Straipsnyje OVR yra specialiai paryškintos spalvomis. Skirkite jiems ypatingą dėmesį. Šios lygtys gali būti įtrauktos į vieningą valstybinį egzaminą.

Praskiesta sieros rūgštis elgiasi kaip kitos rūgštys, slepianti savo oksidacines savybes:

Ir dar vienas dalykas, kurį reikia prisiminti praskiesta sieros rūgštimi: ji nereaguoja su švinu. Švino gabalas, įmestas į praskiestą H2SO4, pasidengia netirpaus (žr. tirpumo lentelę) švino sulfato sluoksniu ir reakcija iš karto sustoja.

Sieros rūgšties oksidacinės savybės

– sunkus riebus skystis, nelakus, beskonis ir bekvapis

Dėl sieros oksidacijos laipsnio +6 (aukštesnė), sieros rūgštis įgauna stiprių oksiduojančių savybių.

24 užduoties taisyklė (senas A24), kai ruošiami sieros rūgšties tirpalai Niekada neturėtumėte į jį pilti vandens. Koncentruotą sieros rūgštį į vandenį reikia pilti plona srovele, nuolat maišant.

Koncentruotos sieros rūgšties reakcija su metalais

Šios reakcijos yra griežtai standartizuotos ir atitinka schemą:

H2SO4(konc.) + metalas → metalo sulfatas + H2O + redukuotos sieros produktas.

Yra du niuansai:

1) Aliuminis, geležis Ir chromoĮprastomis sąlygomis jie nereaguoja su H2SO4 (konc.) dėl pasyvavimo. Reikia šildyti.

2) C platina Ir auksas H2SO4 (konc) visiškai nereaguoja.

Siera V koncentruota sieros rūgštis- oksidatorius

• Tai reiškia, kad jis atsigaus pats;
• oksidacijos laipsnis, iki kurio redukuojama siera, priklauso nuo metalo.

Pasvarstykime sieros oksidacijos laipsnio diagrama:

• Prieš -2 sierą gali sumažinti tik labai aktyvūs metalai – eilėje įtampų iki aliuminio imtinai.

Reakcijos vyks taip:

8Li+5H 2 TAIP 4( konc. .) → 4Li 2 TAIP 4 + 4H 2 O+H 2 S

4Mg + 5H 2 TAIP 4( konc. .) → 4MgSO 4 + 4H 2 O+H 2 S

8Al + 15H 2 TAIP 4( konc. .) (t) → 4Al 2 (TAIP 4 ) 3 +12H 2 O+3H 2 S

• sąveikaujant H2SO4 (konc) su metalais tam tikroje įtampoje po aliuminio, bet prieš geležį, tai yra, naudojant metalus, kurių aktyvumas vidutinis, siera sumažinama iki 0 :

3Mn + 4H 2 TAIP 4( konc. .) → 3MnSO 4 + 4H 2 O+S↓

2Cr + 4H 2 TAIP 4( konc. .) (t) → Kr 2 (TAIP 4 ) 3 + 4H 2 O+S↓

3Zn + 4H 2 TAIP 4( konc. .) → 3ZnSO 4 + 4H 2 O+S↓

• visi kiti metalai pradedant nuo aparatūros daugelyje įtampų (įskaitant po vandenilio, išskyrus auksą ir platiną, žinoma), jie gali sumažinti sieros kiekį tik iki +4. Kadangi tai yra mažai aktyvūs metalai:

2 Fe + 6 H 2 TAIP 4 (konc.) ( t)→ Fe 2 ( TAIP 4 ) 3 + 6 H 2 O + 3 TAIP 2

(atkreipkite dėmesį, kad geležis oksiduojasi iki +3, aukščiausios galimos oksidacijos būsenos, nes ji yra stiprus oksidatorius)

Cu+2H 2 TAIP 4( konc. .) → CuSO 4 + 2H 2 O+SO 2

2Ag + 2H 2 TAIP 4( konc. .) → Ag 2 TAIP 4 + 2H 2 O+SO 2

Žinoma, viskas reliatyvu. Atsigavimo gylis priklausys nuo daugelio faktorių: rūgšties koncentracijos (90%, 80%, 60%), temperatūros ir kt. Todėl visiškai tiksliai numatyti produktų neįmanoma. Aukščiau pateiktoje lentelėje taip pat yra apytikslis procentas, tačiau galite jį naudoti. Taip pat reikia atsiminti, kad Vieningame valstybiniame egzamine, kai redukuotos sieros produktas nenurodytas, o metalas nėra ypač aktyvus, tada, greičiausiai, sudarytojai turi omenyje SO 2. Reikia žiūrėti į situaciją ir ieškoti įkalčių sąlygose.

TAIP 2 - paprastai tai yra įprastas ORR produktas, kuriame dalyvauja konc. sieros rūgšties.

H2SO4 (konc) kai kuriuos oksiduoja nemetalai(kurios pasižymi redukuojančiomis savybėmis), kaip taisyklė, maksimaliai - aukščiausias oksidacijos laipsnis (susidaro šio nemetalo oksidas). Šiuo atveju siera taip pat redukuojama iki SO 2:

C+2H 2 TAIP 4( konc. .) → CO 2 + 2H 2 O+2SO 2

2P+5H 2 TAIP 4( konc. .) → P 2 O 5 +5H 2 O+5SO 2

Šviežiai susidaręs fosforo oksidas (V) reaguoja su vandeniu, kad susidarytų ortofosforo rūgštis. Todėl reakcija užregistruojama nedelsiant:

2P+5H 2 TAIP 4( konc. ) → 2H 3 P.O. 4 + 2H 2 O+5SO 2

Tas pats ir su boru, jis virsta ortoboro rūgštimi:

2B+3H 2 TAIP 4( konc. ) → 2H 3 B.O. 3 +3SO 2

Labai įdomi sieros, kurios oksidacijos laipsnis yra +6 (sieros rūgštyje), sąveika su „kita“ siera (esančia kitame junginyje). Atliekant vieningą valstybinį egzaminą, nagrinėjama H2SO4 (konc) sąveika su siera (paprasta medžiaga) ir vandenilio sulfidu.

Pradėkime nuo sąveikos siera (paprasta medžiaga) su koncentruota sieros rūgštimi. Paprastoje medžiagoje oksidacijos laipsnis yra 0, rūgštyje - +6. Šiame ORR siera +6 oksiduos sierą 0. Pažiūrėkime į sieros oksidacijos būsenų diagramą:

Siera 0 oksiduosis, o siera +6 sumažės, tai yra, sumažins oksidacijos būseną. Sieros dioksidas išsiskiria:

2 H 2 TAIP 4 (konc.) + S → 3 TAIP 2 + 2 H 2 O

Tačiau vandenilio sulfido atveju:

Susidaro ir siera (paprasta medžiaga), ir sieros dioksidas:

H 2 TAIP 4( konc. .) +H 2 S → S↓ + SO 2 + 2H 2 O

Šis principas dažnai gali padėti identifikuoti ORR produktą, kuriame oksiduojantis agentas ir reduktorius yra tas pats elementas, esant skirtingoms oksidacijos būsenoms. Oksidatorius ir reduktorius „susitinka pusiaukelėje“ pagal oksidacijos būsenos diagramą.

H2SO4 (konc.), vienaip ar kitaip, sąveikauja su halogenidais. Tik čia reikia suprasti, kad fluoras ir chloras yra „savaime su ūsais“ ir ORR neatsiranda naudojant fluoridus ir chloridus, vyksta įprastinis jonų mainų procesas, kurio metu susidaro vandenilio halogenido dujos:

CaCl 2 + H 2 SO 4 (konc.) → CaSO 4 + 2HCl

CaF 2 + H 2 SO 4 (konc.) → CaSO 4 + 2HF

Tačiau halogenai bromidų ir jodidų sudėtyje (taip pat ir atitinkamų vandenilio halogenidų sudėtyje) yra oksiduojami iki laisvųjų halogenų. Tik siera redukuojama įvairiais būdais: jodidas yra stipresnis reduktorius nei bromidas. Todėl jodidas sierą redukuoja į vandenilio sulfidą, o bromidą – į sieros dioksidą:

2H 2 TAIP 4( konc. .) + 2NaBr → Na 2 TAIP 4 + 2H 2 O+SO 2 +Br 2

H 2 TAIP 4( konc. .) + 2HBr → 2H 2 O+SO 2 +Br 2

5H 2 TAIP 4( konc. .) + 8NaI → 4Na 2 TAIP 4 + 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓

H 2 TAIP 4( konc. .) + 8HI → 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓

Vandenilio chloridas ir vandenilio fluoridas (taip pat jų druskos) yra atsparūs oksidaciniam H2SO4 (konc.) poveikiui.

Ir galiausiai paskutinis dalykas: tai yra unikali koncentruota sieros rūgštis, niekas kitas to negali padaryti. Ji turi vandenį šalinantis turtas.

Tai leidžia koncentruotą sieros rūgštį naudoti įvairiais būdais:

Pirma, medžiagų džiovinimas. Koncentruota sieros rūgštis pašalina vandenį iš medžiagos ir ji „tampa sausa“.

Antra, katalizatorius reakcijose, kurių metu pašalinamas vanduo (pavyzdžiui, dehidratacija ir esterifikacija):

H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (konc.)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O

H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (konc.)) → H 2 C =CH 2 + H 2 O

Rūgštis su metalu būdinga šioms junginių klasėms. Jo eigoje vandenilio protonas redukuojamas ir kartu su rūgšties anijonu pakeičiamas metalo katijonu. Tai yra reakcijos, kai susidaro druska, pavyzdys, nors yra keletas sąveikos tipų, kurie nesilaiko šio principo. Jie vyksta kaip redokso reakcijos ir nėra lydimos vandenilio išsiskyrimo.

Rūgščių reakcijos su metalais principai

Visos reakcijos su metalu sukelia druskų susidarymą. Vienintelė išimtis, ko gero, yra tauriojo metalo reakcija su regio vandeniu, druskos rūgšties mišiniu ir bet kokia kita rūgščių sąveika su metalais, todėl susidaro druska. Jei rūgštis nėra nei koncentruota sieros, nei azoto, tada molekulinis vandenilis išsiskiria kaip produktas.

Bet kai koncentruota sieros rūgštis reaguoja, sąveika su metalais vyksta pagal oksidacijos-redukcijos proceso principą. Todėl eksperimentiškai buvo nustatytos dviejų tipų sąveikos tarp tipiškų metalų ir stiprių neorganinių rūgščių:

• metalų sąveika su praskiestomis rūgštimis;
• sąveika su koncentruota rūgštimi.

Pirmojo tipo reakcijos vyksta su bet kokia rūgštimi. Vienintelės išimtys yra koncentruota ir bet kokios koncentracijos azoto rūgštis. Jie reaguoja pagal antrąjį tipą ir sukelia druskų ir sieros bei azoto redukcijos produktų susidarymą.

Tipinės rūgščių sąveikos su metalais

Metalai, esantys kairėje nuo vandenilio standartinėje elektrocheminėje serijoje, reaguoja su kitomis įvairios koncentracijos rūgštimis, išskyrus azoto rūgštį, sudarydami druską ir išskiriant molekulinį vandenilį. Metalai, esantys dešinėje nuo vandenilio elektronegatyvumo serijoje, negali reaguoti su aukščiau nurodytomis rūgštimis ir sąveikauja tik su azoto rūgštimi, nepriklausomai nuo jos koncentracijos, su koncentruota sieros rūgštimi ir su vandens regija. Tai tipiška rūgščių ir metalų reakcija.

Metalų reakcijos su koncentruota sieros rūgštimi

Reakcijos su praskiesta azoto rūgštimi

Praskiesta azoto rūgštis reaguoja su metalais, esančiais kairėje ir dešinėje nuo vandenilio. Reakcijoje su aktyviais metalais susidaro amoniakas, kuris iš karto ištirpsta ir reaguoja su nitrato anijonu, sudarydamas kitą druską. Rūgštis reaguoja su vidutinio aktyvumo metalais, išskirdama molekulinį azotą. Esant mažai aktyviems, reakcija vyksta, kai išsiskiria dvivalentis azoto oksidas. Dažniausiai vienoje reakcijoje susidaro keli sieros redukcijos produktai. Reakcijų pavyzdžiai pateikti žemiau esančiame grafiniame priede.

Reakcijos su koncentruota azoto rūgštimi

Šiuo atveju azotas taip pat veikia kaip oksidatorius. Visos reakcijos baigiasi druskos susidarymu ir redokso reakcijų išsiskyrimu Redokso reakcijų eigos schemos siūlomos grafiniame priede. Šiuo atveju reakcija su mažai aktyviais elementais nusipelno ypatingo dėmesio. Ši rūgščių sąveika su metalais yra nespecifinė.

Metalų reaktyvumas

Metalai gana lengvai reaguoja su rūgštimis, nors yra keletas inertinių medžiagų. Tai taip pat elementai, turintys aukštą standartinį elektrocheminį potencialą. Yra keletas metalų, kurie yra pastatyti remiantis šiuo rodikliu. Ji vadinama elektronegatyvumo eilute. Jei metalas yra kairėje nuo vandenilio jame, tada jis gali reaguoti su praskiesta rūgštimi.

Yra tik viena išimtis: geležis ir aliuminis dėl jų paviršiuje susidarančių 3-valenčių oksidų negali reaguoti su rūgštimi be šildymo. Jei mišinys kaitinamas, metalo oksido plėvelė iš pradžių sureaguoja, o vėliau pati ištirpsta rūgštyje. Metalai, esantys dešinėje nuo vandenilio elektrocheminio aktyvumo serijoje, negali reaguoti su neorganine rūgštimi, įskaitant praskiestą sieros rūgštį. Yra dvi taisyklės išimtys: šie metalai ištirpsta koncentruotoje ir praskiestoje azoto rūgštyje bei regio vandenyje. Pastarajame negali ištirpti tik rodis, rutenis, iridis ir osmis.

Sieros trioksidas paprastai atrodo kaip bespalvis skystis. Jis taip pat gali egzistuoti ledo, pluoštinių kristalų ar dujų pavidalu. Kai sieros trioksidas patenka į orą, pradeda sklisti balti dūmai. Tai yra tokios chemiškai aktyvios medžiagos kaip koncentruota sieros rūgštis komponentas. Tai skaidrus, bespalvis, riebus ir labai agresyvus skystis. Jis naudojamas trąšų, sprogmenų, kitų rūgščių gamyboje, naftos pramonėje, automobilių švino-rūgštiniuose akumuliatoriuose.

Koncentruota sieros rūgštis: savybės

Sieros rūgštis labai gerai tirpsta vandenyje, ėsdina metalus ir audinius, o susilietus suanglina medieną ir daugumą kitų organinių medžiagų. Neigiamas poveikis sveikatai įkvėpus gali atsirasti dėl ilgalaikio mažos medžiagos koncentracijos arba trumpalaikio didelės koncentracijos poveikio.

Koncentruota sieros rūgštis naudojama trąšoms ir kitoms cheminėms medžiagoms gaminti, naftos perdirbimui, geležies ir plieno gamyboje bei daugeliui kitų tikslų. Kadangi jis turi gana aukštą virimo temperatūrą, jis gali būti naudojamas iš jų druskų išleisti daugiau lakiųjų rūgščių. Koncentruota sieros rūgštis turi stiprią higroskopinę savybę. Jis kartais naudojamas kaip džiovinimo priemonė daugeliui junginių, tokių kaip angliavandeniai, dehidratuoti (chemiškai pašalinti vandenį).

Sieros rūgšties reakcijos

Koncentruota sieros rūgštis su cukrumi reaguoja neįprastai, palikdama trapią, purią juodą anglies masę. Panaši reakcija stebima veikiant odai, celiuliozei ir kitiems augaliniams bei gyvūniniams pluoštams. Kai koncentruota rūgštis sumaišoma su vandeniu, ji išskiria didelį šilumos kiekį, kurio pakanka akimirksniu užvirti. Norint atskiesti, jį reikia lėtai pilti į šaltą vandenį, nuolat maišant, kad būtų sumažintas šilumos kaupimasis. Sieros rūgštis reaguoja su skysčiu, sudarydama ryškių savybių hidratus.

fizinės savybės

Bespalvis ir bekvapis skystis praskiestame tirpale yra rūgštaus skonio. Sieros rūgštis yra ypač agresyvi, kai ji patenka į odą ir visus kūno audinius, todėl tiesioginio sąlyčio metu sukelia sunkius nudegimus. Gryna forma H 2 SO4 nėra elektros laidininkas, tačiau situacija keičiasi priešinga kryptimi, pridėjus vandens.

Kai kurios savybės yra tai, kad molekulinė masė yra 98,08. Virimo temperatūra yra 327 laipsniai Celsijaus, lydymosi temperatūra -2 laipsniai Celsijaus. Sieros rūgštis yra stipri mineralinė rūgštis ir vienas iš pagrindinių chemijos pramonės produktų dėl plataus komercinio pritaikymo. Jis natūraliai susidaro oksiduojant sulfidines medžiagas, tokias kaip geležies sulfidas.

Sieros rūgšties (H 2 SO4) cheminės savybės pasireiškia įvairiose cheminėse reakcijose:

1. Sąveikaujant su šarmais susidaro dvi serijos druskų, įskaitant sulfatus.
2. Reaguoja su karbonatais ir bikarbonatais, sudarydami druskas ir anglies dioksidą (CO 2).
3. Jis skirtingai veikia metalus, priklausomai nuo temperatūros ir praskiedimo laipsnio. Šaltas ir atskiestas išskiria vandenilį, karštas ir koncentruotas – SO 2 emisijas.
4. H 2 SO4 (koncentruotos sieros rūgšties) tirpalas virdamas skyla į sieros trioksidą (SO 3) ir vandenį (H 2 O). Cheminės savybės taip pat apima stipraus oksidatoriaus vaidmenį.

Gaisro pavojus

Sieros rūgštis yra labai reaktyvi ir užsiliepsnoja smulkiai išsisklaidžiusias degias medžiagas. Kaitinant pradeda išsiskirti labai toksiškos dujos. Jis yra sprogus ir nesuderinamas su daugybe medžiagų. Esant aukštesnei temperatūrai ir slėgiui, gali atsirasti gana agresyvių cheminių pokyčių ir deformacijų. Gali smarkiai reaguoti su vandeniu ir kitais skysčiais, sukelti purslų.

Pavojus sveikatai

Sieros rūgštis ėsdina visus kūno audinius. Garų įkvėpimas gali rimtai pakenkti plaučiams. Akių gleivinės pažeidimas gali sukelti visišką regėjimo praradimą. Patekimas ant odos gali sukelti sunkią nekrozę. Net keli lašai gali būti mirtini, jei rūgštis patenka į trachėją. Lėtinis poveikis gali sukelti tracheobronchitą, stomatitą, konjunktyvitą, gastritą. Gali prasidėti skrandžio perforacija ir peritonitas, lydimas kraujotakos kolapso. Sieros rūgštis yra labai ėsdinanti medžiaga, todėl su ja reikia elgtis labai atsargiai. Poveikio požymiai ir simptomai gali būti sunkūs, įskaitant seilėjimą, stiprų troškulį, rijimo pasunkėjimą, skausmą, šoką ir nudegimus. Vėmimas dažniausiai yra maltos kavos spalvos. Ūmus įkvėpimas gali sukelti čiaudulį, užkimimą, užspringimą, laringitą, dusulį, kvėpavimo takų dirginimą ir krūtinės skausmą. Taip pat gali pasireikšti kraujavimas iš nosies ir dantenų, plaučių edema, lėtinis bronchitas ir pneumonija. Patekimas ant odos gali sukelti stiprius skausmingus nudegimus ir dermatitą.

Pirmoji pagalba

1. Išneškite nukentėjusįjį į gryną orą. Greitosios pagalbos personalas turėtų vengti sąlyčio su sieros rūgštimi.
2. Įvertinkite gyvybinius požymius, įskaitant pulsą ir kvėpavimo dažnį. Jei pulsas neaptinkamas, atlikite gaivinimo priemones, atsižvelgdami į gautus papildomus sužalojimus. Jei sunku kvėpuoti, suteikti kvėpavimo atramą.
3. Kuo greičiau nusivilkite suteptus drabužius.
4. Patekus į akis, mažiausiai 15 minučių plauti šiltu vandeniu, ant odos – nuplauti vandeniu ir muilu.
5. Jei įkvėpėte toksiškų garų, išskalaukite burną dideliu kiekiu vandens; patys negerkite ir neskatinkite vėmimo.
6. Nukentėjusįjį nuvežti į gydymo įstaigą.

METALŲ IR RŪGŠČIŲ SANTYKIS

Dažniausiai cheminėje praktikoje naudojamos stiprios rūgštys, tokios kaip sieros rūgštis. H 2 SO 4, vandenilio chlorido HCl ir azoto HNO 3 . Toliau nagrinėjame įvairių metalų ryšį su išvardytomis rūgštimis.

Vandenilio chlorido rūgštis ( HCl)

Vandenilio chlorido rūgštis yra techninis druskos rūgšties pavadinimas. Jis gaunamas ištirpinant vandenilio chlorido dujas vandenyje - HCl . Dėl mažo tirpumo vandenyje druskos rūgšties koncentracija normaliomis sąlygomis neviršija 38%. Todėl, nepaisant druskos rūgšties koncentracijos, jos molekulių disociacijos procesas vandeniniame tirpale vyksta aktyviai:

HCl H + + Cl -

Šiame procese susidarė vandenilio jonai H+ veikti kaip oksidatorius, oksiduojantis metalai, esantys veiklos serijoje vandenilio kairėje . Sąveika vyksta pagal šią schemą:

Aš + HCldruska +H 2

Šiuo atveju druska yra metalo chloridas ( NiCl 2, CaCl 2, AlCl 3 ), kuriame chlorido jonų skaičius atitinka metalo oksidacijos būseną.

Vandenilio chlorido rūgštis yra silpnas oksidatorius, todėl kintamo valentingumo metalai oksiduojasi į žemiausios teigiamos oksidacijos būsenos:

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co2+

Ni 0 → Ni 2+

Kr 0 →Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ Ir ir tt .

Pavyzdys:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

2│ Al 0–3 e- → Al 3+ - oksidacija

3│2 H + + 2 e- → H 2 - atsigavimas

Vandenilio chlorido rūgštis pasyvina šviną ( Pb ). Švino pasyvavimą sukelia švino chlorido, kuris sunkiai tirpsta vandenyje, susidarymas jo paviršiuje ( II ), kuris apsaugo metalą nuo tolesnio rūgšties poveikio:

Pb + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + H 2

Sieros rūgšties (H 2 TAIP 4 )

Pramonėje gaminama labai didelės koncentracijos (iki 98%) sieros rūgštis. Reikėtų atsižvelgti į skiesto tirpalo ir koncentruotos sieros rūgšties oksidacinių savybių skirtumą metalų atžvilgiu.

Praskiesta sieros rūgštis

Praskiestame vandeniniame sieros rūgšties tirpale dauguma jos molekulių disocijuoja:

H 2 SO 4 H + + HSO 4 -

HSO 4 - H + + SO 4 2-

Gaminami jonai H+ atlikti funkciją oksidatorius .

Kaip ir druskos rūgštis, praskiestas sieros rūgšties tirpalas reaguoja tik su aktyviais metalais Ir vidutinis aktyvumas (esantis veiklos serijoje iki vandenilio).

Cheminė reakcija vyksta pagal šią schemą:

Meh+H2SO4(razb .) → druskos+H2

Pavyzdys:

2 Al + 3 H 2 SO 4 (dil.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

1│2Al 0–6 e- → 2Al 3+ - oksidacija

3│2 H + + 2 e- → H 2 - atsigavimas

Kintamo valentingumo metalai oksiduojami praskiestu sieros rūgšties tirpalu iki žemiausios teigiamos oksidacijos būsenos:

Fe 0 → Fe 2+

Co 0 → Co2+

Ni 0 → Ni 2+

Kr 0 → Cr 2+

Mn 0 → Mn 2+ Ir ir tt .

Vadovauti ( Pb ) netirpsta sieros rūgštyje (jei jos koncentracija mažesnė nei 80%) , nes susidariusi druska PbSO4 netirpi ir sukuria apsauginę plėvelę ant metalinio paviršiaus.

Koncentruota sieros rūgštis

Koncentruotame sieros rūgšties tirpale (daugiau kaip 68%) dauguma molekulių yra nedisocijuotas sąlyga, todėl siera veikia kaip oksidatorius , kuris yra aukščiausios oksidacijos būsenos ( S+6 ). Susikaupęs H2SO4 oksiduoja visus metalus, kurių standartinis elektrodo potencialas yra mažesnis už oksidatoriaus – sulfato jono – potencialą SO 4 2- (0,36 V). Šiuo atžvilgiu su koncentruotas reaguoti su sieros rūgštimi ir kai kurie mažai reaktyvūs metalai .

Metalų sąveikos su koncentruota sieros rūgštimi procesas daugeliu atvejų vyksta pagal šią schemą:

Aš + H 2 TAIP4 (konc.)druska + vanduo + redukcinis produktas H 2 TAIP 4

Atkūrimo produktai sieros rūgštyje gali būti šių sieros junginių:

Praktika parodė, kad metalui reaguojant su koncentruota sieros rūgštimi, išsiskiria redukcijos produktų mišinys, susidedantis iš H2S, S ir SO2. Tačiau vienas iš šių produktų susidaro vyraujančiais kiekiais. Nustatomas pagrindinio produkto pobūdis metalo veikla : kuo didesnis aktyvumas, tuo gilesnis sieros rūgšties mažinimo procesas.

Įvairaus aktyvumo metalų sąveika su koncentruota sieros rūgštimi gali būti pavaizduota tokia diagrama:

Aliuminis (Al ) Ir geležies ( Fe ) nereaguoti su šalta koncentruotas H2SO4 , pasidengia tankiomis oksido plėvelėmis, tačiau kaitinant reakcija vyksta.

Ag , Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt nereaguoti su sieros rūgštimi.

Susikaupęs sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius , todėl kintamo valentingumo metalams sąveikaujant su juo, pastarieji oksiduojasi į aukštesnes oksidacijos būsenas nei atskiesto rūgšties tirpalo atveju:

Fe 0→ Fe 3+,

Kr 0→ Cr3+,

Mn 0→Mn 4+,

Sn 0→ Sn 4+

Vadovauti ( Pb ) oksiduojasi iki dvivalentis būsena, kai susidaro tirpus švino vandenilio sulfatasPb ( HSO 4 ) 2 .

Pavyzdžiai:

Aktyvus metalo

8 A1 + 15 H 2 SO 4 (konc.) → 4A1 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3H 2 S

4│2 Al 0–6 e- → 2 Al 3+ - oksidacija

3│ S 6+ + 8 e → S 2- - atsigavimas

Vidutinio aktyvumo metalas

2 Cr + 4 H 2 SO 4 (konc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S

1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oksidacija

1│ S 6+ + 6 e → S 0 - atsigavimas

Mažai aktyvus metalas

2Bi + 6H2SO4 (konc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3SO 2

1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oksidacija

3│ S 6+ + 2 e → S 4+ - atsigavimas

Azoto rūgštis ( HNO 3 )

Azoto rūgšties ypatumas yra tas, kad kompozicijoje yra azoto NE 3 - turi aukščiausią oksidacijos laipsnį +5, todėl pasižymi stipriomis oksidacinėmis savybėmis. Didžiausia elektrodo potencialo reikšmė nitratų jonui yra 0,96 V, todėl azoto rūgštis yra stipresnis oksidatorius nei sieros rūgštis. Oksidatoriaus vaidmenį metalų reakcijose su azoto rūgštimi atlieka N 5+ . Vadinasi, vandenilis H 2 niekada neišsiskiria kai metalai sąveikauja su azoto rūgštimi ( nepriklausomai nuo koncentracijos ). Procesas vyksta pagal šią schemą:

Aš + HNO 3 druska + vanduo + redukcinis produktas HNO 3

Atkūrimo produktai HNO 3 :

Paprastai azoto rūgščiai reaguojant su metalu susidaro redukcijos produktų mišinys, tačiau dažniausiai vienas iš jų vyrauja. Koks produktas bus pagrindinis, priklauso nuo rūgšties koncentracijos ir metalo aktyvumo.

Koncentruota azoto rūgštis

Rūgšties tirpalas, kurio tankisρ > 1,25 kg/m 3, o tai atitinka
koncentracijos > 40%. Nepriklausomai nuo metalo aktyvumo, sąveikos reakcija su HNO3 (konc.) vyksta pagal šią schemą:

Aš + HNO 3 (kont.)→ druska + vanduo + NE 2

Taurieji metalai nereaguoja su koncentruota azoto rūgštimi (Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt ), ir nemažai metalų (Al , Ti , Kr , Fe , Co , Ni ) adresu žema temperatūra pasyvuotas koncentruota azoto rūgštimi. Reakcija įmanoma didėjant temperatūrai; ji vyksta pagal aukščiau pateiktą schemą.

Pavyzdžiai

Aktyvus metalas

Al + 6 HNO 3 (konc.) → Al (NO 3 ) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2

1│ Al 0 – 3 e → Al 3+ - oksidacija

3│ N 5+ + e → N 4+ - atsigavimas

Vidutinio aktyvumo metalas

Fe + 6 HNO 3 (konc.) → Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O + 3NO

1│ Fe 0 – 3e → Fe 3+ - oksidacija

3│ N 5+ + e → N 4+ - atsigavimas

Mažai aktyvus metalas

Ag + 2HNO 3 (konc.) → AgNO 3 + H 2 O + NO 2

1│ Ag 0 – e → Ag + - oksidacija

1│ N 5+ + e → N 4+ - atsigavimas

Praskieskite azoto rūgštį

Atkūrimo produktas azoto rūgšties praskiestame tirpale priklauso nuo metalo veikla dalyvauja reakcijoje:

Pavyzdžiai:

Aktyvus metalas

8 Al + 30 HNO 3 (dil.) → 8Al(NO3)3 + 9H2O + 3NH4NO3

8│ Al 0 – 3e → Al 3+ - oksidacija

3│ N 5+ + 8 e → N 3- - atsigavimas

Redukuojant azoto rūgštį išsiskyręs amoniakas iš karto reaguoja su azoto rūgšties pertekliumi, sudarydamas druską – amonio nitratą. NH4NO3:

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3.

Vidutinio aktyvumo metalas

10Cr + 36HNO3 (dil.) → 10Cr(NO3)3 + 18H2O + 3N2

10│ Cr 0 – 3 e → Cr 3+ - oksidacija

3│ 2 N 5+ + 10 e → N 2 0 - atsigavimas

Išskyrus molekulinis azotas ( N 2 ) vidutinio aktyvumo metalams sąveikaujant su praskiesta azoto rūgštimi jų susidaro vienodai Azoto oksidas ( I) – N2O . Reakcijos lygtyje reikia įrašyti viena iš šių medžiagų .

Mažai aktyvus metalas

3Ag + 4HNO 3 (dil.) → 3AgNO 3 + 2H 2 O + NO

3│ Ag 0 – e → Ag + - oksidacija

1│ N 5+ + 3 e → N 2+ - atsigavimas

"Aqua Regia"

„Karališkoji degtinė“ (anksčiau rūgštys buvo vadinamos degtinėmis) yra vieno tūrio azoto rūgšties ir trijų iki keturių tūrių koncentruotos druskos rūgšties mišinys, pasižymintis labai dideliu oksidaciniu aktyvumu. Toks mišinys gali ištirpinti kai kuriuos mažai aktyvius metalus, kurie nereaguoja su azoto rūgštimi. Tarp jų yra ir „metalų karalius“ – auksas. Šis „regia vodka“ poveikis paaiškinamas tuo, kad azoto rūgštis oksiduoja druskos rūgštį, išskirdama laisvą chlorą ir sudarydama azoto chloroksidą ( III ) arba nitrozilo chloridas – NOCl:

HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl

2 NOCl → 2 NO + Cl 2

Chloras išsiskyrimo momentu susideda iš atomų. Atominis chloras yra stiprus oksidatorius, leidžiantis „regia vodka“ paveikti net inertiškiausius „tauriuosius metalus“.

Aukso ir platinos oksidacijos reakcijos vyksta pagal šias lygtis:

Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O

3Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2 + 4NO + 8H2O

Ru, Os, Rh ir Ir "Aqua regia" neveikia.

E.A. Nudnova, M.V. Andriuchova

Sieros rūgšties fizinės savybės:
Sunkus aliejinis skystis („vitriolio aliejus“);
tankis 1,84 g/cm3; nelakus, gerai tirpsta vandenyje - stipriai kaitinant; t°pl. = 10,3°C, t° virinama. = 296°C, labai higroskopiškas, pasižymi vandens šalinimo savybėmis (popieriaus, medžio, cukraus suanglėjimas).

Drėkinimo karštis yra toks didelis, kad mišinys gali užvirti, taškytis ir nudeginti. Todėl į vandenį būtina pilti rūgštį, o ne atvirkščiai, kadangi į rūgštį įpylus vandens, ant rūgšties paviršiaus atsidurs lengvesnis vanduo, kuriame susikoncentruos visa susidariusi šiluma.

Pramoninė sieros rūgšties gamyba (kontaktinis metodas):

1) 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (oleumas)

Susmulkintas, išgrynintas, šlapias piritas (sieros piritas) pilamas į krosnies viršuje, kad būtų galima kūrenti. verdančioji lova“. Deguonimi praturtintas oras praleidžiamas iš apačios (priešinio srauto principas).
Iš krosnies išeina krosnies dujos, kurių sudėtis yra: SO 2, O 2, vandens garai (piritas buvo šlapias) ir smulkios pelenų dalelės (geležies oksidas). Dujos išvalomos nuo kietųjų dalelių priemaišų (ciklone ir elektriniame nusodintuve) ir vandens garų (džiovinimo bokšte).
Kontaktiniame aparate sieros dioksidas oksiduojamas naudojant katalizatorių V 2 O 5 (vanadžio pentoksidą), kad padidėtų reakcijos greitis. Vieno oksido oksidacijos į kitą procesas yra grįžtamas. Todėl tiesioginei reakcijai parenkamos optimalios sąlygos – padidintas slėgis (kadangi tiesioginė reakcija vyksta sumažėjus bendram tūriui) ir ne aukštesnė kaip 500 C temperatūra (kadangi reakcija egzoterminė).

Absorbcijos bokšte sieros oksidą (VI) sugeria koncentruota sieros rūgštis.
Absorbcija vandeniu nenaudojama, nes sieros oksidas ištirpsta vandenyje, išskirdamas didelį šilumos kiekį, todėl susidariusi sieros rūgštis užverda ir virsta garais. Kad nesusidarytų sieros rūgšties rūkas, naudokite 98% koncentruotą sieros rūgštį. Sieros oksidas labai gerai tirpsta tokioje rūgštyje, sudarydamas oleumą: H 2 SO 4 nSO 3

Cheminės sieros rūgšties savybės:

H 2 SO 4 yra stipri dvibazė rūgštis, viena stipriausių mineralinių rūgščių, dėl didelio poliškumo H – O ryšys lengvai nutrūksta.

1) Sieros rūgštis disocijuoja vandeniniame tirpale , sudarydami vandenilio joną ir rūgštinę liekaną:
H2SO4 = H+ + HSO4-;
HSO 4 - = H + + SO 4 2- .
Suvestinė lygtis:
H2SO4 = 2H + + SO4 2-.

2) Sieros rūgšties sąveika su metalais:
Praskiesta sieros rūgštis ištirpina tik metalus, esančius įtampos serijoje į kairę nuo vandenilio:
Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (praskiestas) → Zn +2 SO 4 + H 2

3) Sieros rūgšties reakcijasu baziniais oksidais:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O

4) Sieros rūgšties reakcija suhidroksidai:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O

5) Mainų reakcijos su druskomis:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Sieros rūgšties ir tirpių sulfatų aptikimui (kokybinė reakcija į sulfato joną) naudojamas baltų BaSO 4 (tirpių rūgštyse) nuosėdų susidarymas.

Ypatingos koncentruoto H 2 SO 4 savybės:

1) Susikaupęs sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius ; sąveikaujant su metalais (išskyrus Au, Pt), priklausomai nuo metalo aktyvumo redukuojasi iki S +4 O 2, S 0 arba H 2 S -2. Nekaitinant nereaguoja su Fe, Al, Cr – pasyvuoja. Sąveikaujant su kintamo valentingumo metalais, pastarieji oksiduojasi į aukštesnes oksidacijos būsenas nei atskiesto rūgšties tirpalo atveju: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+

Aktyvus metalas

8 Al + 15 H 2 SO 4 (konc.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0–6 e— → 2Al 3+ — oksidacija
3│ S 6+ + 8e → S 2– atsigavimas

4Mg+ 5H2SO4 → 4MgSO4 + H2S + 4H2O

Vidutinio aktyvumo metalas

2Cr + 4 H 2 SO 4 (konc.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - oksidacija
1│ S 6+ + 6e → S 0 – atsigavimas

Mažai aktyvus metalas

2Bi + 6H 2 SO 4 (konc.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – oksidacija
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - atsigavimas

2Ag + 2H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

2) Koncentruota sieros rūgštis oksiduoja kai kuriuos nemetalus, dažniausiai iki maksimalios oksidacijos būsenos, ir pati redukuojasi ikiS+4O2:

C + 2H 2 SO 4 (konc.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

S+ 2H 2 SO 4 (konc.) → 3SO 2 + 2H 2 O

2P+ 5H2SO4 (konc.) → 5SO2 + 2H3PO4 + 2H2O

3) Sudėtingų medžiagų oksidacija:
Sieros rūgštis oksiduoja HI ir HBr iki laisvųjų halogenų:
2 KBr + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Koncentruota sieros rūgštis negali oksiduoti chlorido jonų į laisvą chlorą, todėl mainų reakcijos būdu galima gauti HCl:
NaCl + H 2 SO 4 (konc.) = NaHSO 4 + HCl

Sieros rūgštis pašalina chemiškai surištą vandenį iš organinių junginių, kuriuose yra hidroksilo grupių. Dehidratuojant etilo alkoholį, kai yra koncentruota sieros rūgštis, susidaro etilenas:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

Cukraus, celiuliozės, krakmolo ir kitų angliavandenių suanglėjimas susilietus su sieros rūgštimi taip pat paaiškinamas jų dehidratacija:
C6H12O6 + 12H2SO4 = 18H2O + 12SO2 + 6CO2.