, kui reagendid kuumutatakse kõrge temperatuurini. Oleme kaalunud väävli koostoimet lihtsate ainetega, nüüd liigume järgmise punkti juurde.

Väävel ja kompleksühendid

Ühendid on need ained, mille molekulid koosnevad kahest (või enamast) erinevast elemendist. Keemilised omadused väävel võimaldab tal reageerida selliste ühenditega nagu leelised, aga ka kontsentreeritud sulfaathape. Selle reaktsioonid nende ainetega on üsna omapärased. Esiteks mõelge, mis juhtub, kui kõnealune mittemetall segatakse leelisega. Näiteks kui võtta kuus mooli ja lisada neile kolm mooli väävlit, saad kaks mooli kaaliumsulfiidi, ühe mooli antud metallsulfiti ja kolm mooli vett. Sellist reaktsiooni saab väljendada järgmise võrrandiga: 6KOH + 3S \u003d 2K 2 S + K2SO 3 + 3H 2 O. Koostoime toimub samal põhimõttel, kui lisate Järgmiseks kaaluge väävli käitumist kontsentreeritud lahuses. sellele lisatakse sulfaathapet. Kui võtame ühe mooli esimest ja kaks mooli teist ainet, saame järgmised tooted: vääveltrioksiid kolme mooli koguses ja ka vesi - kaks mooli. See keemiline reaktsioon saab toimuda ainult siis, kui reagendid kuumutatakse kõrge temperatuurini.

Vaadeldava mittemetalli saamine

Väävli eraldamiseks erinevatest ainetest on mitu peamist meetodit. Esimene meetod on selle eraldamine püriidist. Keemiline valem viimane - FeS 2 . Kui seda ainet kuumutada kõrgel temperatuuril ilma hapniku juurdepääsuta, võib saada veel ühe raudsulfiidi – FeS – ja väävli. Reaktsioonivõrrand on kirjutatud järgmiselt: FeS 2 \u003d FeS + S. Teine väävli saamise meetod, mida sageli kasutatakse tööstuses, on väävelsulfiidi põletamine väikese hapnikukoguse tingimustes. Sel juhul saate kaalutud mittemetalli ja vett. Reaktsiooni läbiviimiseks peate võtma komponendid molaarsuhtes kaks kuni üks. Selle tulemusena saame lõpptooted vahekorras kaks kuni kaks. Selle keemilise reaktsiooni võrrandi saab kirjutada järgmiselt: 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O. Lisaks võib väävlit saada mitmesuguste metallurgiliste protsesside käigus, näiteks metallide, näiteks nikli tootmisel, vask ja teised.

Tööstuslik kasutamine

Mittemetall, mida me kaalume, on leidnud oma laialdasema kasutuse keemiatööstuses. Nagu eespool mainitud, kasutatakse seda siin sulfaathappe saamiseks. Lisaks kasutatakse väävlit komponendina tikkude valmistamisel, kuna see on tuleohtlik materjal. Samuti on see asendamatu lõhkeainete, püssirohu, säraküünalde jms tootmisel. Lisaks kasutatakse väävlit kahjuritõrjevahendite ühe koostisosana. Meditsiinis kasutatakse seda komponendina nahahaiguste ravimite valmistamisel. Samuti kasutatakse kõnealust ainet erinevate värvainete tootmisel. Lisaks kasutatakse seda fosfori tootmisel.

Väävli elektrooniline struktuur

Nagu teate, koosnevad kõik aatomid tuumast, milles on prootoneid - positiivselt laetud osakesi - ja neutroneid, st osakesi, millel on null laeng. Elektronid tiirlevad ümber tuuma negatiivse laenguga. Et aatom oleks neutraalne, peab selle struktuuris olema sama arv prootoneid ja elektrone. Kui viimaseid on rohkem, on see juba negatiivne ioon – anioon. Kui prootonite arv on vastupidi suurem kui elektronide arv, on see positiivne ioon või katioon. Väävlihanioon võib toimida happejäägina. See on osa selliste ainete molekulidest nagu sulfiidhape (vesiniksulfiid) ja metallisulfiidid. Selle käigus moodustub anioon elektrolüütiline dissotsiatsioon mis tekib siis, kui aine lahustub vees. Sel juhul laguneb molekul katiooniks, mida võib kujutada metalli- või vesinikuioonina, samuti katiooniks - happejäägi või hüdroksüülrühma (OH-) iooniks.

Kuna väävli järjekorranumber perioodilisustabelis on kuusteist, võime järeldada, et täpselt nii palju prootoneid on selle tuumas. Selle põhjal võime öelda, et seal on ka kuusteist elektroni, mis pöörlevad ümber. Neutronite arvu saab leida, lahutades sellest molaarmass keemilise elemendi seerianumber: 32 - 16 = 16. Iga elektron ei pöörle juhuslikult, vaid teatud orbiidil. Kuna väävel on keemiline element, mis kuulub perioodilisuse tabeli kolmandasse perioodi, on tuuma ümber kolm orbiiti. Esimesel on kaks elektroni, teisel kaheksa ja kolmandal kuus. Elektrooniline valem väävliaatom kirjutatakse järgmiselt: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Levimus looduses

Põhimõtteliselt leidub kõnealust keemilist elementi mineraalide koostises, mis on erinevate metallide sulfiidid. Esiteks on see püriit - rauasool; see on ka plii, hõbe, vase läige, tsingi segu, kinaver - elavhõbeda sulfiid. Lisaks võib väävlit sisaldada ka mineraalide koostises, mille struktuuri esindavad kolm või enam keemilist elementi.

Näiteks kalkopüriit, mirabiliit, kieseriit, kips. Saate neid kõiki üksikasjalikumalt kaaluda. Püriit on ferrumsulfiid ehk FeS 2 . Sellel on helekollane värvus kuldse läikega. Seda mineraali võib sageli leida lisandina lapis lazuli's, mida kasutatakse laialdaselt ehete valmistamisel. See on tingitud asjaolust, et neil kahel mineraalil on sageli ühine leiukoht. Vase läige – kalkotsiit ehk kalkosiin – on metalliga sarnane sinakashall aine. ja hõbedane läige (argentiit) on sarnaste omadustega: mõlemad näevad välja nagu metallid, on halli värvi. Kaneel on pruunikaspunane tuhm hallide laikudega mineraal. Kalkopüriit, mille keemiline valem on CuFeS 2, on kuldkollane, seda nimetatakse ka kuldseks seguks. Tsingisegu (sfaleriit) värvus võib olla merevaigust tulioranžini. Mirabiliit - Na 2 SO 4 x10H 2 O - läbipaistvad või valged kristallid. Seda nimetatakse ka meditsiinis kasutatavaks. Kieseriidi keemiline valem on MgSO 4 xH 2 O. See näeb välja nagu valge või värvitu pulber. Kipsi keemiline valem on CaSO 4 x2H 2 O. Lisaks on see keemiline element elusorganismide rakkude osa ja oluline mikroelement.

väävelhappe omadused

Veevaba väävelhape (monohüdraat) on raske õline vedelik, mis seguneb veega kõigis vahekordades, vabastades suurel hulgal soojust. Tihedus 0 ° C juures on 1,85 g / cm3. See keeb temperatuuril 296 ° C ja külmub -10 ° C juures. Väävelhapet nimetatakse mitte ainult monohüdraadiks, vaid ka selle vesilahusteks (), samuti vääveltrioksiidi lahusteks monohüdraadis (), mida nimetatakse oleumiks. Oleum "suitsetab" õhus selle desorptsiooni tõttu. Puhas väävelhape on värvitu, samas kui kaubanduslik hape on tumedat värvi lisanditega.

Füüsikalised omadused väävelhape, nagu tihedus, kristalliseerumistemperatuur, keemistemperatuur, sõltuvad selle koostisest. Joonisel fig. 1 näitab süsteemi kristallisatsiooni diagrammi. Selles sisalduvad maksimumid vastavad ühendite koostisele või miinimumide olemasolu seletatakse asjaoluga, et kahe aine segude kristalliseerumistemperatuur on madalam kui nende mõlema kristalliseerumistemperatuur.

Riis. üks

Veevaba 100% väävelhappe kristalliseerumistemperatuur on suhteliselt kõrge, 10,7 °C. Kaubandusliku toote külmumise võimaluse vähendamiseks transportimisel ja ladustamisel valitakse tehnilise väävelhappe kontsentratsioon selline, et sellel oleks piisavalt madal kristalliseerumistemperatuur. Tööstus toodab kolme tüüpi kaubanduslikku väävelhapet.

Väävelhape on väga aktiivne. See lahustab metallioksiidid ja enamiku puhtaid metalle; kõrgendatud temperatuuridel tõrjub see sooladest välja kõik muud happed. Eriti ahnelt ühendub väävelhape veega tänu oma võimele anda hüdraate. See võtab vett ära teistelt hapetelt, kristallilistest sooladest ja isegi süsivesinike hapniku derivaatidest, mis sisaldavad mitte vett ennast, vaid vesinikku ja hapnikku koos H: O = 2. puit ja muud taime- ja loomakoed, mis sisaldavad tselluloosi, tärklist ja suhkrut on hävitatakse kontsentreeritud väävelhappes; vesi seostub happega ja koest jääb alles vaid peeneks hajutatud süsinik. Lahjendatud happes lagunevad tselluloos ja tärklis suhkruteks. Inimese nahaga kokkupuutel põhjustab kontsentreeritud väävelhape põletusi.

Väävelhappe kõrge aktiivsus koos suhteliselt madalate tootmiskuludega määras selle kasutamise tohutu ulatuse ja äärmise mitmekesisuse (joonis 2). Raske on leida tööstust, mis poleks väävelhapet või sellest valmistatud tooteid erinevates kogustes tarbinud.

Riis. 2

Suurim väävelhappe tarbija on mineraalväetiste tootmine: superfosfaat, ammooniumsulfaat jt Paljud happed (näiteks fosfor-, äädik-, soolhape) ja soolad toodetakse suuresti väävelhappe abil. Väävelhapet kasutatakse laialdaselt värviliste ja haruldaste metallide tootmisel. Metallitööstuses kasutatakse väävelhapet või selle sooli terastoodete marineerimiseks enne värvimist, tinatamist, nikeldamist, kroomimist jne. Naftasaaduste rafineerimiseks kasutatakse märkimisväärses koguses väävelhapet. Väävelhappe kasutamisega seostatakse ka mitmete värvainete (kangaste jaoks), lakkide ja värvide (ehitiste ja masinate jaoks), ravimainete ja osade plastide saamist. Väävelhappe, etüül- ja muude alkoholide abil toodetakse mõningaid estreid, sünteetilisi detergente, mitmeid pestitsiide põllumajanduslike kahjurite ja umbrohtude vastu võitlemiseks. Väävelhappe ja selle soolade lahjendatud lahuseid kasutatakse rayoni tootmisel, tekstiilitööstuses kiudude või kangaste töötlemiseks enne nende värvimist, aga ka muudes tööstusharudes. kergetööstus. Toiduainetööstuses kasutatakse väävelhapet tärklise, melassi ja mitmete muude toodete valmistamisel. Transport kasutab pliiakusid. Väävelhapet kasutatakse gaaside kuivatamiseks ja hapete kontsentreerimiseks. Lõpuks kasutatakse väävelhapet nitreerimisprotsessides ja enamiku lõhkeainete valmistamisel.

Väävelhape (H2SO4) on üks söövitavamaid happeid ja ohtlikke reaktiive, inimesele teada eriti kontsentreeritud kujul. Keemiliselt puhas väävelhape on õlise konsistentsiga raske mürgine vedelik, lõhnatu ja värvitu. See saadakse vääveldioksiidi (SO2) oksüdeerimisel kontaktmeetodil.

Temperatuuril + 10,5 ° C muutub väävelhape külmunud klaasjaks kristalseks massiks, ahnelt nagu käsn, imades niiskust keskkond. Tööstuses ja keemias on väävelhape üks peamisi keemilised ühendid ja on liidripositsioonil toodangu osas tonnides. Seetõttu nimetatakse väävelhapet "keemia vereks". Väävelhapet kasutatakse väetiste valmistamiseks ravimid, muud happed, suured , väetised ja palju muud.

Väävelhappe põhilised füüsikalised ja keemilised omadused

1. Väävelhape puhtal kujul (valem H2SO4), kontsentratsiooniga 100%, on värvitu paks vedelik. Enamik oluline vara H2SO4 on väga hügroskoopne – võime võtta õhust vett välja. Selle protsessiga kaasneb massiline soojuse vabanemine.
2. H2SO4 on tugev hape.
3. Väävelhapet nimetatakse monohüdraadiks – see sisaldab 1 mol H2O (vett) 1 mol SO3 kohta. Oma muljetavaldavate hügroskoopsete omaduste tõttu kasutatakse seda gaasidest niiskuse eraldamiseks.
4. Keemistemperatuur - 330 ° C. Sel juhul laguneb hape SO3-ks ja veeks. Tihedus - 1,84. Sulamistemperatuur - 10,3 ° C /.
5. Kontsentreeritud väävelhape on võimas oksüdeerija. Redoksreaktsiooni käivitamiseks tuleb hapet kuumutada. Reaktsiooni tulemuseks on SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. Sõltuvalt kontsentratsioonist reageerib väävelhape metallidega erinevalt. Lahjendatud olekus on väävelhape võimeline oksüdeerima kõik pingereas olevad metallid vesinikuks. Erandiks on kõige vastupidavam oksüdatsioonile. Lahjendatud väävelhape reageerib soolade, aluste, amfoteersete ja aluseliste oksiididega. Kontsentreeritud väävelhape on võimeline oksüdeerima kõiki pingereas olevaid metalle ja ka hõbedat.
7. Väävelhape moodustab kahte tüüpi sooli: happelised (hüdrosulfaadid) ja keskmised (sulfaadid)
8. H2SO4 reageerib aktiivselt orgaaniline aine ja mittemetallid, millest osa võib muutuda kivisöeks.
9. Väävelanhüdriit lahustub suurepäraselt H2SO4-s ja sel juhul moodustub oleum - SO3 lahus väävelhappes. Väliselt näeb see välja selline: suitseb väävelhape, eraldub väävelanhüdriiti.
10. Vesilahustes olev väävelhape on tugev kahealuseline hape ja selle vette lisamisel eraldub tohutult soojust. H2SO4 lahjendatud lahuste valmistamisel kontsentreeritud lahustest tuleb vette lisada väikese joana raskemat hapet, mitte vastupidi. Seda tehakse selleks, et vältida vee keetmist ja happe pritsimist.

Kontsentreeritud ja lahjendatud väävelhapped

Väävelhappe kontsentreeritud lahused hõlmavad lahuseid alates 40%, mis on võimelised lahustama hõbedat või pallaadiumi.

Lahjendatud väävelhape hõlmab lahuseid, mille kontsentratsioon on alla 40%. Need ei ole nii aktiivsed lahendused, kuid nad on võimelised reageerima messingi ja vasega.

Väävelhappe saamine

Väävelhappe tootmist tööstuslikus mastaabis alustati 15. sajandil, kuid sel ajal nimetati seda "vitrioliks". Kui varem tarbis inimkond väävelhapet vaid mõnikümmend liitrit, siis aastal kaasaegne maailm arvutus läheb miljonitele tonnidele aastas.

Väävelhapet toodetakse tööstuslikult ja neid on kolm:

1. kontakti meetod.
2. lämmastik meetod
3. Muud meetodid

Räägime neist igaühe kohta üksikasjalikult.

kontakt tootmismeetod

Kontakttootmismeetod on kõige levinum ja see täidab järgmisi ülesandeid:

• Selgub toode, mis rahuldab maksimaalse hulga tarbijate vajadusi.
• Tootmise käigus väheneb kahju keskkonnale.

Kontaktmeetodis kasutatakse toorainena järgmisi aineid:

• püriit (väävelpüriidid);
• väävel;
• vanaadiumoksiid (see aine põhjustab katalüsaatori rolli);
• vesiniksulfiid;
• erinevate metallide sulfiidid.

Enne tootmisprotsessi alustamist valmistatakse tooraine ette. Alustuseks jahvatatakse spetsiaalsetes purustustehastes püriiti, mis võimaldab kokkupuutepinna suurenemise tõttu toimeaineid, kiirendada reaktsiooni. Püriit läbib puhastamise: see lastakse suurtesse veemahutitesse, mille käigus pinnale ujuvad jääkkivi ja kõikvõimalikud lisandid. Protsessi lõpus eemaldatakse need.

Tootmisosa on jagatud mitmeks etapiks:

1. Pärast purustamist puhastatakse püriit ja saadetakse ahju - kus see põletatakse temperatuuril kuni 800 ° C. Vastuvoolu põhimõtte kohaselt juhitakse kambrisse õhku altpoolt ja see tagab püriidi hõljumise. Täna võtab see protsess aega paar sekundit, kuid varem kulus vallandamiseks mitu tundi. Röstimise käigus tekivad jäätmed raudoksiidi kujul, mis eemaldatakse ja seejärel antakse üle metallurgiatööstuse ettevõtetele. Põletamisel eraldub veeauru, O2 ja SO2 gaase. Kui veeaurust ja väikseimatest lisanditest puhastamine on lõppenud, saadakse puhas vääveloksiid ja hapnik.
2. Teises etapis toimub eksotermiline reaktsioon rõhu all, kasutades vanaadiumkatalüsaatorit. Reaktsioon algab siis, kui temperatuur jõuab 420 °C-ni, kuid efektiivsuse suurendamiseks võib seda tõsta 550 °C-ni. Reaktsiooni käigus toimub katalüütiline oksüdatsioon ja SO2 muutub SO3-ks.
3. Tootmise kolmanda etapi olemus on järgmine: SO3 absorptsioon absorptsioonitornis, mille käigus moodustub oleum H2SO4. Sellisel kujul valatakse H2SO4 spetsiaalsetesse mahutitesse (see ei reageeri terasega) ja on valmis lõpptarbijaga kohtuma.

Tootmise käigus, nagu eespool öeldud, tekib palju soojusenergiat, mida kasutatakse kütteks. Paljud väävelhappetehased paigaldavad auruturbiine, mis kasutavad heitgaasi lisaelektri tootmiseks.

Lämmastikprotsess väävelhappe tootmiseks

Vaatamata kontakttootmismeetodi eelistele, mis toodab kontsentreeritumat ja puhtamat väävelhapet ja ooleumit, toodetakse lämmastikmeetodil küllaltki palju H2SO4. Eelkõige superfosfaaditehastes.

H2SO4 tootmisel toimib vääveldioksiid lähteainena nii kontakt- kui ka lämmastikmeetodil. See saadakse spetsiaalselt nendel eesmärkidel väävli põletamise või väävlisisaldusega metallide röstimise teel.

Vääveldioksiidi muundamine väävelhappeks seisneb vääveldioksiidi oksüdeerimises ja vee lisamises. Valem näeb välja selline:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Kuid vääveldioksiid ei reageeri otseselt hapnikuga, seetõttu toimub lämmastikmeetodil vääveldioksiidi oksüdeerimine lämmastikoksiidide abil. Kõrgemad lämmastikoksiidid (räägime lämmastikdioksiidist NO2, lämmastiktrioksiidist NO3) redutseeritakse selles protsessis lämmastikoksiidiks NO, mis seejärel oksüdeeritakse hapniku toimel uuesti kõrgemateks oksiidideks.

Väävelhappe tootmine lämmastikmeetodil on tehniliselt vormistatud kahel viisil:

• Kamber.
• Torn.

Lämmastikmeetodil on mitmeid eeliseid ja puudusi.

Lämmastikmeetodi puudused:

• Selgub, et 75% väävelhapet.
• Toote kvaliteet on madal.
• Lämmastikoksiidide mittetäielik tagasivool (HNO3 lisamine). Nende heitmed on kahjulikud.
• Hape sisaldab rauda, ​​lämmastikoksiide ja muid lisandeid.

Lämmastikmeetodi eelised:

• Protsessi maksumus on madalam.
• SO2 100% töötlemise võimalus.
• Riistvara disaini lihtsus.

Peamised Venemaa väävelhappetehased

Meie riigi aastane H2SO4 toodang on arvestatud kuuekohalisena – umbes 10 miljonit tonni. Venemaa juhtivad väävelhappe tootjad on ettevõtted, mis on lisaks selle peamised tarbijad. See on umbes ettevõtete kohta, kelle tegevusalaks on mineraalväetiste tootmine. Näiteks "Balakovo mineraalväetised", "Ammophos".

Ida-Euroopa suurim titaandioksiidi tootja Crimean Titan tegutseb Krimmis Armjanskis. Lisaks tegeleb tehas väävelhappe, mineraalväetiste, raudsulfaadi jms tootmisega.

Erinevat tüüpi väävelhapet toodavad paljud tehased. Näiteks aku väävelhapet toodavad: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom jne.

Oleumi toodavad UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleumi tehas, Uurali kaevandus- ja metallurgiaettevõte, Kirishinefteorgsintezi tootmisühing jne.

Kõrge puhtusastmega väävelhapet toodab UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Kasutatud väävelhapet saab osta tehastes ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Väävelhappe kaubanduslikud tootjad on Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Tšeljabinski tsingitehas, Electrozinc jne.

Kuna H2SO4 tootmisel on peamiseks tooraineks püriit ja see on rikastamisettevõtete raiskamine, on selle tarnijad Norilski ja Talnakhi rikastustehased.

Maailma juhtival positsioonil H2SO4 tootmises on USA ja Hiina, mis annavad vastavalt 30 miljonit tonni ja 60 miljonit tonni.

Väävelhappe ulatus

Maailm tarbib aastas umbes 200 miljonit tonni H2SO4, millest toodetakse laia valikut tooteid. Väävelhape hoiab tööstuslikus kasutuses teiste hapete hulgas õigustatult peopesa.

Nagu te juba teate, on väävelhape keemiatööstuse üks olulisemaid tooteid, seega on väävelhappe kasutusala üsna lai. H2SO4 peamised kasutusalad on järgmised:

• Väävelhapet kasutatakse mineraalväetiste tootmiseks tohututes kogustes ja see võtab umbes 40% kogutonnaažist. Sel põhjusel ehitatakse väetisetehaste kõrvale H2SO4 tootvaid tehaseid. Need on ammooniumsulfaat, superfosfaat jne. Nende tootmisel võetakse väävelhapet puhtal kujul (100% kontsentratsioon). Ühe tonni ammofossi või superfosfaadi tootmiseks kulub 600 liitrit H2SO4. Just neid väetisi kasutatakse kõige sagedamini põllumajandus.
• H2SO4 kasutatakse lõhkeainete valmistamiseks.
• Naftasaaduste puhastamine. Petrooleumi, bensiini, mineraalõlide saamiseks on vaja süsivesinike puhastamist, mis toimub väävelhappe kasutamisel. Nafta rafineerimise käigus süsivesinike puhastamiseks "võtab" see tööstusharu koguni 30% maailma H2SO4 tonnaažist. Lisaks suurendatakse väävelhappega kütuse oktaanarvu ja õlitootmise käigus töödeldakse kaevusid.
• metallurgiatööstuses. Väävelhapet kasutatakse metallurgias katlakivi ja rooste eemaldamiseks traadist, lehtmetallist, samuti alumiiniumi vähendamiseks värviliste metallide tootmisel. Enne metallpindade katmist vase, kroomi või nikliga söövitatakse pind väävelhappega.
• Ravimite valmistamisel.
• värvide tootmisel.
• keemiatööstuses. H2SO4 kasutatakse detergentide, etüüldetergentide, insektitsiidide jms tootmisel ning need protsessid on ilma selleta võimatud.
• Teiste tuntud hapete, tööstuslikul eesmärgil kasutatavate orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite saamiseks.

Väävelhappe soolad ja nende kasutamine

Enamik olulised soolad väävelhape:

• Glauberi sool Na2SO4 10H2O (kristalne naatriumsulfaat). Selle rakendusala on üsna mahukas: klaasi, sooda tootmine, veterinaarmeditsiinis ja meditsiinis.
• Baariumsulfaati BaSO4 kasutatakse kummi, paberi, valge mineraalvärvi tootmisel. Lisaks on see meditsiinis asendamatu mao fluoroskoopia jaoks. Seda kasutatakse selle protseduuri jaoks "baariumipudru" valmistamiseks.
• Kaltsiumsulfaat CaSO4. Looduses võib seda leida kipsi CaSO4 2H2O ja anhüdriidi CaSO4 kujul. Kipsi CaSO4 2H2O ja kaltsiumsulfaati kasutatakse meditsiinis ja ehituses. Temperatuurini 150–170 ° C kuumutamisel toimub kipsiga osaline dehüdratsioon, mille tulemusena saadakse põletatud kips, mida tunneme alabasterina. Sõtkudes alabasterit veega taigna konsistentsini, taheneb mass kiiresti ja muutub omamoodi kiviks. Just seda alabastri omadust kasutatakse ehitustöödel aktiivselt: sellest valmistatakse valusid ja vorme. Krohvimistöödel on alabaster sideainena asendamatu. Traumaosakondade patsientidele antakse spetsiaalsed fikseerivad tahked sidemed - need on valmistatud alabastri baasil.
• Raudvitriooli FeSO4 7H2O kasutatakse tindi valmistamiseks, puidu immutamiseks ning ka põllumajandustegevuses kahjurite hävitamiseks.
• Maarjast KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O jne kasutatakse värvide tootmisel ja nahatööstuses (parkimine).
• Paljud teist teavad vasksulfaati CuSO4 5H2O omast käest. See on aktiivne abiline põllumajanduses taimehaiguste ja kahjurite vastu võitlemisel - vesilahus CuSO4 · 5H2O töödeldakse teraviljaga ja pritsitakse taimedega. Seda kasutatakse ka mõne mineraalvärvi valmistamiseks. Ja igapäevaelus kasutatakse seda seintelt hallituse eemaldamiseks.
• Alumiiniumsulfaat – seda kasutatakse tselluloosi- ja paberitööstuses.

Lahjendatud väävelhapet kasutatakse pliiakudes elektrolüüdina. Lisaks kasutatakse seda pesuvahendite ja väetiste tootmiseks. Kuid enamikul juhtudel on see oleumi kujul - see on SO3 lahus H2SO4-s (võib leida ka teisi oleumi valemeid).

Hämmastav fakt! Oleum on reaktsioonivõimelisem kui kontsentreeritud väävelhape, kuid vaatamata sellele ei reageeri see terasega! Just sel põhjusel on seda lihtsam transportida kui väävelhapet ennast.

"Hapete kuninganna" kasutusvaldkond on tõeliselt laiaulatuslik ja raske on öelda kõigist viisidest, kuidas seda tööstuses kasutatakse. Seda kasutatakse ka emulgaatorina toiduainetööstuses, vee töötlemisel, lõhkeainete sünteesil ja paljudel muudel eesmärkidel.

Väävelhappe ajalugu

Kes meist poleks kunagi kuulnud sinisest vitrioolist? Niisiis uuriti seda antiikajal ja mõnes uue ajastu alguse töös arutasid teadlased vitriooli päritolu ja nende omadusi. Vitrioli uuris Kreeka arst Dioscorides, Rooma looduseuurija Plinius vanem ja kirjutasid oma kirjutistes käimasolevatest katsetest. Meditsiinilistel eesmärkidel kasutas iidne ravitseja Ibn Sina erinevaid vitrioolaineid. Kuidas vitriooli metallurgias kasutati, räägiti alkeemikute töödes Vana-Kreeka Zosimas Panopolisest.

Esimene viis väävelhappe saamiseks on kaaliummaarja kuumutamise protsess ja selle kohta on teavet XIII sajandi alkeemiakirjanduses. Tollal polnud maarja koostis ja protsessi olemus alkeemikud veel teada, kuid juba 15. sajandil hakati sihikindlalt tegelema väävelhappe keemilise sünteesiga. Protsess oli järgmine: alkeemikud töötlesid väävli ja antimoni (III) sulfiidi Sb2S3 segu lämmastikhappega kuumutades.

Keskajal nimetati Euroopas väävelhapet "vitrioliõliks", kuid siis muudeti nimi vitrioliks.

17. sajandil sai Johann Glauber väävelhapet kaaliumnitraadi ja loodusliku väävli põletamisel veeauru juuresolekul. Väävli nitraadiga oksüdeerimise tulemusena saadi vääveloksiid, mis reageeris veeauruga ja selle tulemusena saadi õline vedelik. See oli vitrioolõli ja see väävelhappe nimetus eksisteerib tänapäevani.

Londoni apteeker Ward Joshua kasutas XVIII sajandi kolmekümnendatel aastatel see reaktsioon väävelhappe tööstuslikuks tootmiseks, kuid keskajal piirdus selle tarbimine mõnekümne kilogrammiga. Kasutusala oli kitsas: alkeemilisteks katseteks, väärismetallide puhastamiseks ja ravimiäris. Kontsentreeritud väävelhapet kasutati väikestes kogustes spetsiaalsete tikkude valmistamisel, mis sisaldasid bertoleti soola.

Venemaal ilmus vitriool alles 17. sajandil.

Inglismaal Birminghamis kohandas John Roebuck ülaltoodud meetodit väävelhappe tootmiseks 1746. aastal ja alustas tootmist. Samas kasutas ta tugevaid suuri pliivoodriga kambreid, mis olid odavamad kui klaasanumad.

Tööstuses hoidis see meetod positsioone ligi 200 aastat ja kambrites saadi 65% väävelhapet.

Mõne aja pärast parandasid inglise Glover ja prantsuse keemik Gay-Lussac protsessi ennast ja väävelhapet hakati saama kontsentratsiooniga 78%. Kuid selline hape ei sobinud näiteks värvainete tootmiseks.

19. sajandi alguses avastati uued meetodid vääveldioksiidi oksüdeerimiseks väävelanhüdriidiks.

Algselt kasutati seda lämmastikoksiidide abil ja seejärel kasutati katalüsaatorina plaatinat. Need kaks vääveldioksiidi oksüdeerimise meetodit on veelgi paranenud. Vääveldioksiidi oksüdeerimine plaatina ja teiste katalüsaatorite peal sai tuntuks kontaktmeetodina. Ja selle gaasi oksüdeerimist lämmastikoksiididega nimetati väävelhappe tootmise lämmastikmeetodiks.

Briti kaupmees äädikhape Alles 1831. aastal patenteeris Peregrine Philips ökonoomse vääveloksiidi (VI) ja kontsentreeritud väävelhappe tootmise protsessi ning just tema on tänapäeval maailmale tuntud selle saamise kontaktmeetodina.

Superfosfaadi tootmine algas 1864. aastal.

19. sajandi kaheksakümnendatel aastatel ulatus Euroopas väävelhappe tootmine 1 miljoni tonnini. Peamised tootjad olid Saksamaa ja Inglismaa, mis toodavad 72% kogu maailma väävelhappe mahust.

Väävelhappe transport on töömahukas ja vastutusrikas ettevõtmine.

Väävelhape on klassifitseeritud ohtlikuks keemilised ained ja kokkupuutel nahaga põhjustab tõsiseid põletusi. Lisaks võib see põhjustada inimese keemilise mürgituse. Kui transportimisel ei järgita teatud reegleid, võib väävelhape oma plahvatusohtlikkuse tõttu põhjustada palju kahju nii inimestele kui ka keskkonnale.

Väävelhappele on määratud 8. ohuklass ning transporti peavad läbi viima spetsiaalse väljaõppe ja väljaõppe saanud spetsialistid. Väävelhappe tarnimise oluline tingimus on spetsiaalselt välja töötatud ohtlike kaupade veo reeglite järgimine.

Maanteevedu toimub järgmiste reeglite kohaselt:

1. Transpordiks on spetsiaalsed konteinerid valmistatud spetsiaalsest terasesulamist, mis ei reageeri väävelhappe ega titaaniga. Sellised mahutid ei oksüdeeru. Ohtlikku väävelhapet transporditakse spetsiaalsetes väävelhappe kemikaalide mahutites. Need erinevad disaini poolest ja valitakse transportimisel sõltuvalt väävelhappe tüübist.
2. Suitsuva happe transportimisel võetakse spetsiaalsed isotermilised termosed, milles hoitakse happe keemiliste omaduste säilitamiseks vajalikku temperatuurirežiimi.
3. Kui transporditakse tavalist hapet, valitakse väävelhappepaak.
4. Väävelhappe transport maanteel, näiteks suitsev, veevaba, kontsentreeritud, patareide jaoks, kinnas, toimub spetsiaalsetes konteinerites: paakides, tünnides, konteinerites.
5. Ohtlike kaupade vedu võivad teostada ainult juhid, kellel on käes ADR-sertifikaat.
6. Reisiajal ei ole piiranguid, kuna transpordi ajal tuleb rangelt kinni pidada lubatud kiirusest.
7. Transpordi ajal ehitatakse spetsiaalne marsruut, mis peaks kulgema, möödudes rahvarohketest kohtadest ja tootmisruumidest.
8. Transpordil peavad olema erimärgised ja ohumärgid.

Väävelhappe ohtlikud omadused inimestele

Väävelhape suurendab riski Inimkeha. Selle toksiline toime ilmneb mitte ainult otsesel kokkupuutel nahaga, vaid ka selle aurude sissehingamisel, kui vääveldioksiid vabaneb. Oht kehtib:

• hingamissüsteem;
• Integumendid;
• Limaskestad.

Organismi mürgitust võib tugevdada arseen, mis on sageli väävelhappe osa.

Tähtis! Nagu teate, tekivad happe kokkupuutel nahaga tõsised põletused. Mitte vähem ohtlik on mürgistus väävelhappe aurudega. Väävelhappe ohutu annus õhus on vaid 0,3 mg 1 ruutmeetri kohta.

Kui väävelhape satub limaskestadele või nahale, tekib tugev põletus, mis ei parane hästi. Kui põletus on muljetavaldava ulatusega, tekib ohvril põletushaigus, mis võib lõppeda isegi surmaga, kui kvalifitseeritud arstiabi ei osutata õigeaegselt.

Tähtis! Täiskasvanu jaoks on väävelhappe surmav annus vaid 0,18 cm 1 liitri kohta.

Happe toksilist toimet tavaelus on muidugi problemaatiline “ise kogeda”. Enamasti tekib happemürgitus tööohutuse eiramise tõttu lahusega töötamisel.

Massiline mürgistus väävelhappeauruga võib tekkida tootmistehniliste probleemide või hooletuse tõttu ning massiline eraldumine atmosfääri. Selliste olukordade vältimiseks töötavad eriteenistused, mille ülesanne on kontrollida ohtlikku hapet kasutava tootmise toimimist.

Millised on väävelhappemürgistuse sümptomid?

Kui hapet neelati:

• Valu seedeorganite piirkonnas.
• Iiveldus ja oksendamine.
• Väljaheite rikkumine tõsiste soolehäirete tagajärjel.
• Tugev sülje sekretsioon.
• Neerude toksilise toime tõttu muutub uriin punakaks.
• Kõri ja kurgu turse. Esineb vilistav hingamine, häälekähedus. See võib kaasa tuua surmav tulemus lämbumisest.
• Igemetele ilmuvad pruunid laigud.
• Nahk muutub siniseks.

Nahapõletuse korral võivad tekkida kõik põletushaigusele omased tüsistused.

Paaris mürgitamisel täheldatakse järgmist pilti:

• Silmade limaskesta põletus.
• Nina verejooks.
• Hingamisteede limaskestade põletused. Sel juhul kogeb ohver tugevat valusümptomit.
• Kõri turse koos lämbumisnähtudega (hapnikupuudus, nahk muutub siniseks).
• Kui mürgistus on raske, võib esineda iiveldust ja oksendamist.

Oluline on teada! Happemürgitus pärast allaneelamist on palju ohtlikum kui mürgistus aurude sissehingamisest.

Esmaabi ja raviprotseduurid väävelhappe kahjustuste korral

Väävelhappega kokkupuutel toimige järgmiselt.

• Kõigepealt helistage kiirabi. Kui vedelik sattus sisse, loputage sooja veega mao. Pärast seda peate väikeste lonksudena jooma 100 grammi päevalille- või oliiviõli. Lisaks tuleks alla neelata tükk jääd, juua piima või põletatud magneesiumi. Seda tuleb teha väävelhappe kontsentratsiooni vähendamiseks ja inimese seisundi leevendamiseks.
• Kui hape satub silma, loputage neid jooksva veega ja seejärel tilgutage dikaiini ja novokaiini lahusega.
• Kui hape satub nahale, tuleb põlenud koht jooksva vee all korralikult puhtaks pesta ja soodaga siduda. Loputage umbes 10-15 minutit.
• Aurudega mürgituse korral peate minema värske õhu kätte ja loputama kahjustatud limaskestad veega nii palju kui võimalik.

Haigla tingimustes sõltub ravi põletuse piirkonnast ja mürgistuse astmest. Anesteesia viiakse läbi ainult novokaiiniga. Selleks, et vältida nakkuse teket kahjustatud piirkonnas, valitakse patsiendile antibiootikumravi kuur.

Maoverejooksu korral süstitakse plasmat või kantakse üle verd. Verejooksu allika saab eemaldada kirurgiliselt.

1. Väävelhapet 100% puhtal kujul leidub looduses. Näiteks Itaalias, Sitsiilias Surnumeres võib näha ainulaadset nähtust - väävelhape imbub otse põhjast! Ja see juhtub: püriit maakoor toimib sel juhul selle moodustamise toorainena. Seda kohta kutsutakse ka Surmajärveks ja isegi putukad kardavad sinna lennata!
2. Pärast suuri vulkaanipurskeid võib sageli leida maakera atmosfäärist väävelhappe tilkasid ja sellistel juhtudel võib "süüdlane" tuua Negatiivsed tagajärjed keskkonda ja põhjustada tõsiseid kliimamuutusi.
3. Väävelhape on aktiivne veeimav aine, seega kasutatakse seda gaasikuivatina. Vanasti valati see hape purkidesse, et vältida akende uduseks minemist tubades ja asetati aknaavade klaaside vahele.
4. Väävelhape on happevihmade peamine põhjus. peamine põhjus happevihmad on õhusaaste vääveldioksiidiga ja vees lahustumisel moodustub väävelhape. Vääveldioksiid eraldub omakorda fossiilkütuste põletamisel. jaoks uuritud happevihmades viimased aastad, suurenenud sisu lämmastikhape. Selle nähtuse põhjuseks on vääveldioksiidi heitkoguste vähenemine. Vaatamata sellele on väävelhape endiselt happevihmade peamine põhjus.

Pakume teile videovalikut huvitavatest väävelhappega tehtud katsetest.

Mõelge väävelhappe reaktsioonile, kui see valatakse suhkrusse. Väävelhappe sisenemisel suhkruga kolbi esimestel sekunditel segu tumeneb. Mõne sekundi pärast muutub aine mustaks. Kõige huvitavam juhtub järgmisena. Mass hakkab kiiresti kasvama ja kolvist välja ronima. Väljundis saame uhke aine, mis sarnaneb poorse söega, ületades algset mahtu 3-4 korda.

Video autor soovitab võrrelda Coca-Cola reaktsiooni vesinikkloriidhappe ja väävelhappega. Coca-Cola segamisel soolhappega visuaalseid muutusi ei täheldata, kuid väävelhappega segades hakkab Coca-Cola keema.

Väävelhappe sattumisel tualettpaberile võib täheldada huvitavat koostoimet. Tualettpaber on valmistatud tselluloosist. Happe sisenemisel lagunevad tselluloosi molekulid koheselt vaba süsiniku vabanemisega. Sarnast söestumist võib täheldada ka happe sattumisel puidule.

Lisan väikese tüki kaaliumit kontsentreeritud happega kolbi. Esimesel sekundil eraldub suits, mille järel metall süttib koheselt, süttib ja plahvatab, lõigates tükkideks.

Järgmises katses, kui väävelhape tikku lööb, süttib see. Katse teises osas kastetakse alumiiniumfoolium atsetooni ja selle sees tikuga. Toimub fooliumi hetkeline kuumutamine koos tohutu koguse suitsu eraldumisega ja selle täieliku lahustumisega.

Huvitavat efekti täheldatakse, kui väävelhappele lisatakse söögisoodat. Soda muutub koheselt kollaseks. Reaktsioon kulgeb kiire keemise ja mahu suurenemisega.

Me ei soovita kategooriliselt kõiki ülaltoodud katseid kodus läbi viia. Väävelhape on väga söövitav ja mürgine aine. Sellised katsed tuleb läbi viia spetsiaalsetes ruumides, mis on varustatud sundventilatsiooniga. Väävelhappega reageerimisel eralduvad gaasid on väga mürgised ja võivad kahjustada hingamisteid ja mürgitada organismi. Lisaks tehakse selliseid katseid naha ja hingamisteede kaitsevahenditega. Hoolitse enda eest!