Konzentrierte Schwefelsäure mit Oxiden. Schwefelsäure und ihre Verwendung

Schwefelsäure ist eine stark ätzende starke Mineralsäure mit der Summenformel H 2 SO 4. Es ist eine farblose, viskose Flüssigkeit, die einen leicht gelben Farbton haben kann und in allen Konzentrationen wasserlöslich ist. Schwefelsäure kann während des industriellen Produktionsprozesses dunkelbraun gefärbt werden, um Menschen vor den Gefahren zu warnen. Der historische Name von Schwefelsäure ist Vitriolöl.

Schwefelsäure ist eine zweibasische Säure und hat je nach Konzentration unterschiedliche Eigenschaften. Seine Korrosivität gegenüber anderen Materialien wie Metallen, lebendem Gewebe (z. B. Haut und Fleisch) oder sogar Steinen ist größtenteils auf seine stark saure Natur und, in konzentrierter Form, starke Dehydrierungs- und Oxidationseigenschaften zurückzuführen. Schwefelsäure in hohen Konzentrationen kann bei Kontakt sehr schwere Schäden verursachen, da sie nicht nur chemische Verbrennungen durch Hydrolyse, sondern auch sekundäre thermische Verbrennungen durch Dehydrierung verursacht. Schwefelsäure verbrennt die Hornhaut und kann bei Spritzern in die Augen zu dauerhafter Erblindung führen. Daher sollten bei der Verwendung ernsthafte Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Darüber hinaus ist es hygroskopisch und nimmt schnell Wasserdampf aus der Luft auf.

Aufgrund ihrer vielfältigen chemischen Eigenschaften findet Schwefelsäure ein breites Anwendungsspektrum, unter anderem als saurer Abflussreiniger für den Haushalt, als Elektrolyt in Blei-Säure-Batterien und als verschiedene Reinigungsmittel. Es ist auch ein Schlüsselstoff in der chemischen Industrie. Zu den Hauptanwendungen gehören die Mineralverarbeitung, die Düngemittelproduktion, die Erdölraffinierung, die Abwasserbehandlung und die chemische Synthese. Schwefelsäure wird in großem Umfang durch verschiedene Verfahren wie Kontaktverfahren, Nasskatalyseverfahren und einige andere Verfahren hergestellt.

Geschichte der Schwefelsäure

Die Erforschung von Vitriol begann bereits in der Antike. Die Sumerer hatten eine Liste von Vitriolarten, die sie nach der Farbe der Substanz klassifizierten. Einige der frühesten Diskussionen über den Ursprung und die Eigenschaften von Vitriol finden sich in den Werken des griechischen Arztes Dioskurides (1. Jahrhundert n. Chr.) und des römischen Naturforschers Plinius dem Älteren (23–79 n. Chr.). Galen erörterte auch seine medizinische Verwendung. Die Verwendung von Vitriol in der Metallurgie wird in antiken griechischen alchemistischen Werken beschrieben Zosima aus Panopolis, in der These „Physica et Mystica» und Papyrus X. von Leiden.

Islamische Alchemisten Jabir ibn Hayyan(721-815 n. Chr.), Razi (865-925 n. Chr.) und Jamal Din al-Watwat(1318, schrieb das Buch „ Mabāhij al-fikar wa-manāhij al-"ibar"), haben Vitriol in ihre Mineralklassifizierungslisten aufgenommen. Ibn Sina konzentrierte sich auf die medizinischen Anwendungen und Sorten von Vitriol.

Schwefelsäure wurde von mittelalterlichen europäischen Alchemisten „Vitriolöl“ genannt. Dieser Name wird in den Werken von Vinzenz von Beauvais und im Aufsatz „ Compositum de Compositis", zugeschrieben Albert der Große. Auszug aus dem Werk von Pseudo-Gerber“ Summa perfectionis„ galt lange als das erste Rezept für Schwefelsäure, doch das war eine Fehlinterpretation.

Im 17. Jahrhundert stellte der deutsch-dänische Chemiker Johann Glauber Schwefelsäure her, indem er Schwefel mit Salpeter (Kaliumnitrat, KNO 3) in Gegenwart von Wasserdampf verbrannte. Beim Zerfall von Salpeter oxidiert es Schwefel zur Verbindung SO3, die sich mit Wasser zu Schwefelsäure verbindet. Im Jahr 1736 nutzte Joshua Ward, ein Apotheker aus London, diese Methode, um mit der großtechnischen Produktion von Schwefelsäure zu beginnen.

Im Jahr 1746 passte John Roebuck in Birmingham diese Methode an, um Schwefelsäure in Bleikammern herzustellen, die stärker, billiger und größer sein konnten als die zuvor verwendeten Glasbehälter. Das Bleikammerverfahren sorgte für eine effektive Industrialisierung der Schwefelsäureproduktion. Nach einigen Verbesserungen blieb dieses als „Bleikammerverfahren“ oder „Kammerverfahren“ bezeichnete Verfahren fast zwei Jahrhunderte lang der Standard für die Herstellung von Schwefelsäure.

Die im Prozess von John Roebuck erzeugte Schwefelsäure erreichte eine Konzentration von nahezu 65 %. Spätere Verbesserungen des Bleikammerverfahrens durch einen französischen Chemiker José Louis Gay-Lussac und der britische Chemiker John Glover verbesserten die Konzentration auf 78 %. Allerdings erfordern einige Farbstoffe und andere chemische Prozesse ein konzentrierteres Produkt. Im 18. Jahrhundert war dies nur durch trockene destillierte Mineralien in einer Technik möglich, die den ursprünglichen alchemistischen Prozessen ähnelte. Pyrit (Eisendisulfid, FeS2) wurde an der Luft erhitzt, um Eisen(II)-sulfat, FeSO4, zu erzeugen, das durch weiteres Erhitzen an der Luft zu Eisen(III)-sulfat, Fe2(SO4)3, oxidiert wurde. Beim Erhitzen auf 480 °C zerfiel es in Eisen(III)-oxid und Schwefeltrioxid, die durch Wasser geleitet werden konnten, um Schwefelsäure in beliebiger Konzentration zu erhalten. Die Kosten dieses Verfahrens verhinderten jedoch den großtechnischen Einsatz konzentrierter Schwefelsäure.

Im Jahr 1831 patentierte der britische Essighändler Peregrine Phillips das Kontaktverfahren, das ein wesentlich wirtschaftlicheres Verfahren zur Herstellung von Schwefeltrioxid und konzentrierter Schwefelsäure war. Heute wird fast die gesamte Schwefelsäure weltweit auf diese Weise hergestellt.

Physikalische Eigenschaften von Schwefelsäure

C + 2 H 2 SO 4 → CO 2 + 2 SO 2 + 2 H 2 O

S + 2 H 2 SO 4 → 3 SO 2 + 2 H 2 O

Reaktion mit Natriumchlorid

Es reagiert mit Natriumchlorid unter Bildung von Chlorwasserstoffgas und Natriumbisulfat:

NaCl + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HCl

Elektrophile Substitution in der aromatischen Reihe

Benzol unterliegt einer elektrophilen Substitution in der aromatischen Reihe mit Schwefelsäure, um die entsprechenden Sulfonsäuren zu bilden.

Häufigkeit

Aufgrund ihrer hohen Affinität zu Wasser kommt reine Schwefelsäure auf der Erde nicht in wasserfreier Form vor. Verflüssigte Schwefelsäure ist ein Bestandteil des sauren Regens, der durch atmosphärische Oxidation von Schwefeldioxid in Gegenwart von Wasser entsteht, d. h. Oxidation von schwefliger Säure. Schwefeldioxid ist ein wichtiges Nebenprodukt, das bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe wie Kohle oder Öl entsteht.

Schwefelsäure entsteht auf natürliche Weise durch die Oxidation von Sulfidmineralien wie Eisensulfid. Das entstehende Wasser kann stark sauer sein und wird als saure Grubenwasserentwässerung (AMWD) oder saure Gesteinsentwässerung (ARD) bezeichnet. Dieses saure Wasser ist in der Lage, die im Sulfidgestein vorhandenen Metalle aufzulösen, was zu farbenfrohen giftigen Strömen führt. Bei der Oxidation von Pyrit (Eisensulfid) mit molekularem Sauerstoff entsteht Eisen (II) bzw. Fe 2+:

2 FeS 2 (t.v.) + 7 O 2 + 2 H 2 O → 2 Fe 2+ (t.r.) + 4 SO 4 2− (t.r.) + 4 H +

4 Fe 2+ + O 2 + 4 H + → 4 Fe 3+ + 2 H 2 O

Das resultierende Fe 3+ kann als Hydroxid oder wasserhaltiges Oxid ausgefällt werden:

Fe 3+ (v.r.) + 3 H 2 O → Fe(OH) 3 (s.v.) + 3 H +

Eisen(III)-Ionen („Eisen(III)“) können auch Pyrit oxidieren:

FeS 2 (g.) + 14 Fe 3+ + 8 H 2 O → 15 Fe 2+ (w.r.) + 2 SO 4 2− (w.r.) + 16 H +

Wenn Pyrit durch Eisen(III) oxidiert wird, kann sich der Prozess beschleunigen. Im dabei gebildeten DCP wurden pH-Werte unter Null gemessen.

DCP kann auch Schwefelsäure mit geringerer Geschwindigkeit produzieren, sodass die Säureneutralisierungskapazität (ANC) des Grundwasserleiters die entstehende Säure neutralisieren kann. In solchen Fällen kann die Gesamtkonzentration an gelösten Feststoffen (TDS) des Wassers aus der Minerallösung durch die Säureneutralisationsreaktion mit den Mineralien erhöht werden.

Schwefelsäure wird von bestimmten Meereslebewesen, wie zum Beispiel Seetang, zur Abwehr eingesetzt Desmarestia munda(Ordnung Desmarestiaceae) konzentrieren Schwefelsäure in Zellvakuolen.

Außerirdische Schwefelsäure

Venus

Schwefelsäure entsteht in der oberen Atmosphäre der Venus durch eine photochemische Reaktion von Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Wasserdampf. Ultraviolette Protonen mit Wellenlängen unter 169 nm können Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und atomaren Sauerstoff photodissoziieren. Atomarer Sauerstoff ist hochreaktiv. Wenn es mit Schwefeldioxid reagiert, einem Bestandteil, der in winzigen Mengen in der Atmosphäre der Venus vorkommt, entsteht Schwefeltrioxid, das sich mit Wasserdampf, einem weiteren Nebenbestandteil der Atmosphäre der Venus, zu Schwefelsäure verbinden kann. In den oberen, kühleren Schichten der Venusatmosphäre liegt Schwefelsäure als Flüssigkeit vor, und dicke Wolken aus Schwefelsäure verdecken die Planetenoberfläche von oben betrachtet vollständig. Die Hauptwolkenschicht erstreckt sich 45–70 km über der Oberfläche des Planeten, weniger dichte Nebel erstrecken sich tiefer bis 30 km und höher bis 90 km über der Oberfläche des Planeten. Anhaltende Venuswolken bilden konzentrierten sauren Regen, genau wie Wolken in der Erdatmosphäre Wasserregen bilden.

Die Atmosphäre unterliegt dem Schwefelsäurekreislauf. Wenn schwefelsaure Regentropfen durch den Temperaturgradienten heißerer Schichten der Atmosphäre fallen, erhitzen sie sich und setzen Wasserdampf frei, der immer konzentrierter wird. Bei Temperaturen über 300 °C beginnt Schwefelsäure in der Gasphase in Schwefeltrioxid und Wasser zu zerfallen. Schwefeltrioxid ist hochreaktiv und zerfällt in Schwefeldioxid und atomaren Sauerstoff, der Spuren von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert. Schwefeldioxid und Wasserdampf steigen durch Konvektionsströme aus den mittleren Atmosphärenschichten in höhere Schichten auf und werden dort wieder in Schwefelsäure umgewandelt – der Kreislauf wiederholt sich.

Europa

Das Infrarotspektrum der NASA-Mission Galileo zeigt eine deutliche Absorption auf dem Jupitermond Europa, die einem oder mehreren Schwefelsäurehydraten zugeschrieben wird. Schwefelsäure in Lösung mit Wasser führt zu einem deutlichen Absinken des Gefrierpunkts des Wasserschmelzpunkts auf –63 °C, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass flüssige Lösungen unter der Eiskruste Europas existieren. Die Interpretation des Spektrums ist etwas fraglich. Einige Planetenforscher ziehen es vor, einem Sulfation spektrale Eigenschaften zuzuordnen, möglicherweise als Teil eines oder mehrerer Mineralien auf der Oberfläche Europas.

Schwefelsäureproduktion

Schwefelsäure entsteht aus Schwefel, Sauerstoff und Wasser durch den traditionellen Kontaktprozess (DCDA – doppelt Kontaktaufnahme - doppelte Absorption) oder nasses Schwefelsäurekatalyseverfahren (WSC).

Kontaktablauf

S (g.) + O 2 (g.) → SO 2 (g.)

Anschließend wird es mit Sauerstoff in Gegenwart eines Vanadium(V)-Oxid-Katalysators zu Schwefeltrioxid oxidiert. Diese Reaktion ist reversibel und die Bildung von Schwefeltrioxid ist eine exotherme Reaktion.

2 SO 2 (g.) + O 2 (g.) ≡ 2 SO 3 (g.) (in Gegenwart von V 2 O 5)

Schwefeltrioxid wird von 97–98 % H 2 SO 4 absorbiert und bildet Oleum (H 2 S 2 O 7), auch bekannt als rauchende Schwefelsäure. Oleum wird dann mit Wasser verdünnt, um konzentrierte Schwefelsäure zu bilden.

H 2 SO 4 (l) + SO 3 (g) → H 2 S 2 O 7 (l)

H 2 S 2 O 7 (l) + H 2 O (l) → 2 H 2 SO 4 (l)

Es ist zu beachten, dass das direkte Auflösen von SO3 in Wasser aufgrund der stark exothermen Natur der Reaktion zwischen Schwefeltrioxid und Wasser nicht praktikabel ist. Bei der Reaktion entsteht anstelle einer Flüssigkeit ein ätzendes Aerosol, das nur sehr schwer abzutrennen ist.

SO 3 (g.) + H 2 O (l) → H 2 SO 4 (l)

Nasskatalyseverfahren mit Schwefelsäure

In der ersten Stufe wird Schwefel zu Schwefeldioxid verbrannt.

S(sol) + O 2 (g) → SO 2 (g)

Oder alternativ wird Schwefelwasserstoffgas (H2S) zu SO2-Gas verbrannt:

2 H 2 S + 3 O 2 → 2 H 2 O + 2 SO 2 (−518 kJ/mol)

Anschließend wird es unter Verwendung von Sauerstoff und Vanadium(V)-oxid als Katalysator zu Schwefeltrioxid oxidiert.

2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3 (−99 kJ/mol) (Reaktion ist reversibel)

Schwefeltrioxid wird in Schwefelsäure H 2 SO 4 hydratisiert:

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (g) (−101 kJ/mol)

Die letzte Stufe ist die Kondensation von Schwefelsäure zu einer Flüssigkeit aus 97-98 % H 2 SO 4:

H 2 SO 4 (g) → H 2 SO 4 (l) (−69 kJ/mol)

Andere Methoden

Eine andere Methode ist die weniger gut untersuchte Metabisulfit-Methode, bei der Metabisulfit auf den Boden eines Becherglases gegeben und mit Salzsäure in einer Konzentration von 12,6 molar versetzt wird. Das entstehende Gas strömt durch Salpetersäure und setzt braune/rote Dämpfe frei. Der Abschluss der Reaktion wird durch das Aufhören der Rauchentwicklung angezeigt. Diese Methode erzeugt keinen untrennbaren Nebel, was sehr praktisch ist.

Schwefelsäure kann im Labor hergestellt werden, indem Schwefel in Luft verbrannt und das entstehende Gas in einer Wasserstoffperoxidlösung gelöst wird.

SO 2 + H 2 O 2 → H 2 SO 4

Vor 1900 wurde die meiste Schwefelsäure im Bleikammerverfahren hergestellt. Bereits 1940 wurden bis zu 50 % der in den USA produzierten Schwefelsäure durch das Bleikammerverfahren hergestellt.

Von Anfang bis Mitte des 19. Jahrhunderts gab es „Vitriol“-Anlagen unter anderem in Prestonpans (Schottland), Shropshire und im Lagen Valley in der Grafschaft Antrim (Irland), wo Vitriol zum Bleichen von Kleidung verwendet wurde. Früher wurde Leinen mit Milch gebleicht, aber das war ein langsamer Prozess und die Verwendung von Vitriol beschleunigte den Bleichprozess.

Anwendung von Schwefelsäure

Schwefelsäure ist ein sehr wichtiges chemisches Produkt und tatsächlich ist die nationale Produktion von Schwefelsäure ein guter Indikator für die industrielle Stärke. Die Weltproduktion im Jahr 2004 betrug etwa 180 Millionen Tonnen mit folgender geografischer Verteilung: Asien 35 %, Nordamerika (einschließlich Mexiko) 24 %, Afrika 11 %, Westeuropa 10 %, Osteuropa und Russland 10 %, Australien und Ozeanien 7 %, Südamerika 7 %. Der größte Teil dieser Menge (~60 %) wird für Düngemittel verwendet, insbesondere für Superphosphate, Ammoniumphosphat und Ammoniumsulfate. Etwa 20 % werden in der chemischen Industrie zur Herstellung von Reinigungsmitteln, Kunstharzen, Farbstoffen, Pharmazeutika, Erdölkatalysatoren, Insektiziden und Frostschutzmitteln sowie in verschiedenen Prozessen wie der Ansäuerung von Ölquellen, der Aluminiumrückgewinnung, der Papierleimung und der Wasseraufbereitung verwendet. Etwa 6 % der verwendeten Stoffe sind Pigmente, darunter Farben, Lacke, Farbstofftinten, Stoffe und beschichtetes Papier; Der Rest ist einer Vielzahl von Verwendungszwecken gewidmet, beispielsweise der Herstellung von Sprengstoffen, Zellophan-, Acetat- und Viskosestoffen, Schmiermitteln, Nichteisenmetallen und Batterien.

Industrielle Produktion von Chemikalien

Schwefelsäure wird hauptsächlich im „Nassverfahren“ zur Herstellung von Phosphorsäure verwendet, die zur Herstellung von Phosphatdüngern verwendet wird. Bei dieser Methode wird Phosphatgestein verwendet, von dem jährlich mehr als 100 Millionen Tonnen verarbeitet werden. Dieser Rohstoff wird im Folgenden als Fluorapatit dargestellt, die genaue Zusammensetzung kann jedoch variieren. Es wird mit 93 %iger Schwefelsäure behandelt, um Calciumsulfat, Fluorwasserstoff (HF) und Phosphorsäure zu erzeugen. HF wird wie Flusssäure entfernt. Der gesamte Prozess kann wie folgt dargestellt werden:

Ca 5 F(PO 4) 3 + 5 H 2 SO 4 + 10 H 2 O → 5 CaSO 4 2 H 2 O + HF + 3 H 3 PO 4

Ammoniumsulfat, ein wichtiger Stickstoffdünger, entsteht meist als Nebenprodukt der Koksöfen, die Eisen- und Stahlwerke beliefern. Durch die Reaktion von Ammoniak, das bei der thermischen Zersetzung von Kohle entsteht, mit Abfallschwefelsäure kann das Ammoniak als Salz (oft aufgrund von Eisenverunreinigungen braun gefärbt) kristallisieren und an die agrochemische Industrie verkauft werden.

Eine weitere wichtige Verwendung von Schwefelsäure ist die Herstellung von Aluminiumsulfat, auch Papiermacheralaun genannt. Es kann mit kleinen Seifenmengen auf den Zellstofffasern reagieren und gelatineartige Aluminiumcarboxylate erzeugen, die dabei helfen, die Zellulosefasern zu einer harten Papieroberfläche zu koagulieren. Es wird auch zur Herstellung von Aluminiumhydroxid verwendet, das in Wasseraufbereitungsanlagen zum Filtern von Abwasser und zur Verbesserung des Wassergeschmacks verwendet wird. Aluminiumsulfat wird durch die Reaktion von Bauxit mit Schwefelsäure hergestellt:

Al 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2 O

Auch bei der Herstellung von Farbstofflösungen ist Schwefelsäure wichtig.

Schwefel-Jod-Zyklus

Der Schwefel-Jod-Kreislauf ist eine Reihe thermochemischer Prozesse zur Herstellung von Wasserstoff. Es besteht aus drei chemischen Reaktionen, deren Netzwerkreaktant Wasser und deren Netzwerkprodukte Wasserstoff und Sauerstoff sind.

Schwefel- und Jodverbindungen werden zurückgewonnen und wiederverwendet, sodass der Prozess als Kreislauf betrachtet wird. Dieser endotherme Prozess muss bei hohen Temperaturen ablaufen, daher muss Energie in Form von Wärme zugeführt werden.

Der Schwefel-Jod-Kreislauf wurde als Möglichkeit zur Bereitstellung von Wasserstoff für eine wasserstoffbasierte Wirtschaft vorgeschlagen. Im Gegensatz zu modernen Dampfreformierungsmethoden sind keine Kohlenwasserstoffe erforderlich. Allerdings ist zu beachten, dass die gesamte verfügbare Energie des auf diese Weise erzeugten Wasserstoffs durch die bei der Herstellung verwendete Wärme bereitgestellt wird.

Der Schwefel-Jod-Kreislauf wird derzeit als mögliche Methode zur Herstellung von Wasserstoff untersucht, doch konzentrierte korrosive Säure bei hohen Temperaturen stellt ein unüberwindbares Sicherheitsrisiko dar, wenn der Prozess im großen Maßstab gebaut wird.

Industrielles Reinigungsprodukt

Schwefelsäure wird in der Eisen- und Stahlindustrie in großen Mengen verwendet, um Oxidation, Korrosion und Zunder von gewalzten Blechen und Knüppeln zu entfernen, bevor sie für den Einsatz in der Automobil- und kritischen Instrumentenindustrie verkauft werden. Gebrauchte Säure wird häufig mithilfe einer Abfallsäurerückgewinnungsanlage (WAR) wiederaufbereitet. Diese Anlagen verbrennen Abfallsäure mit Erdgas, Raffineriegas, Heizöl oder anderen Brennstoffquellen. Bei diesem Verbrennungsprozess entstehen die Gase Schwefeldioxid (SO 2 ) und Schwefeltrioxid (SO 3 ), die dann zur Herstellung „neuer“ Schwefelsäure verwendet werden. ROC-Einheiten werden häufig in Metallschmelzanlagen, Ölraffinerien und anderen Branchen eingesetzt, in denen Schwefelsäure in großen Mengen verbraucht wird, da eine ROC-Einheit viel kostengünstiger ist als die wiederholten Kosten für die Entsorgung der verbrauchten Säure und den Kauf neuer Säure.

Katalysator

Schwefelsäure wird in der chemischen Industrie vielfältig eingesetzt. Beispielsweise ist es ein üblicher Säurekatalysator zur Umwandlung von Cyclohexanonoxim in Caprolactam, das zur Herstellung von Nylon verwendet wird. Es dient der Herstellung von Salzsäure aus Salz nach dem Mannheimer Verfahren. H 2 SO 4 findet bei der Erdölraffinierung bedeutende Verwendung, beispielsweise als Katalysator für die Reaktion von Isobutan mit Isobutylen unter Bildung von Isooctan, einer Verbindung, die die Oktanzahl von Benzin erhöht.

Elektrolyt

Schwefelsäure wirkt als Katalysator in Blei-Säure-(Auto-)Batterien (Blei-Säure-Batterie):

An der Anode:

Pb + SO 4 2- ⇌ PbSO 4 + 2 e -

An der Kathode:

PbO 2 + 4 H + + SO 4 2- + 2 e - ⇌ PbSO 4 + 2 H 2 O

Pb + PbO 2 + 4 H + + 2 SO 4 2- ⇌ 2 PbSO 4 + 2 H 2 O

Verwendung im Alltag

Konzentrierte Schwefelsäure ist oft der Hauptbestandteil saurer Abflussreiniger, die zum Entfernen von Fett, Haaren, Geschenkpapier usw. verwendet werden. Ähnlich wie alkalische Optionen können diese Abflussreiniger durch Hydrolyse Fette und Proteine ​​auflösen. Da konzentrierte Schwefelsäure darüber hinaus stark entwässernde Eigenschaften hat, kann sie auch Geschenkpapier durch den Entwässerungsprozess auflösen. Da Säure mit Wasser heftig reagieren kann, müssen solche sauren Abflussreiniger zur Reinigung langsam in das Rohr gegeben werden.

Gesundheit

Schwefelsäure und sulfonierte Phenolharze sind die Hauptbestandteile von Debacterol, einem flüssigen topischen Mittel zur Behandlung rezidivierender aphthöser Stomatitis (gangränöser Geschwüre) oder für alle oralen Eingriffe, die ein kontrolliertes, gezieltes Debridement von nekrotischem Gewebe erfordern.

Sicherheit von Schwefelsäure

Gefahr im Labor

Schwefelsäure ist gefährlich ätzend und kann schwere Verbrennungen verursachen. Zusammen mit anderen ätzenden starken Säuren und starken Laugen verursacht es Verätzungen, da es Proteine ​​und Fette in lebenden Geweben durch Amidhydrolyse und Esterhydrolyse schnell zersetzt. Darüber hinaus weist es auch eine Dehydrierungseigenschaft auf, die Kohlenwasserstoffe dehydriert, überschüssige Wärme erzeugt und zusätzlich zu chemischen Verbrennungen zu sekundären thermischen Verbrennungen führt. Aus diesem Grund sind durch Schwefelsäure verursachte Schäden möglicherweise gefährlicher oder schwerwiegender als Schäden, die durch viele andere vergleichbare starke Säuren in Laboratorien wie Schwefelsäure und Salpetersäure verursacht werden. Beim Eindringen in das Auge greift es schnell die Hornhaut an und führt zu dauerhafter Blindheit. Darüber hinaus kann es zu einer irreversiblen Zerstörung innerer Organe führen und bei Verschlucken tödlich sein. Beim Transport von Schwefelsäure sollte immer Schutzausrüstung getragen werden. Darüber hinaus wirkt dieses starke Oxidationsmittel in hohen Konzentrationen korrosiv auf viele Metalle und sollte mit Vorsicht gelagert werden.

Bei höher konzentrierten Schwefelsäurepräparaten ist die Gefahr größer. Lösungen, die 1,5 M oder mehr betragen, werden als „ätzend“ gekennzeichnet, während Lösungen mit mehr als 0,5 M, aber weniger als 1,5 M als „reizend“ gekennzeichnet werden. Allerdings führt selbst eine im Labor übliche „dünne“ Konzentration (ungefähr 1 M, 10 %) dazu, dass das Papier durch Austrocknung verkohlt, wenn es über einen ausreichenden Zeitraum in Kontakt bleibt.

Die übliche Erste-Hilfe-Maßnahme bei verschütteter Säure auf der Haut ist wie bei anderen ätzenden Stoffen das Abspülen mit reichlich Wasser. Die Spülung dauert mindestens zehn bis fünfzehn Minuten, um das die Säureverbrennung umgebende Gewebe abzukühlen und Folgeschäden zu verhindern. Kontaminierte Kleidung wird sofort ausgezogen und die Haut darunter gründlich gewaschen.

Das verflüssigte Säurepräparat kann aufgrund der beim Verflüssigungsprozess entstehenden Hitze auch gefährlich sein. Konzentrierte Schwefelsäure wird dem Wasser immer zugesetzt und nicht umgekehrt, um die relativ hohe Wärmekapazität des Wassers zu nutzen. Die Zugabe von Wasser zu konzentrierter Schwefelsäure führt zur Zerstreuung der Schwefelsäureaerosole oder, schlimmer noch, zu einer Explosion. Die Herstellung von Lösungen mit einer Konzentration von mehr als 6 M (35 %) ist am gefährlichsten, da die erzeugte Wärme ausreichen kann, um die verflüssigte Säure zum Kochen zu bringen: wirksames mechanisches Rühren und externe Kühlung (z. B. ein Eisbad) sind erforderlich.

Im Labormaßstab kann Schwefelsäure gelöst werden, indem konzentrierte Säure aus entionisiertem Wasser auf zerstoßenes Eis gegossen wird. Das Eis schmilzt in einem endothermen Prozess und löst gleichzeitig die Säure auf. Die zum Schmelzen des Eises erforderliche Wärmemenge ist bei diesem Prozess größer als die Wärmemenge, die durch das Auflösen der Säure erzeugt wird, sodass die Lösung kalt bleibt. Sobald das Eis geschmolzen ist, kann es mit Wasser weiter verflüssigt werden.

Reine Schwefelsäure sollte sicher in Glasgefäßen oder Flaschen aufbewahrt werden.

Industrielle Gefahr

Obwohl Schwefelsäure nicht brennbar ist, kann bei Kontakt mit Metallen im Falle einer Verschüttung Wasserstoffgas freigesetzt werden. Die Ausbreitung von Säureaerosolen und Schwefeldioxidgas stellt eine zusätzliche Brandgefahr im Zusammenhang mit Schwefelsäure dar.

Die Hauptgefährdung durch diese Säure am Arbeitsplatz ist der Hautkontakt mit der Folge von Verbrennungen (siehe oben) und das Einatmen von Aerosolen. Die Exposition gegenüber hohen Aerosolkonzentrationen führt zu sofortigen und schweren Reizungen der Augen, der Atemwege und der Schleimhäute. Diese klingen nach der Exposition schnell ab, bei schwerwiegenderen Gewebeschäden besteht jedoch die Gefahr eines späteren Lungenödems. Bei niedrigeren Konzentrationen ist Zahnkaries das am häufigsten berichtete Symptom einer chronischen Exposition gegenüber Schwefelsäureaerosolen und wurde in fast allen Studien gefunden: Hinweise auf eine mögliche chronische Atemwegsschädigung sind Daten aus dem Jahr 1997 zufolge nicht schlüssig. In den USA beträgt der zulässige Expositionsgrenzwert (PEL). ) für Schwefelsäure ist auf 1 mg/m3 festgelegt; in anderen Ländern gelten ähnliche Grenzwerte. Es gibt Berichte über die Aufnahme von Schwefelsäure, die zu einem Vitamin-B12-Mangel mit subakuter kombinierter Degeneration führt. In solchen Fällen ist am häufigsten das Rückenmark betroffen, die Sehnerven können jedoch Demyelinisierung, axonalen Verlust und Gliose aufweisen.

Rechtliche Beschränkungen

Der internationale Verkauf von Schwefelsäure wird durch das Übereinkommen der Vereinten Nationen gegen den unerlaubten Verkehr mit Suchtstoffen und psychotropen Stoffen von 1988 kontrolliert, in dem Schwefel in Tabelle II des Übereinkommens als eine Chemikalie aufgeführt ist, die häufig bei der illegalen Herstellung von Suchtstoffen und psychotropen Stoffen verwendet wird.

In den Vereinigten Staaten ist Schwefelsäure in Anhang II der Liste der wesentlichen oder Grundchemikalien enthalten, die gemäß dem Chemical Sabotage and Trafficking in Prohibited Goods Act erstellt wurde. Folglich unterliegen Schwefelsäuretransaktionen, wie Verkäufe, Bewegungen, Exporte aus den Vereinigten Staaten und Importe in die Vereinigten Staaten, der Regulierung und Überwachung durch die United States Drug Enforcement Administration.

Säuren sind chemische Verbindungen, die aus Wasserstoffatomen und sauren Resten bestehen, zum Beispiel SO4, SO3, PO4 usw. Sie sind anorganisch und organisch. Zu den ersten gehören Salz-, Phosphor-, Sulfid-, Salpeter- und Schwefelsäure. Zu den zweiten gehören Essigsäure, Palmitinsäure, Ameisensäure, Stearinsäure usw.

Was ist Schwefelsäure?

Diese Säure besteht aus zwei Wasserstoffatomen und dem sauren Rest SO4. Es hat die Formel H2SO4.

Schwefelsäure oder auch Sulfatsäure genannt, bezeichnet anorganische sauerstoffhaltige zweibasige Säuren. Dieser Stoff gilt als einer der aggressivsten und chemisch aktivsten. Bei den meisten chemischen Reaktionen wirkt es als Oxidationsmittel. Diese Säure kann in konzentrierter oder verdünnter Form verwendet werden, wobei sie dann leicht unterschiedliche chemische Eigenschaften aufweist.

Physikalische Eigenschaften

Schwefelsäure ist unter normalen Bedingungen flüssig, ihr Siedepunkt liegt bei etwa 279,6 Grad Celsius, der Gefrierpunkt bei der Umwandlung in feste Kristalle liegt bei etwa -10 Grad für einhundert Prozent und etwa -20 für 95 Prozent.

Reine hundertprozentige Sulfatsäure ist eine geruchlose, farblose, ölige flüssige Substanz, die fast die doppelte Dichte von Wasser hat – 1840 kg/m3.

Chemische Eigenschaften von Sulfatsäure

Schwefelsäure reagiert mit Metallen, deren Oxiden, Hydroxiden und Salzen. Mit Wasser in unterschiedlichen Anteilen verdünnt, kann es sich unterschiedlich verhalten. Schauen wir uns daher die Eigenschaften konzentrierter und schwacher Schwefelsäurelösungen getrennt genauer an.

Konzentrierte Schwefelsäurelösung

Als konzentriert gilt eine Lösung, die mindestens 90 Prozent Sulfatsäure enthält. Eine solche Schwefelsäurelösung kann sogar mit wenig aktiven Metallen sowie Nichtmetallen, Hydroxiden, Oxiden und Salzen reagieren. Die Eigenschaften einer solchen Sulfatsäurelösung ähneln denen einer konzentrierten Salpetersäure.

Wechselwirkung mit Metallen

Bei der chemischen Reaktion einer konzentrierten Sulfatsäurelösung mit Metallen, die sich in der elektrochemischen Spannungsreihe von Metallen rechts von Wasserstoff befinden (also mit nicht den aktivsten), entstehen folgende Stoffe: Sulfat des Metalls mit dem Es kommt zur Wechselwirkung zwischen Wasser und Schwefeldioxid. Zu den Metallen, durch deren Wechselwirkung die aufgeführten Stoffe entstehen, gehören Kupfer (Cuprum), Quecksilber, Wismut, Silber (Argentum), Platin und Gold (Aurum).

Wechselwirkung mit inaktiven Metallen

Bei Metallen, die in der Spannungsreihe links von Wasserstoff stehen, verhält sich konzentrierte Schwefelsäure etwas anders. Durch diese chemische Reaktion entstehen folgende Stoffe: Sulfat eines bestimmten Metalls, Schwefelwasserstoff oder reiner Schwefel und Wasser. Zu den Metallen, mit denen eine ähnliche Reaktion stattfindet, gehören auch Eisen (Ferum), Magnesium, Mangan, Beryllium, Lithium, Barium, Calcium und alle anderen, die in der Spannungsreihe links von Wasserstoff stehen, außer Aluminium, Chrom, Nickel und Titan – Mit ihnen interagiert konzentrierte Sulfatsäure nicht.

Wechselwirkung mit Nichtmetallen

Dieser Stoff ist ein starkes Oxidationsmittel und kann daher an chemischen Redoxreaktionen mit Nichtmetallen wie beispielsweise Kohlenstoff (Kohlenstoff) und Schwefel teilnehmen. Als Folge solcher Reaktionen wird zwangsläufig Wasser freigesetzt. Bei der Zugabe dieses Stoffes zu Kohlenstoff werden auch Kohlendioxid und Schwefeldioxid freigesetzt. Und wenn man dem Schwefel Säure hinzufügt, erhält man nur Schwefeldioxid und Wasser. Bei einer solchen chemischen Reaktion spielt Sulfatsäure die Rolle eines Oxidationsmittels.

Wechselwirkung mit organischen Substanzen

Bei den Reaktionen von Schwefelsäure mit organischen Stoffen kann man die Verkohlung unterscheiden. Dieser Vorgang findet statt, wenn dieser Stoff mit Papier, Zucker, Fasern, Holz etc. kollidiert. Dabei wird auf jeden Fall Kohlenstoff freigesetzt. Der bei der Reaktion entstehende Kohlenstoff kann bei Überschuss teilweise mit Schwefelsäure reagieren. Das Foto zeigt die Reaktion von Zucker mit einer Sulfatsäurelösung mittlerer Konzentration.

Reaktionen mit Salzen

Außerdem reagiert eine konzentrierte Lösung von H2SO4 mit trockenen Salzen. In diesem Fall kommt es zu einer Standardaustauschreaktion, bei der das in der Salzstruktur vorhandene Metallsulfat und die Säure mit dem im Salz enthaltenen Rest gebildet werden. Konzentrierte Schwefelsäure reagiert jedoch nicht mit Salzlösungen.

Wechselwirkung mit anderen Substanzen

Außerdem kann dieser Stoff mit Metalloxiden und deren Hydroxiden reagieren, in diesen Fällen kommt es zu Austauschreaktionen, im ersten Fall werden Metallsulfat und Wasser freigesetzt, im zweiten Fall dasselbe.

Chemische Eigenschaften einer schwachen Sulfatsäurelösung

Verdünnte Schwefelsäure reagiert mit vielen Stoffen und hat die gleichen Eigenschaften wie alle Säuren. Im Gegensatz zu konzentriertem Metall interagiert es nur mit aktiven Metallen, also solchen, die in der Spannungsreihe links von Wasserstoff stehen. In diesem Fall findet die gleiche Substitutionsreaktion statt wie bei jeder Säure. Dabei wird Wasserstoff freigesetzt. Außerdem interagiert eine solche Säurelösung mit Salzlösungen, was zu einer bereits oben diskutierten Austauschreaktion führt, mit Oxiden – das gleiche wie bei einer konzentrierten Lösung, und mit Hydroxiden – ebenfalls das gleiche. Neben gewöhnlichen Sulfaten gibt es auch Hydrosulfate, die durch die Wechselwirkung von Hydroxid und Schwefelsäure entstehen.

So erkennen Sie, ob eine Lösung Schwefelsäure oder Sulfate enthält

Um festzustellen, ob diese Stoffe in einer Lösung vorhanden sind, wird eine spezielle qualitative Reaktion auf Sulfationen verwendet, die es ermöglicht, dies herauszufinden. Dabei wird der Lösung Barium oder seine Verbindungen zugesetzt. Dies kann zu einem weißen Niederschlag (Bariumsulfat) führen, was auf das Vorhandensein von Sulfaten oder Schwefelsäure hinweist.

Wie entsteht Schwefelsäure?

Die gebräuchlichste Methode zur industriellen Herstellung dieses Stoffes ist die Gewinnung aus Eisenpyrit. Dieser Prozess erfolgt in drei Stufen, die jeweils eine spezifische chemische Reaktion beinhalten. Schauen wir sie uns an. Zunächst wird dem Pyrit Sauerstoff zugesetzt, wodurch Ferumoxid und Schwefeldioxid entstehen, die für weitere Reaktionen verwendet werden. Diese Wechselwirkung findet bei hoher Temperatur statt. Als nächstes folgt die Stufe, in der Schwefeltrioxid durch Zugabe von Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators, nämlich Vanadiumoxid, gewonnen wird. Im letzten Schritt wird der resultierenden Substanz nun Wasser zugesetzt und es entsteht Sulfatsäure. Dies ist das gebräuchlichste Verfahren zur industriellen Gewinnung von Sulfatsäure. Es wird am häufigsten verwendet, da Pyrit der am besten zugängliche Rohstoff ist, der für die Synthese der in diesem Artikel beschriebenen Substanz geeignet ist. Durch dieses Verfahren gewonnene Schwefelsäure wird in verschiedenen Industriebereichen eingesetzt – sowohl in der Chemie als auch in vielen anderen, beispielsweise bei der Ölraffinierung, Erzaufbereitung usw. Auch in der Herstellungstechnologie vieler synthetischer Fasern ist ihr Einsatz häufig vorgesehen .

In der Stadt Revda entgleisten 15 Waggons mit Schwefelsäure. Die Ladung gehörte der Kupferhütte Sredneuralsk.

Der Notfall ereignete sich 2013 auf den Bahngleisen des Departements. Auf einer Fläche von 1000 Quadratkilometern ergoss sich Säure.

Dies zeigt, wie groß der Bedarf der Industrie an dem Reagens ist. Im Mittelalter wurden beispielsweise nur mehrere zehn Liter Schwefelsäure pro Jahr benötigt.

Im 21. Jahrhundert beträgt die weltweite Produktion des Stoffes pro Jahr mehrere zehn Millionen Tonnen. Die Entwicklung der chemischen Industrie in Ländern wird anhand des Produktions- und Verbrauchsvolumens beurteilt. Das Reagenz verdient also Aufmerksamkeit. Beginnen wir die Beschreibung mit den Eigenschaften des Stoffes.

Eigenschaften von Schwefelsäure

Äußerlich 100 Prozent Schwefelsäure- ölige Flüssigkeit. Es ist farblos und schwer und äußerst hygroskopisch.

Das bedeutet, dass der Stoff Wasserdampf aus der Atmosphäre aufnimmt. Gleichzeitig erzeugt die Säure Wärme.

Daher wird der konzentrierten Form der Substanz in kleinen Dosen Wasser zugesetzt. Viel und schnell einfüllen, Säurespritzer fliegen.

Angesichts seiner Fähigkeit, Materie, einschließlich lebendem Gewebe, zu korrodieren, ist die Situation gefährlich.

Konzentrierte Schwefelsäure bezeichnet eine Lösung, in der das Reagenz mehr als 40 % ausmacht. Dieser ist in der Lage, , aufzulösen.

Schwefelsäurelösung bis zu 40 % - unkonzentriert, äußert sich chemisch unterschiedlich. Sie können recht schnell Wasser hinzufügen.

Palladium und wird sich nicht auflösen, aber sie werden zerfallen, und. Alle drei Metalle unterliegen jedoch keiner Säurekonzentrierung.

Wenn man hinschaut Schwefelsäure in Lösung reagiert mit aktiven Metallen vor Wasserstoff.

Der gesättigte Stoff interagiert auch mit inaktiven Stoffen. Die Ausnahme bilden Edelmetalle. Warum „berührt“ das Konzentrat Eisen und Kupfer nicht?

Der Grund ist ihre Passivierung. Dies ist die Bezeichnung für das Verfahren, Metalle mit einem Schutzfilm aus Oxiden zu überziehen.

Dadurch wird die Auflösung von Oberflächen verhindert, allerdings nur unter normalen Bedingungen. Bei Erhitzung ist eine Reaktion möglich.

Schwefelsäure verdünnen eher wie Wasser als Öl. Das Konzentrat zeichnet sich nicht nur durch seine Viskosität und Dichte aus, sondern auch durch den Rauch, der von der Substanz in der Luft ausgeht.

Leider hat der Tote See auf Sizilien einen Säuregehalt von weniger als 40 %. Dass es gefährlich ist, lässt sich am Aussehen des Stausees nicht erkennen.

Aus dem Boden sickert jedoch ein gefährliches Reagens aus, das sich in den Gesteinen der Erdkruste gebildet hat. Der Rohstoff kann beispielsweise sein.

Dieses Mineral wird auch Schwefel genannt. Bei Kontakt mit Luft und Wasser zerfällt es in 2- und 3-wertiges Eisen.

Das zweite Reaktionsprodukt ist Schwefelsäure. Formel Heldinnen bzw.: - H 2 SO 3. Es gibt keine spezifische Farbe oder Geruch.

Nachdem die Menschen aus Unwissenheit für ein paar Minuten ihre Hand in das Wasser des sizilianischen Todessees getaucht haben, sind sie benachteiligt.

Angesichts der Korrosionsfähigkeit des Stausees begannen örtliche Kriminelle, Leichen hineinzuwerfen. Nach ein paar Tagen bleibt keine Spur organischer Substanz zurück.

Das Produkt der Reaktion von Schwefelsäure mit organischem Material ist häufig. Das Reagenz spaltet Wasser aus organischem Material. Dort verbleibt der Kohlenstoff.

Dadurch kann aus „rohem“ Holz Brennstoff gewonnen werden. Menschliches Gewebe ist keine Ausnahme. Aber das ist schon eine Handlung für einen Horrorfilm.

Die Qualität des aus verarbeiteter organischer Substanz gewonnenen Kraftstoffs ist gering. Die Säure in der Reaktion ist ein Oxidationsmittel, kann aber auch ein Reduktionsmittel sein.

Letztere Rolle übernimmt der Stoff beispielsweise durch Wechselwirkung mit Halogenen. Dies sind Elemente der 17. Gruppe des Periodensystems.

Alle diese Stoffe sind selbst keine starken Reduktionsmittel. Wenn die Säure auf sie trifft, wirkt sie nur als Oxidationsmittel.

Beispiel: - Reaktion mit Schwefelwasserstoff. Durch welche Reaktionen entsteht Schwefelsäure selbst, wie wird sie abgebaut und hergestellt?

Schwefelsäureproduktion

In vergangenen Jahrhunderten wurde das Reagens nicht nur aus Eisenerz, Pyrit genannt, sondern auch aus Eisensulfat und Alaun gewonnen.

Das letztere Konzept verbirgt doppelte Sulfatkristallhydrate.

Grundsätzlich handelt es sich bei allen aufgeführten Mineralien um schwefelhaltige Rohstoffe und sie können daher verwendet werden Schwefelsäureproduktion und in der Neuzeit.

Die Mineralbasis kann unterschiedlich sein, aber das Ergebnis seiner Verarbeitung ist das gleiche – Schwefelsäureanhydrit mit der Formel SO 2. Entsteht durch Reaktion mit Sauerstoff. Es stellt sich heraus, dass Sie die Basis verbrennen müssen.

Das entstehende Anhydrit wird von Wasser absorbiert. Die Reaktionsformel lautet: SO 2 +1/2O 2 +H 2) -àH 2 SO 4. Wie Sie sehen, ist Sauerstoff an dem Prozess beteiligt.

Unter normalen Bedingungen reagiert Schwefeldioxid langsam damit. Daher oxidieren Industrielle Rohstoffe mithilfe von Katalysatoren.

Die Methode heißt Kontakt. Es gibt auch einen Lachgas-Ansatz. Dies ist eine Oxidation durch Oxide.

Die erste Erwähnung des Reagens und seiner Herstellung findet sich in einem Werk aus dem Jahr 940.

Dies sind die Notizen eines persischen Alchemisten namens Abubeker al-Razi. Jafar al-Sufi sprach jedoch auch über saure Gase, die durch Kalzinieren von Alaun entstehen.

Dieser arabische Alchemist lebte im 8. Jahrhundert. Den Aufzeichnungen nach zu urteilen, erhielt ich jedoch keine Schwefelsäure in reiner Form.

Anwendung von Schwefelsäure

Mehr als 40 % der Säure werden für die Herstellung von Mineraldüngern verwendet. Es werden Superphosphat, Ammoniumsulfat und Ammophos verwendet.

All dies sind komplexe Nahrungsergänzungsmittel, auf die sich Landwirte und Großproduzenten verlassen.

Düngemitteln wird Monohydrat zugesetzt. Das ist reine, 100-prozentige Säure. Es kristallisiert bereits bei 10 Grad Celsius.

Wenn eine Lösung verwendet wird, verwenden Sie eine 65-prozentige Lösung. Dies wird beispielsweise dem aus dem Mineral gewonnenen Superphosphat zugesetzt.

Für die Herstellung von nur einer Tonne Dünger werden 600 Kilo Säurekonzentrat benötigt.

Etwa 30 % der Schwefelsäure werden für die Kohlenwasserstoffreinigung aufgewendet. Das Reagenz verbessert die Qualität von Schmierölen, Kerosin und Paraffin.

Dazu zählen Mineralöle und Fette. Sie werden auch mit Schwefelkonzentrat gereinigt.

Die Fähigkeit des Reagenzes, Metalle aufzulösen, wird bei der Erzverarbeitung genutzt. Ihr Abbau ist ebenso kostengünstig wie die Säure selbst.

Ohne Eisen aufzulösen, löst es das darin enthaltene Eisen nicht auf. Das bedeutet, dass Sie daraus hergestellte Geräte verwenden können und keine teuren.

Ein billiges, ebenfalls auf Eisenbasis hergestelltes Produkt wird auch funktionieren. Was die gelösten Metalle betrifft, die mit Schwefelsäure extrahiert werden, können Sie Folgendes erhalten:

Die Fähigkeit der Säure, Wasser aus der Atmosphäre zu absorbieren, macht das Reagenz zu einem hervorragenden Trockenmittel.

Wird die Luft einer 95-prozentigen Lösung ausgesetzt, beträgt die Restfeuchte nur noch 0,003 Milligramm Wasserdampf pro Liter zu trocknendem Gas. Die Methode wird in Laboren und in der industriellen Produktion eingesetzt.

Es ist erwähnenswert, dass nicht nur die reine Substanz, sondern auch ihre Verbindungen eine Rolle spielen. Sie sind vor allem in der Medizin nützlich.

Bariumbrei blockiert beispielsweise Röntgenstrahlen. Ärzte füllen Hohlorgane mit der Substanz und erleichtern so die Untersuchung durch Radiologen. Formel von Bariumbrei: - BaSO 4.

Natürlich enthält es übrigens auch Schwefelsäure und wird auch von Ärzten benötigt, allerdings zur Reparatur von Frakturen.

Das Mineral ist auch für Bauherren notwendig, die es als Binde- und Befestigungsmaterial sowie zur dekorativen Veredelung verwenden.

Schwefelsäurepreis

Preis auf dem Reagenz ist einer der Gründe für seine Beliebtheit. Ein Kilogramm technische Schwefelsäure kann für nur 7 Rubel gekauft werden.

So viel verlangen beispielsweise Manager eines Unternehmens in Rostow am Don für ihre Produkte. Sie werden in 37-Kilo-Kanistern abgefüllt.

Dies ist das Standard-Containervolumen. Es gibt auch Kanister mit 35 und 36 Kilogramm.

Kaufen Sie Schwefelsäure Ein spezieller Plan, zum Beispiel ein Batterietarif, ist etwas teurer.

Für einen 36-Kilogramm-Kanister werden normalerweise 2.000 Rubel verlangt. Hier gibt es übrigens noch einen weiteren Einsatzbereich des Reagenzes.

Es ist kein Geheimnis, dass mit destilliertem Wasser verdünnte Säure ein Elektrolyt ist. Es wird nicht nur für gewöhnliche Batterien, sondern auch für Autobatterien benötigt.

Sie werden ausgetragen, weil die Schwefelsäure verbraucht wird und leichteres Wasser freigesetzt wird. Die Dichte des Elektrolyten nimmt ab und damit auch seine Effizienz.

Bei Redoxprozessen kann Schwefeldioxid sowohl Oxidationsmittel als auch Reduktionsmittel sein, da das Atom in dieser Verbindung eine mittlere Oxidationsstufe von +4 aufweist.

Wie SO 2 mit stärkeren Reduktionsmitteln reagiert, wie zum Beispiel:

SO 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 O

Wie reagiert das Reduktionsmittel SO 2 mit stärkeren Oxidationsmitteln, beispielsweise in Gegenwart eines Katalysators, mit usw.:

2SO2 + O2 = 2SO3

SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O = H 2 SO 3 + 2HCl

Quittung

1) Schwefeldioxid entsteht bei der Verbrennung von Schwefel:

2) In der Industrie wird es durch Rösten von Pyrit gewonnen:

3) Im Labor kann Schwefeldioxid gewonnen werden:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Anwendung

Schwefeldioxid wird in der Textilindustrie häufig zum Bleichen verschiedener Produkte verwendet. Darüber hinaus wird es in der Landwirtschaft zur Zerstörung schädlicher Mikroorganismen in Gewächshäusern und Kellern eingesetzt. Zur Herstellung von Schwefelsäure werden große Mengen SO 2 verwendet.

Schwefeloxid (VI) – ALSO 3 (Schwefelsäureanhydrid)

Schwefelsäureanhydrid SO 3 ist eine farblose Flüssigkeit, die sich bei Temperaturen unter 17 °C in eine weiße kristalline Masse verwandelt. Nimmt Feuchtigkeit sehr gut auf (hygroskopisch).

Chemische Eigenschaften

Säure-Base-Eigenschaften

Wie ein typisches Säureoxid, Schwefelsäureanhydrid, reagiert:

SO 3 + CaO = CaSO 4

c) mit Wasser:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Eine besondere Eigenschaft von SO 3 ist seine gute Löslichkeit in Schwefelsäure. Eine Lösung von SO 3 in Schwefelsäure wird Oleum genannt.

Bildung von Oleum: H 2 SO 4 + N SO 3 = H 2 SO 4 ∙ N SO 3

Redox-Eigenschaften

Schwefeloxid (VI) zeichnet sich durch starke oxidierende Eigenschaften aus (normalerweise reduziert zu SO 2):

3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O

Erhalt und Verwendung

Schwefelsäureanhydrid entsteht durch Oxidation von Schwefeldioxid:

2SO2 + O2 = 2SO3

In seiner reinen Form hat Schwefelsäureanhydrid keine praktische Bedeutung. Es fällt als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Schwefelsäure an.

H2SO4

Schwefelsäure wird erstmals bei arabischen und europäischen Alchemisten erwähnt. Es wurde durch Kalzinieren von Eisensulfat (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) in Luft erhalten: 2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 oder eine Mischung mit: 6KNO 3 + 5S = 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2, und die freigesetzten Schwefelsäureanhydriddämpfe kondensierten. Sie nahmen Feuchtigkeit auf und verwandelten sich in Oleum. Je nach Herstellungsmethode wurde H 2 SO 4 Vitriolöl oder Schwefelöl genannt. Im Jahr 1595 stellte der Alchemist Andreas Liebavius ​​die Identität beider Stoffe fest.

Vitriolöl war lange Zeit nicht weit verbreitet. Das Interesse daran nahm im 18. Jahrhundert stark zu. Das Verfahren zur Gewinnung von Indigokarmin, einem stabilen blauen Farbstoff, aus Indigo wurde entdeckt. Die erste Fabrik zur Herstellung von Schwefelsäure wurde 1736 in der Nähe von London gegründet. Der Prozess wurde in Bleikammern durchgeführt, auf deren Boden Wasser gegossen wurde. Im oberen Teil der Kammer wurde eine geschmolzene Mischung aus Salpeter und Schwefel verbrannt und anschließend Luft eingeleitet. Der Vorgang wurde wiederholt, bis sich am Boden des Behälters eine Säure der erforderlichen Konzentration gebildet hatte.

Im 19. Jahrhundert Die Methode wurde verbessert: Anstelle von Salpeter begann man, Salpetersäure zu verwenden (sie ergibt sich, wenn sie in der Kammer zersetzt wird). Um nitrose Gase in das System zurückzuführen, wurden spezielle Türme gebaut, die dem gesamten Verfahren den Namen „Turmverfahren“ gaben. Noch heute gibt es Fabriken, die nach der Turmbauweise arbeiten.

Schwefelsäure ist eine schwere ölige Flüssigkeit, farb- und geruchlos, hygroskopisch; löst sich gut in Wasser auf. Beim Auflösen von konzentrierter Schwefelsäure in Wasser wird viel Wärme freigesetzt, daher muss diese vorsichtig in das Wasser gegossen werden (und nicht umgekehrt!) und die Lösung gemischt werden.

Eine Lösung von Schwefelsäure in Wasser mit einem H 2 SO 4-Gehalt von weniger als 70 % wird üblicherweise als verdünnte Schwefelsäure bezeichnet, eine Lösung von mehr als 70 % als konzentrierte Schwefelsäure.

Chemische Eigenschaften

Säure-Base-Eigenschaften

Verdünnte Schwefelsäure weist alle charakteristischen Eigenschaften starker Säuren auf. Sie reagiert:

H 2 SO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Der Prozess der Wechselwirkung von Ba 2+ -Ionen mit SO 4 2+ -Sulfationen führt zur Bildung eines weißen unlöslichen Niederschlags BaSO 4 . Das qualitative Reaktion auf Sulfationen.

Redox-Eigenschaften

In verdünnter H 2 SO 4 sind die Oxidationsmittel H + -Ionen und in konzentrierter H 2 SO 4 sind die Oxidationsmittel SO 4 2+ Sulfationen. SO 4 2+-Ionen sind stärkere Oxidationsmittel als H +-Ionen (siehe Diagramm).

IN verdünnte Schwefelsäure Metalle, die in der elektrochemischen Spannungsreihe stehen, werden gelöst zu Wasserstoff. Dabei entstehen Metallsulfate und es wird freigesetzt:

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

Metalle, die in der elektrochemischen Spannungsreihe nach Wasserstoff stehen, reagieren nicht mit verdünnter Schwefelsäure:

Cu + H 2 SO 4 ≠

Konzentrierte Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel, insbesondere wenn es erhitzt wird. Es oxidiert viele und einige organische Substanzen.

Wenn konzentrierte Schwefelsäure mit Metallen interagiert, die in der elektrochemischen Spannungsreihe nach Wasserstoff stehen (Cu, Ag, Hg), entstehen Metallsulfate sowie das Reduktionsprodukt der Schwefelsäure – SO 2.

Mit aktiveren Metallen (Zn, Al, Mg) kann konzentrierte Schwefelsäure zu freier Schwefelsäure reduziert werden. Wenn beispielsweise Schwefelsäure mit reagiert, können je nach Konzentration der Säure gleichzeitig verschiedene Reduktionsprodukte der Schwefelsäure – SO 2, S, H 2 S – gebildet werden:

Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

In der Kälte passiviert konzentrierte Schwefelsäure beispielsweise einige Metalle und wird daher in Eisentanks transportiert:

Fe + H 2 SO 4 ≠

Konzentrierte Schwefelsäure oxidiert einige Nichtmetalle (usw.) und reduziert sie zu Schwefeloxid (IV) SO 2:

S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O

Erhalt und Verwendung

In der Industrie wird Schwefelsäure im Kontaktverfahren hergestellt. Der Beschaffungsprozess erfolgt in drei Schritten:

1. Gewinnung von SO 2 durch Rösten von Pyrit:

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

1. Oxidation von SO 2 zu SO 3 in Gegenwart eines Katalysators – Vanadium (V)-Oxid:

2SO2 + O2 = 2SO3

1. Auflösung von SO 3 in Schwefelsäure:

H2SO4+ N SO 3 = H 2 SO 4 ∙ N SO 3

Das entstehende Oleum wird in Eisentanks transportiert. Aus Oleum wird durch Zugabe zu Wasser Schwefelsäure in der erforderlichen Konzentration gewonnen. Dies kann durch das Diagramm ausgedrückt werden:

H2SO4∙ N SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Schwefelsäure findet vielfältige Anwendungen in den unterschiedlichsten Bereichen der Volkswirtschaft. Es wird zur Trocknung von Gasen, zur Herstellung anderer Säuren, zur Herstellung von Düngemitteln, verschiedenen Farbstoffen und Medikamenten verwendet.

Schwefelsäuresalze

Die meisten Sulfate sind in Wasser gut löslich (CaSO 4 ist leicht löslich, PbSO 4 ist noch weniger löslich und BaSO 4 ist praktisch unlöslich). Einige kristallwasserhaltige Sulfate werden Vitriole genannt:

CuSO 4 ∙ 5H 2 O Kupfersulfat

FeSO 4 ∙ 7H 2 O Eisensulfat

Jeder hat Salze der Schwefelsäure. Ihr Verhältnis zur Wärme ist besonders.

Sulfate aktiver Metalle (,) zersetzen sich selbst bei 1000 °C nicht, während andere (Cu, Al, Fe) bei leichter Erwärmung in Metalloxid und SO 3 zerfallen:

CuSO 4 = CuO + SO 3

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*Bei dem Aufnahmebild handelt es sich um ein Foto von Kupfersulfat

Schwefelsäure (H2SO4) ist eine der ätzendsten Säuren und gefährlichsten Reagenzien, die der Mensch kennt, insbesondere in konzentrierter Form. Chemisch reine Schwefelsäure ist eine schwere, giftige Flüssigkeit mit öliger Konsistenz, geruchlos und farblos. Es wird durch Kontaktoxidation von Schwefeldioxid (SO2) gewonnen.

Bei einer Temperatur von + 10,5 °C verwandelt sich Schwefelsäure in eine gefrorene glasige kristalline Masse, die wie ein Schwamm gierig Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnimmt. In Industrie und Chemie ist Schwefelsäure eine der wichtigsten chemischen Verbindungen und nimmt gemessen an der Produktionsmenge in Tonnen eine Spitzenstellung ein. Aus diesem Grund wird Schwefelsäure als „Blut der Chemie“ bezeichnet. Mit Hilfe von Schwefelsäure werden Düngemittel, Medikamente, andere Säuren, große Mengen an Düngemitteln und vieles mehr gewonnen.

Grundlegende physikalische und chemische Eigenschaften von Schwefelsäure

1. Schwefelsäure in reiner Form (Formel H2SO4) ist bei einer Konzentration von 100 % eine farblose, dickflüssige Flüssigkeit. Die wichtigste Eigenschaft von H2SO4 ist seine hohe Hygroskopizität – die Fähigkeit, Wasser aus der Luft zu entfernen. Dieser Prozess geht mit einer großflächigen Wärmefreisetzung einher.
2. H2SO4 ist eine starke Säure.
3. Schwefelsäure wird Monohydrat genannt – sie enthält 1 Mol H2O (Wasser) pro 1 Mol SO3. Aufgrund seiner beeindruckenden hygroskopischen Eigenschaften wird es zur Entfeuchtung von Gasen eingesetzt.
4. Siedepunkt – 330 °C. Dabei zerfällt die Säure in SO3 und Wasser. Dichte – 1,84. Schmelzpunkt – 10,3 °C/.
5. Konzentrierte Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel. Um eine Redoxreaktion auszulösen, muss die Säure erhitzt werden. Das Ergebnis der Reaktion ist SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. Je nach Konzentration reagiert Schwefelsäure unterschiedlich mit Metallen. Schwefelsäure ist in verdünntem Zustand in der Lage, alle Metalle zu oxidieren, die in der Spannungsreihe vor Wasserstoff stehen. Die Ausnahme ist die Oxidationsbeständigste. Verdünnte Schwefelsäure reagiert mit Salzen, Basen, amphoteren und basischen Oxiden. Konzentrierte Schwefelsäure ist in der Lage, alle Metalle in der Spannungsreihe, einschließlich Silber, zu oxidieren.
7. Schwefelsäure bildet zwei Arten von Salzen: saure (das sind Hydrosulfate) und intermediäre (Sulfate)
8. H2SO4 reagiert aktiv mit organischen Substanzen und Nichtmetallen und kann einige davon in Kohle umwandeln.
9. Schwefelsäureanhydrit löst sich gut in H2SO4, und in diesem Fall entsteht Oleum – eine Lösung von SO3 in Schwefelsäure. Äußerlich sieht es so aus: Rauchende Schwefelsäure, Freisetzung von Schwefelsäureanhydrit.
10. Schwefelsäure in wässrigen Lösungen ist eine starke zweibasige Säure, und wenn sie Wasser zugesetzt wird, wird eine große Menge Wärme freigesetzt. Bei der Herstellung verdünnter H2SO4-Lösungen aus konzentrierten Lösungen ist es notwendig, dem Wasser in einem kleinen Strahl eine schwerere Säure zuzusetzen, und nicht umgekehrt. Dies geschieht, um zu verhindern, dass das Wasser kocht und die Säure verspritzt.

Konzentrierte und verdünnte Schwefelsäuren

Konzentrierte Schwefelsäurelösungen umfassen Lösungen ab 40 %, die Silber oder Palladium lösen können.

Verdünnte Schwefelsäure umfasst Lösungen, deren Konzentration weniger als 40 % beträgt. Dies sind keine so aktiven Lösungen, aber sie können mit Messing und Kupfer reagieren.

Herstellung von Schwefelsäure

Die industrielle Produktion von Schwefelsäure begann im 15. Jahrhundert, damals wurde sie jedoch „Bratöl“ genannt. Verbrauchte die frühere Menschheit nur ein paar Dutzend Liter Schwefelsäure, so geht die Rechnung in der modernen Welt auf Millionen Tonnen pro Jahr.

Die Herstellung von Schwefelsäure erfolgt industriell und es gibt drei davon:

1. Kontaktmöglichkeit.
2. Nitrose-Methode
3. Andere Methoden

Lassen Sie uns ausführlich über jeden von ihnen sprechen.

Kontaktherstellungsmethode

Die Kontaktherstellungsmethode ist die gebräuchlichste und führt folgende Aufgaben aus:

• Das Ergebnis ist ein Produkt, das die Bedürfnisse einer möglichst großen Anzahl von Verbrauchern befriedigt.
• Bei der Produktion werden Umweltschäden reduziert.

Beim Kontaktverfahren werden folgende Stoffe als Rohstoffe verwendet:

• Pyrit (Schwefelpyrit);
• Schwefel;
• Vanadiumoxid (diese Substanz wirkt als Katalysator);
• Schwefelwasserstoff;
• Sulfide verschiedener Metalle.

Vor Beginn des Produktionsprozesses werden die Rohstoffe vorbereitet. In speziellen Brechanlagen wird zunächst Pyrit zerkleinert, was durch Vergrößerung der Kontaktfläche der Wirkstoffe eine Beschleunigung der Reaktion ermöglicht. Pyrit wird einer Reinigung unterzogen: Es wird in große Wasserbehälter abgesenkt, wobei Abraumgestein und alle Arten von Verunreinigungen an die Oberfläche schwimmen. Am Ende des Prozesses werden sie entfernt.

Der Produktionsteil ist in mehrere Phasen unterteilt:

1. Nach dem Zerkleinern wird der Pyrit gereinigt und zum Ofen geschickt, wo er bei Temperaturen bis zu 800 °C gebrannt wird. Nach dem Gegenstromprinzip wird der Kammer Luft von unten zugeführt und sorgt so für einen Schwebezustand des Pyrits. Heutzutage dauert dieser Vorgang einige Sekunden, früher dauerte das Auslösen jedoch mehrere Stunden. Beim Röstprozess fallen Abfälle in Form von Eisenoxid an, die entfernt und anschließend der metallurgischen Industrie zugeführt werden. Beim Brennen werden Wasserdampf, O2- und SO2-Gase freigesetzt. Wenn die Reinigung von Wasserdampf und winzigen Verunreinigungen abgeschlossen ist, werden reines Schwefeloxid und Sauerstoff erhalten.
2. In der zweiten Stufe findet eine exotherme Reaktion unter Druck unter Verwendung eines Vanadiumkatalysators statt. Die Reaktion beginnt, wenn die Temperatur 420 °C erreicht, sie kann jedoch zur Steigerung der Effizienz auf 550 °C erhöht werden. Während der Reaktion findet eine katalytische Oxidation statt und SO2 wird zu SO3.
3. Die Essenz der dritten Produktionsstufe ist wie folgt: Absorption von SO3 in einem Absorptionsturm, wobei Oleum H2SO4 entsteht. In dieser Form wird H2SO4 in spezielle Behälter abgefüllt (es reagiert nicht mit Stahl) und steht für den Endverbraucher bereit.

Bei der Produktion entsteht, wie oben erwähnt, viel Wärmeenergie, die zu Heizzwecken genutzt wird. Viele Schwefelsäureanlagen installieren Dampfturbinen, die den freigesetzten Dampf zur Erzeugung zusätzlicher Elektrizität nutzen.

Salpetriges Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure

Trotz der Vorteile der Kontaktproduktionsmethode, die konzentriertere und reinere Schwefelsäure und Oleum produziert, wird mit der salpetrigen Methode eine ganze Menge H2SO4 produziert. Insbesondere bei Superphosphatanlagen.

Ausgangsstoff für die Herstellung von H2SO4 ist sowohl beim Kontakt- als auch beim Nitroseverfahren Schwefeldioxid. Es wird speziell für diese Zwecke durch Verbrennen von Schwefel oder Rösten von Schwefelmetallen gewonnen.

Bei der Verarbeitung von Schwefeldioxid zu schwefeliger Säure erfolgt die Oxidation von Schwefeldioxid und die Zugabe von Wasser. Die Formel sieht so aus:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Schwefeldioxid reagiert jedoch nicht direkt mit Sauerstoff, daher wird Schwefeldioxid bei der Lachgasmethode unter Verwendung von Stickoxiden oxidiert. Höhere Stickoxide (die Rede ist von Stickstoffdioxid NO2, Stickstofftrioxid NO3) werden dabei zu Stickoxid NO reduziert, das anschließend durch Sauerstoff wieder zu höheren Oxiden oxidiert wird.

Die Herstellung von Schwefelsäure nach der salpetrigen Methode wird technisch auf zwei Arten formalisiert:

• Kammer.
• Turm.

Die Lachgasmethode hat eine Reihe von Vor- und Nachteilen.

Nachteile der Lachgasmethode:

• Das Ergebnis ist 75 %ige Schwefelsäure.
• Die Produktqualität ist gering.
• Unvollständige Rückführung der Stickoxide (Zugabe von HNO3). Ihre Emissionen sind schädlich.
• Die Säure enthält Eisen, Stickoxide und andere Verunreinigungen.

Vorteile der Lachgasmethode:

• Die Kosten des Prozesses sind geringer.
• Möglichkeit des SO2-Recyclings zu 100 %.
• Einfachheit des Hardware-Designs.

Wichtigste russische Schwefelsäureanlagen

Die jährliche Produktion von H2SO4 in unserem Land liegt im sechsstelligen Bereich – etwa 10 Millionen Tonnen. Die führenden Hersteller von Schwefelsäure in Russland sind Unternehmen, die darüber hinaus die Hauptabnehmer von Schwefelsäure sind. Es handelt sich um Unternehmen, deren Tätigkeitsfeld die Herstellung von Mineraldüngern ist. Zum Beispiel „Balakovo-Mineraldünger“, „Ammophos“.

Auf der Krim, in Armyansk, ist der größte Titandioxidproduzent Osteuropas, Crimean Titan, tätig. Darüber hinaus produziert die Anlage Schwefelsäure, Mineraldünger, Eisensulfat usw.

Viele Fabriken produzieren verschiedene Arten von Schwefelsäure. Beispielsweise wird Batterieschwefelsäure hergestellt von: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom usw.

Oleum wird von UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez PA usw. hergestellt.

Schwefelsäure von besonderer Reinheit wird von OHC Shchekinoazot, Component-Reaktiv hergestellt.

Verbrauchte Schwefelsäure kann in den Werken ZSS und HaloPolymer Kirovo-Chepetsk erworben werden.

Hersteller technischer Schwefelsäure sind Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Zinc Plant, Electrozinc usw.

Aufgrund der Tatsache, dass Pyrit der Hauptrohstoff bei der Herstellung von H2SO4 ist und dies eine Verschwendung von Anreicherungsunternehmen ist, sind seine Lieferanten die Anreicherungsfabriken Norilsk und Talnach.

Die weltweit führenden Positionen in der H2SO4-Produktion nehmen die USA und China mit 30 bzw. 60 Millionen Tonnen ein.

Anwendungsbereich von Schwefelsäure

Die Welt verbraucht jährlich etwa 200 Millionen Tonnen H2SO4, aus denen verschiedenste Produkte hergestellt werden. Schwefelsäure nimmt zu Recht den Spitzenplatz unter anderen Säuren ein, wenn es um den Umfang der industriellen Nutzung geht.

Wie Sie bereits wissen, ist Schwefelsäure eines der wichtigsten Produkte der chemischen Industrie, daher ist der Anwendungsbereich von Schwefelsäure recht groß. Die Haupteinsatzgebiete von H2SO4 sind folgende:

• Schwefelsäure wird in enormen Mengen zur Herstellung von Mineraldüngern eingesetzt und verbraucht dabei etwa 40 % der Gesamttonnage. Aus diesem Grund werden Fabriken, die H2SO4 produzieren, neben Fabriken gebaut, die Düngemittel produzieren. Dies sind Ammoniumsulfat, Superphosphat usw. Bei ihrer Herstellung wird Schwefelsäure in reiner Form (100 % Konzentration) verwendet. Um eine Tonne Ammophos oder Superphosphat herzustellen, werden 600 Liter H2SO4 benötigt. Diese Düngemittel werden in den meisten Fällen in der Landwirtschaft eingesetzt.
• H2SO4 wird zur Herstellung von Sprengstoffen verwendet.
• Reinigung von Erdölprodukten. Um Kerosin, Benzin und Mineralöle zu gewinnen, ist eine Reinigung der Kohlenwasserstoffe erforderlich, die mit Schwefelsäure erfolgt. Bei der Raffinierung von Öl zur Reinigung von Kohlenwasserstoffen „verbraucht“ diese Industrie bis zu 30 % der weltweiten Tonnage an H2SO4. Darüber hinaus wird die Oktanzahl des Kraftstoffs mit Schwefelsäure erhöht und Bohrlöcher bei der Ölförderung behandelt.
• In der metallurgischen Industrie. Schwefelsäure wird in der Metallurgie zum Entfernen von Zunder und Rost von Drähten und Blechen sowie zur Wiederherstellung von Aluminium bei der Herstellung von Nichteisenmetallen verwendet. Vor der Beschichtung von Metalloberflächen mit Kupfer, Chrom oder Nickel wird die Oberfläche mit Schwefelsäure geätzt.
• Bei der Herstellung von Arzneimitteln.
• Bei der Herstellung von Farben.
• In der chemischen Industrie. H2SO4 wird bei der Herstellung von Waschmitteln, Ethylen, Insektiziden usw. verwendet und ohne H2SO4 sind diese Prozesse nicht möglich.
• Zur Herstellung anderer bekannter Säuren, organischer und anorganischer Verbindungen für industrielle Zwecke.

Salze der Schwefelsäure und ihre Verwendung

Die wichtigsten Salze der Schwefelsäure:

• Glaubersalz Na2SO4 · 10H2O (kristallines Natriumsulfat). Der Anwendungsbereich ist recht umfangreich: die Herstellung von Glas, Soda, in der Veterinärmedizin und Medizin.
• Bariumsulfat BaSO4 wird bei der Herstellung von Gummi, Papier und weißer Mineralfarbe verwendet. Darüber hinaus ist es in der Medizin zur Durchleuchtung des Magens unverzichtbar. Für diesen Eingriff wird daraus „Bariumbrei“ hergestellt.
• Calciumsulfat CaSO4. In der Natur kommt es in Form von Gips CaSO4 · 2H2O und Anhydrit CaSO4 vor. Gips CaSO4 · 2H2O und Calciumsulfat werden in der Medizin und im Bauwesen verwendet. Wenn Gips auf eine Temperatur von 150–170 °C erhitzt wird, kommt es zu einer teilweisen Austrocknung, wodurch verbrannter Gips entsteht, der bei uns als Alabaster bekannt ist. Durch das Mischen von Alabaster mit Wasser bis zur Konsistenz eines Teiges härtet die Masse schnell aus und verwandelt sich in eine Art Stein. Diese Eigenschaft des Alabasters wird im Bauwesen aktiv genutzt: Daraus werden Abgüsse und Gussformen hergestellt. Bei Putzarbeiten ist Alabaster als Bindemittel unverzichtbar. Patienten in Traumaabteilungen erhalten spezielle fixierende Hartverbände – sie werden auf Alabasterbasis hergestellt.
• Eisensulfat FeSO4 · 7H2O wird zur Herstellung von Tinte, zum Imprägnieren von Holz und auch in der Landwirtschaft zur Schädlingsbekämpfung verwendet.
• Alaun KCr(SO4)2 · 12H2O, KAl(SO4)2 · 12H2O usw. werden bei der Herstellung von Farben und in der Lederindustrie (Ledergerbung) verwendet.
• Viele von Ihnen kennen Kupfersulfat CuSO4 · 5H2O aus erster Hand. Dies ist ein aktiver Helfer in der Landwirtschaft im Kampf gegen Pflanzenkrankheiten und Schädlinge – Getreide wird mit einer wässrigen Lösung von CuSO4 · 5H2O behandelt und auf Pflanzen gesprüht. Es wird auch zur Herstellung einiger Mineralfarben verwendet. Und im Alltag wird es verwendet, um Schimmel von Wänden zu entfernen.
• Aluminiumsulfat – wird in der Zellstoff- und Papierindustrie verwendet.

In Bleibatterien wird Schwefelsäure in verdünnter Form als Elektrolyt verwendet. Darüber hinaus wird es zur Herstellung von Wasch- und Düngemitteln verwendet. Aber in den meisten Fällen liegt es in Form von Oleum vor – das ist eine Lösung von SO3 in H2SO4 (Sie können auch andere Oleumformeln finden).

Erstaunliche Tatsache! Oleum ist chemisch aktiver als konzentrierte Schwefelsäure, reagiert aber trotzdem nicht mit Stahl! Aus diesem Grund ist es leichter zu transportieren als Schwefelsäure selbst.

Der Einsatzbereich der „Königin der Säuren“ ist wirklich groß und es ist schwierig, über alle Einsatzmöglichkeiten in der Industrie zu sprechen. Es wird auch als Emulgator in der Lebensmittelindustrie, zur Wasserreinigung, bei der Synthese von Sprengstoffen und für viele andere Zwecke verwendet.

Die Geschichte der Schwefelsäure

Wer von uns hat nicht schon einmal von Kupfersulfat gehört? So wurde es bereits in der Antike untersucht, und in einigen Werken zu Beginn der neuen Ära diskutierten Wissenschaftler den Ursprung von Vitriol und seine Eigenschaften. Vitriol wurde vom griechischen Arzt Dioskurides und dem römischen Naturforscher Plinius dem Älteren untersucht und in ihren Werken schrieben sie über die von ihnen durchgeführten Experimente. Für medizinische Zwecke verwendete der antike Arzt Ibn Sina verschiedene Vitriol-Substanzen. Wie Vitriol in der Metallurgie verwendet wurde, wurde in den Werken des Alchemisten des antiken Griechenlands Zosimas von Panopolis diskutiert.

Der erste Weg, Schwefelsäure zu gewinnen, ist das Erhitzen von Kaliumalaun, und es gibt Informationen darüber in der alchemistischen Literatur des 13. Jahrhunderts. Zu dieser Zeit waren den Alchemisten die Zusammensetzung von Alaun und die Essenz des Prozesses unbekannt, doch bereits im 15. Jahrhundert begann man, die chemische Synthese von Schwefelsäure gezielt zu untersuchen. Der Prozess war wie folgt: Alchemisten behandelten eine Mischung aus Schwefel und Antimon(III)-sulfid Sb2S3 durch Erhitzen mit Salpetersäure.

Im Mittelalter wurde Schwefelsäure in Europa „Vitriolöl“ genannt, doch dann änderte sich der Name in Vitriolsäure.

Im 17. Jahrhundert gewann Johann Glauber Schwefelsäure durch Verbrennen von Kaliumnitrat und natürlichem Schwefel in Gegenwart von Wasserdampf. Durch die Oxidation von Schwefel mit Salpeter entstand Schwefeloxid, das mit Wasserdampf reagierte und eine Flüssigkeit mit öliger Konsistenz entstand. Dabei handelte es sich um Vitriolöl, und dieser Name für Schwefelsäure existiert noch heute.

In den dreißiger Jahren des 18. Jahrhunderts nutzte ein Apotheker aus London, Ward Joshua, diese Reaktion zur industriellen Herstellung von Schwefelsäure, doch im Mittelalter war ihr Verbrauch auf mehrere zehn Kilogramm beschränkt. Der Anwendungsbereich war eng: für alchemistische Experimente, die Reinigung von Edelmetallen und in der Pharmazie. Konzentrierte Schwefelsäure in kleinen Mengen wurde bei der Herstellung spezieller Streichhölzer verwendet, die Bertholitsalz enthielten.

Vitriolsäure tauchte in Russland erst im 17. Jahrhundert auf.

In Birmingham, England, adaptierte John Roebuck 1746 die oben beschriebene Methode zur Herstellung von Schwefelsäure und startete die Produktion. Gleichzeitig verwendete er langlebige große Bleikammern, die günstiger waren als Glasbehälter.

Dieses Verfahren hielt fast 200 Jahre lang seine Stellung in der Industrie und 65 %ige Schwefelsäure wurde in Kammern gewonnen.

Nach einiger Zeit verbesserten der englische Glover und der französische Chemiker Gay-Lussac das Verfahren selbst und es wurde Schwefelsäure mit einer Konzentration von 78 % gewonnen. Für die Herstellung beispielsweise von Farbstoffen war eine solche Säure jedoch nicht geeignet.

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden neue Methoden zur Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefelsäureanhydrid entdeckt.

Dies geschah zunächst mit Stickoxiden, später kam Platin als Katalysator zum Einsatz. Diese beiden Methoden zur Oxidation von Schwefeldioxid wurden weiter verbessert. Als Kontaktverfahren wurde die Oxidation von Schwefeldioxid an Platin und anderen Katalysatoren bekannt. Und die Oxidation dieses Gases mit Stickoxiden wird als salpetrige Methode zur Herstellung von Schwefelsäure bezeichnet.

Erst 1831 patentierte der britische Essigsäurehändler Peregrine Philips ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Schwefeloxid (VI) und konzentrierter Schwefelsäure, das heute weltweit als Kontaktverfahren zu seiner Herstellung bekannt ist.

Die Produktion von Superphosphat begann im Jahr 1864.

In den achtziger Jahren des neunzehnten Jahrhunderts erreichte die Produktion von Schwefelsäure in Europa eine Million Tonnen. Die Hauptproduzenten waren Deutschland und England, die 72 % der gesamten Schwefelsäuremenge der Welt produzierten.

Der Transport von Schwefelsäure ist ein arbeitsintensives und verantwortungsvolles Unterfangen.

Schwefelsäure gehört zur Klasse der gefährlichen Chemikalien und verursacht bei Hautkontakt schwere Verätzungen. Darüber hinaus kann es beim Menschen zu einer chemischen Vergiftung führen. Wenn beim Transport bestimmte Regeln nicht beachtet werden, kann Schwefelsäure aufgrund ihrer Explosivität große Schäden für Mensch und Umwelt verursachen.

Schwefelsäure wird der Gefahrenklasse 8 zugeordnet und muss von speziell ausgebildeten und geschulten Fachkräften transportiert werden. Eine wichtige Voraussetzung für die Lieferung von Schwefelsäure ist die Einhaltung speziell entwickelter Regeln für den Transport gefährlicher Güter.

Der Straßentransport erfolgt nach folgenden Regeln:

1. Für den Transport werden spezielle Behälter aus einer speziellen Stahllegierung hergestellt, die nicht mit Schwefelsäure oder Titan reagiert. Solche Behälter oxidieren nicht. Gefährliche Schwefelsäure wird in speziellen Schwefelsäure-Chemikalientanks transportiert. Sie unterscheiden sich im Design und werden je nach Art der Schwefelsäure für den Transport ausgewählt.
2. Beim Transport von rauchender Säure werden spezielle isotherme Thermosbehälter verwendet, in denen das erforderliche Temperaturregime aufrechterhalten wird, um die chemischen Eigenschaften der Säure zu erhalten.
3. Wird gewöhnliche Säure transportiert, wird ein Schwefelsäuretank gewählt.
4. Der Transport von Schwefelsäure auf der Straße, z. B. rauchend, wasserfrei, konzentriert, für Batterien und Handschuhe, erfolgt in speziellen Behältern: Tanks, Fässern, Containern.
5. Der Transport gefährlicher Güter darf nur von Fahrern durchgeführt werden, die über ein ADR-Zertifikat verfügen.
6. Die Reisezeit unterliegt keinen Einschränkungen, da Sie während der Beförderung die zulässige Geschwindigkeit strikt einhalten müssen.
7. Während des Transports wird eine spezielle Route gebaut, die an Orten mit großen Menschenansammlungen und Produktionsanlagen vorbeiführen soll.
8. Der Transport muss mit besonderen Kennzeichnungen und Gefahrenschildern versehen sein.

Gefährliche Eigenschaften von Schwefelsäure für den Menschen

Schwefelsäure stellt eine erhöhte Gefahr für den menschlichen Körper dar. Seine toxische Wirkung tritt nicht nur bei direktem Hautkontakt auf, sondern auch beim Einatmen seiner Dämpfe, wenn Schwefeldioxid freigesetzt wird. Zu den gefährlichen Auswirkungen gehören:

• Atmungssystem;
• Haut;
• Schleimhäute.

Eine Vergiftung des Körpers kann durch Arsen verstärkt werden, das häufig in Schwefelsäure enthalten ist.

Wichtig! Wie Sie wissen, kommt es zu schweren Verbrennungen, wenn Säure mit der Haut in Berührung kommt. Eine Vergiftung durch Schwefelsäuredämpfe ist nicht weniger gefährlich. Die sichere Dosis Schwefelsäure in der Luft beträgt nur 0,3 mg pro Quadratmeter.

Gelangt Schwefelsäure auf die Schleimhäute oder die Haut, kommt es zu schweren Verbrennungen, die nicht gut abheilen. Wenn die Verbrennung erheblich ist, entwickelt das Opfer eine Verbrennungskrankheit, die sogar zum Tod führen kann, wenn nicht rechtzeitig qualifizierte medizinische Versorgung geleistet wird.

Wichtig! Für einen Erwachsenen beträgt die tödliche Schwefelsäuredosis nur 0,18 cm pro 1 Liter.

Natürlich ist es problematisch, die toxische Wirkung von Säure im Alltag zu „erleben“. Am häufigsten kommt es zu einer Säurevergiftung aufgrund der Vernachlässigung der Arbeitsschutzmaßnahmen beim Arbeiten mit der Lösung.

Durch technische Probleme am Arbeitsplatz oder Fahrlässigkeit kann es zu Massenvergiftungen mit Schwefelsäuredämpfen kommen, die zu einer massiven Freisetzung in die Atmosphäre führen. Um solche Situationen zu verhindern, sind spezielle Dienste tätig, deren Aufgabe es ist, den Betrieb der Produktion zu überwachen, in der gefährliche Säure verwendet wird.

Welche Symptome werden bei einer Schwefelsäurevergiftung beobachtet?

Wenn die Säure eingenommen wurde:

• Schmerzen im Bereich der Verdauungsorgane.
• Übelkeit und Erbrechen.
• Abnormaler Stuhlgang als Folge schwerer Darmerkrankungen.
• Starke Speichelsekretion.
• Aufgrund toxischer Wirkungen auf die Nieren verfärbt sich der Urin rötlich.
• Schwellung des Kehlkopfes und des Rachens. Es kommt zu pfeifender Atmung und Heiserkeit. Dies kann durch Ersticken tödlich sein.
• Auf dem Zahnfleisch entstehen braune Flecken.
• Die Haut wird blau.

Bei einer Hautverbrennung können alle mit einer Verbrennungserkrankung verbundenen Komplikationen auftreten.

Bei einer Dampfvergiftung ergibt sich folgendes Bild:

• Brennen der Augenschleimhaut.
• Nasenbluten.
• Verbrennung der Schleimhäute der Atemwege. In diesem Fall verspürt das Opfer starke Schmerzen.
• Schwellung des Kehlkopfes mit Erstickungserscheinungen (Sauerstoffmangel, Blaufärbung der Haut).
• Bei schwerer Vergiftung kann es zu Übelkeit und Erbrechen kommen.

Es ist wichtig zu wissen! Eine Säurevergiftung nach dem Verschlucken ist viel gefährlicher als eine Vergiftung durch das Einatmen von Dämpfen.

Erste Hilfe und Therapieverfahren bei Schwefelsäureverletzungen

Bei Kontakt mit Schwefelsäure wie folgt vorgehen:

• Rufen Sie zunächst einen Krankenwagen. Wenn Flüssigkeit eindringt, spülen Sie den Magen mit warmem Wasser aus. Danach müssen Sie 100 Gramm Sonnenblumen- oder Olivenöl in kleinen Schlucken trinken. Zusätzlich sollten Sie ein Stück Eis schlucken, Milch oder gebrannte Magnesia trinken. Dies muss getan werden, um die Schwefelsäurekonzentration zu reduzieren und den Zustand des Menschen zu lindern.
• Wenn Säure in Ihre Augen gelangt, müssen Sie diese mit fließendem Wasser ausspülen und anschließend eine Lösung aus Dicain und Novocain auf die Augen träufeln.
• Wenn Säure auf die Haut gelangt, spülen Sie die verbrannte Stelle gut unter fließendem Wasser ab und legen Sie einen Verband mit Soda an. Sie müssen etwa 10-15 Minuten lang spülen.
• Bei einer Dampfvergiftung müssen Sie an die frische Luft gehen und die betroffenen Schleimhäute so schnell wie möglich mit Wasser spülen.

Im Krankenhaus hängt die Behandlung vom Bereich der Verbrennung und dem Grad der Vergiftung ab. Eine Schmerzlinderung erfolgt nur mit Novocain. Um die Entwicklung einer Infektion im betroffenen Bereich zu vermeiden, erhält der Patient eine Antibiotikatherapie.

Bei Magenblutungen wird Plasma oder eine Bluttransfusion verabreicht. Die Blutungsquelle kann operativ beseitigt werden.

1. Schwefelsäure kommt in der Natur in 100 % reiner Form vor. In Italien, Sizilien, im Toten Meer kann man beispielsweise ein einzigartiges Phänomen beobachten – Schwefelsäure sickert direkt vom Boden! Was passiert, ist Folgendes: Pyrit aus der Erdkruste dient in diesem Fall als Rohstoff für seine Entstehung. Dieser Ort wird auch der See des Todes genannt, und sogar Insekten haben Angst, in seine Nähe zu fliegen!
2. Nach großen Vulkanausbrüchen finden sich oft Tröpfchen von Schwefelsäure in der Erdatmosphäre, und in solchen Fällen kann der Übeltäter negative Folgen für die Umwelt haben und schwere Klimaveränderungen auslösen.
3. Schwefelsäure ist ein aktives Wasserabsorptionsmittel und wird daher als Gastrocknungsmittel verwendet. Um das Beschlagen von Innenfenstern zu verhindern, wurde diese Säure früher in Gläser abgefüllt und zwischen die Glasscheiben der Fensteröffnungen gestellt.
4. Schwefelsäure ist die Hauptursache für sauren Regen. Die Hauptursache für sauren Regen ist die Luftverschmutzung durch Schwefeldioxid, das in Wasser gelöst Schwefelsäure bildet. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wiederum wird Schwefeldioxid freigesetzt. Im in den letzten Jahren untersuchten sauren Regen ist der Gehalt an Salpetersäure gestiegen. Der Grund für dieses Phänomen ist die Reduzierung der Schwefeldioxidemissionen. Dennoch bleibt Schwefelsäure die Hauptursache für sauren Regen.

Wir bieten Ihnen eine Videoauswahl interessanter Experimente mit Schwefelsäure.

Betrachten wir die Reaktion von Schwefelsäure, wenn sie in Zucker gegossen wird. In den ersten Sekunden, in denen Schwefelsäure mit Zucker in den Kolben gelangt, wird die Mischung dunkler. Nach einigen Sekunden wird die Substanz schwarz. Dann passiert das Interessanteste. Die Masse beginnt schnell zu wachsen und aus dem Kolben herauszuklettern. Der Ausstoß ist eine stolze Substanz, ähnlich poröser Holzkohle, 3-4 mal größer als das ursprüngliche Volumen.

Der Autor des Videos schlägt vor, die Reaktion von Coca-Cola mit Salzsäure und Schwefelsäure zu vergleichen. Beim Mischen von Coca-Cola mit Salzsäure sind keine optischen Veränderungen zu beobachten, beim Mischen mit Schwefelsäure beginnt Coca-Cola jedoch zu kochen.

Eine interessante Wechselwirkung kann beobachtet werden, wenn Schwefelsäure mit Toilettenpapier in Kontakt kommt. Toilettenpapier besteht aus Zellulose. Wenn Säure auf das Zellulosemolekül trifft, zerfällt es sofort und setzt freien Kohlenstoff frei. Eine ähnliche Verkohlung kann beobachtet werden, wenn Säure mit Holz in Kontakt kommt.

Ich gebe ein kleines Stück Kalium in einen Kolben mit konzentrierter Säure. In der ersten Sekunde wird Rauch freigesetzt, woraufhin das Metall sofort aufflammt, sich entzündet und explodiert und in Stücke zerbricht.

Im folgenden Experiment entzündet sich Schwefelsäure, wenn sie auf ein Streichholz trifft. Im zweiten Teil des Experiments wird Aluminiumfolie mit Aceton und einem Streichholz darin eingetaucht. Die Folie wird sofort erhitzt, wodurch eine große Menge Rauch freigesetzt wird und dieser sich vollständig auflöst.

Ein interessanter Effekt wird beobachtet, wenn Backpulver zu Schwefelsäure hinzugefügt wird. Das Backpulver verfärbt sich sofort gelb. Die Reaktion verläuft unter schnellem Sieden und einer Volumenzunahme.

Wir raten dringend davon ab, alle oben genannten Experimente zu Hause durchzuführen. Schwefelsäure ist eine sehr aggressive und giftige Substanz. Solche Experimente müssen in speziellen Räumen mit Zwangsbelüftung durchgeführt werden. Die bei Reaktionen mit Schwefelsäure freigesetzten Gase sind sehr giftig und können zu Schäden an den Atemwegen und zu Vergiftungen des Körpers führen. Darüber hinaus werden ähnliche Experimente mit persönlicher Schutzausrüstung für Haut und Atemwege durchgeführt. Passen Sie auf sich auf!