Sērskābe ir vēsturiska nosaukuma: vitriola eļļa. Skābes izpēte sākās no seniem laikiem, rakstos aprakstīts: grieķu ārsts Dioscorides, romiešu dabaszinātnes Plīnijs Elders, islāma alķīmiķi Geber, Razi un Ibn Sina, citi. Šumerā bija vitriola saraksts, kas tika klasificēts pēc vielas krāsas. Mūsdienās vārds "vitriol" apvieno divvērtīgo metālu sulfātu kristāliskos hidrātus.
17. gs. Vācu-holandiešu ķīmiķis JohansGlauber iegūst sērskābi, sadedzinot sēru ar kālija nitrātu (KNO3) ūdens tvaiku klātbūtnē. 1736. gadā Joshua Ward (farmaceits no Londonas) šo metodi izmantoja ražošanā. Šo laiku var uzskatīt par sākumpunktu, kad sērskābi jau saražoja lielā mērogā. Tās formulu (H2SO4), kā tas parasti tiek uzskatīts, noteica zviedru ķīmiķis Berzelius (1779-1848), kas vēlāk bija mēms.
Berčelius ar burtu zīmēm(norādot ķīmiskos elementus) un zemākos skaitliskos indeksus (norāda konkrētās sugas atomu skaitu molekulu molekulā) konstatēja, ka viena molekula satur 1 sēra atomu (S), 2 ūdeņraža atomus (H) un 4 skābekļa atomus (O). No šī brīža kļuva zināms, ka molekulas kvalitatīvais un kvantitatīvais sastāvs ir tas, ka sērskābe ir aprakstīta ķīmijas valodā.
Strukturālā formula, kas attēlota grafikāsavstarpēja vienošanās molekulā un ķīmiskās saites starp tām (tās parasti apzīmē ar līnijām), informē, ka molekulas centrā ir sēra atoms, kas ir savienots ar dubultajām saitēm ar diviem skābekļa atomiem. Ar pārējiem diviem skābekļa atomiem, no kuriem katram ir pievienots ūdeņraža atoms, viens un tas pats sēra atoms ir savienots ar vienreizējām saitēm.
Īpašības
Sērskābe ir nedaudz dzeltenīga vaibezkrāsains, viskozs šķidrums, šķīst ūdenī jebkurā koncentrācijā. Tā ir spēcīga minerālskābe. Skābe ir ļoti agresīva pret metāliem (koncentrēta nesadarbojas ar dzelzi bez apkures un pasivietē to), akmeņiem, dzīvnieku audiem vai citiem materiāliem. Raksturīgs ar augstu higroskopiskumu un izteiktu īpašību spēcīgu oksidētājs. 10,4 ° C temperatūrā skābe nostiprinās. Sildot līdz 300 oC, gandrīz 99% skābes zaudē sērskābes anhidrīdu (SO3).
Tās īpašības mainās atkarībā notā ūdens šķīduma koncentrāciju. Skābju šķīdumiem ir vispāratzīti nosaukumi. Atšķaidīta skābe tiek uzskatīta par 10%. Uzlādējams - no 29 līdz 32%. Koncentrācijā, kas ir mazāka par 75% (kā noteikts GOST 2184), to sauc par torni. Ja koncentrācija ir 98%, tad tā jau būs koncentrēta sērskābe. Formula (ķīmiska vai strukturāla) visos gadījumos nemainās.
Izšķīdinot sērskābēkoncentrēts sērskābes anhidrīds, oleum vai dūmojošā sērskābe, tā formulu var ierakstīt kā: H2S2O7. Pure acid (H2S2O7) ir cieta viela ar kušanas temperatūru 36 ° C. Sērskābes hidrācijas reakcijas raksturo siltuma izdalīšana lielos daudzumos.
Atšķaidītā skābe reaģē armetāli, ar kuriem reaģē, parāda spēcīga oksidētāja īpašības. Tajā pašā laikā tiek atjaunota sērskābe, veidoto vielu formula, kas satur reducētu (līdz +4, 0 vai -2) sēra atomu, var būt: SO2, S vai H2S.
Reaģē ar nemetālijām, piemēram, oglekli vai sēru:
2 H2SO4 + C → 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
2 H2SO4 + S → 3 SO2 + 2 H2O
Reaģē ar nātrija hlorīdu:
H2SO4 + NaCl → NaHSO4 + HCl
To raksturo reakcija ar ūdeņraža atomu, kas pievienota aromātiskā savienojuma benzola gredzenam, elektrofilo aizvietošanai ar grupu -SO3H.
Saņemšana
1831. gadā kontakta metode tika patentētaH2SO4 ražošana, kas pašlaik ir galvenā. Šodien lielāko daļu sērskābes iegūst, izmantojot šo metodi. Šīs izejvielas, ko izmanto sēra rūdas (parasti dzelzs pyrite FeS2), kas sadedzina īpašās krāsnīs, tādējādi veidojot izkarsēts gāzi. Tā kā gāzes temperatūra ir 900 oC, to atdzesē ar sērskābi, kuras koncentrācija ir 70%. Ar ciklonu un elektrostatisko uztvērēju gāze tiek attīrīta no putekļiem mazgāšanas torņiem ar skābi ar 40 koncentrāciju un 10% no katalizatora indēm (As2O5 un fluora), mitrās elektrostatisko filtru skābes aerosols. Turklāt kalcinētu gāzi, kas satur 9% sēra dioksīda (SO2), žāvē un pārnes uz kontakta aparātu. Caur 3 slāņiem vanādija katalizatora SO2 oksidē līdz SO3. Lai izveidotu sulfuranhidrīdu, tiek izmantota koncentrēta sērskābe. Sērskābes anhidrīda (SO3) šķīduma formula bezūdens sērskābē ir H2S2O7. Tādā veidā oleums tērauda tvertnēs, tiek nodota patērētājam, kur tas tiek atšķaidīts ar vēlamo koncentrāciju.
Pieteikums
Pateicoties dažādām ķīmiskajām īpašībām, H2SO4ir plašs lietojumu klāsts. Pašu skābes ražošanā, kā svina-skābes akumulatoru elektrolīts dažādu tīrīšanas līdzekļu ražošanai, arī ir svarīgs reaģents ķīmiskajā rūpniecībā. To lieto arī: spirtu, plastmasu, krāsvielu, gumijas, ēteru, līmvielu, sprāgstvielu, ziepju un mazgāšanas līdzekļu, farmaceitisko līdzekļu, celulozes un papīra, naftas produktu ražošanā.
