Kyselina sírová
Kyselina sírová (zastarale též vitriol) je silná dvojsytná kyselina. Je jednou z nejdůležitějších průmyslově ve velkém množství vyráběných chemikálií. Její sumární vzorec je H2SO4 značí, že se skládá ze dvou atomů vodíku, jednoho atomu síry a čtyř atomů kyslíku. Soli od kyseliny sírové jsou sírany.
Kyselina sírová | |
---|---|
Strukturní vzorec | |
Prostorový model | |
10% roztok | |
Obecné | |
Systematický název | Kyselina sírová |
Ostatní názvy | vitriol, olej vitriolu, aqua vitrioli |
Latinský název | Acidum sulphuricum |
Anglický název | Sulfuric acid |
Německý název | Schwefelsäure |
Sumární vzorec | H2SO4 |
Vzhled | bezbarvá olejovitá kapalina |
Identifikace | |
Registrační číslo CAS | 7664-93-9 |
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP) | 231-639-5 |
Indexové číslo | 016-020-00-8 |
UN kód | 1830 (technická) 2796 (akumulátorová) 1832 (odpadní) |
Číslo RTECS | WS5600000 |
Vlastnosti | |
Molární hmotnost | 98,078 48 g/mol |
Molární koncentrace cM | 18,68 mol/dm3 (20 °C) 15,28 mol/dm3 (20 °C, 60% roztok) |
Teplota tání | 10,36 °C |
Teplota varu | 273 °C (1 013 hPa, 100% kyselina) 310–335 °C (1 013 hPa, 98% kyselina) |
Teplota rozkladu | 338 °C |
Hustota | 1,852 84 g/cm³ (0 °C) 1,832 13 g/cm³ (20 °C) 1,822 05 g/cm³ (25 °C) 1,498 7 g/cm³ (20 °C, 60% roztok) |
Dynamický viskozitní koeficient | 48,4 cP (0 °C) 32,8 cP (15 °C) 25,4 cP (20 °C) 15,7 cP (30 °C) 11,5 cP (40 °C) 5,917 cP (20 °C, 60% roztok) |
Kinematický viskozitní koeficient | 3,948 cS (20 °C, 60% roztok) |
Index lomu | nD = 1,429 22 nD = 1,407 7 (20 °C, 60% roztok) |
Disociační konstanta pKa | −3; 1,99 |
Rozpustnost ve vodě | neomezená mísitelnost (exotermní reakce) |
Měrná magnetická susceptibilita | −4,996×10−6 cm3 g−1 |
Povrchové napětí | 55,1 mN/m (20 °C) |
Termodynamické vlastnosti | |
Standardní slučovací entalpie ΔHf° | −814,378 kJ/mol |
Entalpie rozpouštění ΔHrozp | −945,5 J/g (20 °C) −971,8 J/g (25 °C) |
Standardní molární entropie S° | 156,98 J K−1 mol−1 |
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf° | −690,431 kJ/mol |
Izobarické měrné teplo cp | 1,417 J K−1 g−1 |
Bezpečnost | |
[1] Nebezpečí[1] | |
H-věty | H314 |
R-věty | R35 |
S-věty | (S1/2) S26 S30 S45 |
NFPA 704 | 0
3
2
COR
|
Některá data mohou pocházet z datové položky. |
Příprava a výroba
editovatVýroba kyseliny sírové probíhá třístupňově, přičemž prvním krokem je příprava oxidu siřičitého, který se obvykle získává buď přímým spalováním síry,
nebo pražením pyritu či markazitu
nebo pražením sulfidu železnatého či jiných sulfidů
Druhým krokem je oxidace oxidu siřičitého na oxid sírový. Při této reakci se jako katalyzátoru používá oxidu vanadičného V2O5
- (tzv. kontaktní způsob)
- (tzv. komorový způsob)
Nakonec reakcí oxidu sírového s vodou vzniká kyselina sírová
V průmyslu je voda nahrazena koncentrovanou kyselinou sírovou (96–98%), přičemž jako mezistupeň vzniká kyselina disírová, což je vlastně jen hemihydrát oxidu sírového 2 SO3·H2O
Dalším rozpouštěním oxidu sírového v kyselině sírové vzniká kyselina disírová a následně tzv. oleum, jehož ředěním se získává kyselina sírová požadované koncentrace.
Vlastnosti
editovatKyselina sírová je v koncentrovaném stavu hustá olejnatá kapalina, neomezeně mísitelná s vodou. Ředění této kyseliny je silně exotermní proces. Koncentrovaná (96–98%) má silné dehydratační a oxidační účinky (zvlášť za horka). Je hygroskopická, tj. pohlcuje vodní páry. Je velmi nebezpečnou žíravinou, způsobuje dehydrataci (zuhelnatění) organických látek. Zředěná kyselina oxidační schopnosti nemá a reaguje s neušlechtilými kovy za vzniku vodíku a síranů. Kyselina sírová je velmi reaktivní, reaguje téměř se všemi kovy kromě železa (v koncentrovaném stavu jej pasivuje), olova, zlata, platiny a wolframu, 20% vodný roztok nereaguje s mědí.
Roztok oxidu sírového v kyselině sírové se nazývá oleum. Kyselina sírová tvoří dva typy solí – sírany a hydrogensírany. Některé její soli tvoří hydráty.
Chemické reakce
editovatNeušlechtilé kovy se v kyselině sírové rozpouštějí za vývoje vodíku a vzniku příslušných síranů, např.
- Kyselina sírová reaguje se zinkem za vzniku vodíku a síranu zinečnatého
- Kyselina sírová reaguje s hliníkem za vzniku vodíku a síranu hlinitého
Podobně většina oxidů kovů se v kyselině sírové rozpouští za vzniku solí:
- Oxid měďnatý reaguje s kyselinou sírovou za vzniku vody a síranu měďnatého
Reakcí s amoniakem nebo jeho vodným roztokem (čpavkem) vzniká síran amonný:
resp.
Průmyslově významnou je reakce s fosforečnanem vápenatým, jejímž produktem je směs síranu vápenatého, hydrogenfosforečnanu vápenatého, dihydrogenfosforečnanu vápenatého a volné kyseliny fosforečné známá jako fosforečné hnojivo superfosfát:
Touto reakcí se původně téměř nerozpustný fosforečnan vápenatý přemění na směs rozpustnějších kyselých fosforečnanů a dobře rozpustné kyseliny fosforečné, což urychluje využití fosforu rostlinami.
Krystalová struktura
editovatKdyž se smíchá 98% (ω) kyselina sírová ve správném poměru s 65% oleem, tak se získá 100% kyselina sírová, ze které byly po krystalizaci při teplotě 6–9 °C získány krystaly, z nichž byla rentgenovou strukturní analýzou stanovena její krystalová struktura.[2]
Využití
editovatVyužití kyseliny sírové je velmi široké. Kyselina sírová se používá zejména
- při výrobě průmyslových hnojiv
- při výrobě chemikálií
- při výrobě plastů
- při výrobě léčiv
- při výrobě barviv
- při výrobě výbušnin
- v papírenském průmyslu
- v textilním průmyslu
- při výrobě syntetických vláken
- při zpracování rud
- při zpracování ropy
- jako elektrolyt do olověných akumulátorů
- při sušení a odvodňování látek
- při úpravě pH vody
- v domácnostech jako čistič odpadů
Kvůli omezení dostupnosti prekurzorů výbušnin veřejnost nemůže držet ani kupovat přípravky s obsahem kyseliny sírové více než 15% hmotnosti[3]
Reference
editovat- ↑ a b Sulfuric acid. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ KEMNITZ, E.; WERNER, C.; TROJANOV, S. Reinvestigation of Crystalline Sulfuric Acid and Oxonium Hydrogensulfate. Acta Crystallographica Section C Crystal Structure Communications. 1996-11-15, roč. 52, čís. 11, s. 2665–2668. Dostupné online [cit. 2023-09-30]. DOI 10.1107/S0108270196006749.
- ↑ NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY č. 2019/1148, o uvádění prekurzorů výbušnin na trh a o jejich používání, změně nařízení (ES) č. 1907/2006 a zrušení nařízení (EU) č. 98/2013, § 5, příloha 1. [cit. 2023-05-28]. Dostupné online.
Literatura
editovat- VOHLÍDAL, JIŘÍ; ŠTULÍK, KAREL; JULÁK, ALOIS. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.
Externí odkazy
editovat- Obrázky, zvuky či videa k tématu kyselina sírová na Wikimedia Commons
- Slovníkové heslo kyselina sírová ve Wikislovníku
- Sulfuric acid – UNEP publication (vliv na prostředí, toxikologie, angl.)