Sulfat turşusu: formula və kimyəvi xassələri

2024 Müəllif: Angel Austin | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 17:41

İnsana məlum olan ilk mineral turşulardan biri sulfat və ya sulfatdır. Təkcə özü deyil, onun duzlarının çoxu tikintidə, tibbdə, qida sənayesində və texniki məqsədlər üçün istifadə olunurdu. İndiyə qədər bu baxımdan heç nə dəyişməyib. Sulfat turşusunun bir sıra xüsusiyyətləri onu kimyəvi sintezdə əvəzolunmaz edir. Bundan əlavə, onun duzları gündəlik həyatın və sənayenin demək olar ki, bütün sahələrində istifadə olunur. Buna görə də, bunun nə olduğunu və təzahür edən xüsusiyyətlərin hansı xüsusiyyətləri olduğunu ətraflı nəzərdən keçirəcəyik.

Adların müxtəlifliyi

Bu maddənin çoxlu adı olmasından başlayaq. Onların arasında rasional nomenklaturaya görə formalaşanlar da var, tarixən inkişaf edənlər də. Beləliklə, bu əlaqə belə təyin olunur:

• sulfat turşusu;
• vitriol;
• sulfat turşusu;
• oleum.

"Oleum" termini bu maddə üçün o qədər də uyğun olmasa da, kükürd turşusu və daha yüksək kükürd oksidinin qarışığı olduğundan -SO_3.

Sulfat turşusu: formula və molekulyar quruluş

Kimyəvi abreviatura nöqteyi-nəzərindən bu turşunun düsturu aşağıdakı kimi yazıla bilər: H₂SO_{4. Aydındır ki, molekul iki hidrogen kationundan və 2+ yükü olan sulfat ionunun turşu qalığının anionundan ibarətdir.}

Bu halda molekulun daxilində aşağıdakı bağlar hərəkət edir:

• kükürd və oksigen arasında kovalent qütb;
• hidrogen və turşu qalığı arasında güclü qütblü kovalentdir SO_4.

6 qoşalaşmamış elektrona malik Kükürd iki oksigen atomu ilə iki qoşa bağ əmələ gətirir. Daha bir neçə ilə - subay, o da öz növbəsində hidrogenlərlə təkdir. Nəticədə, molekulun quruluşu onun kifayət qədər güclü olmasına imkan verir. Eyni zamanda, hidrogen katyonu çox hərəkətlidir və asanlıqla tərk edir, çünki kükürd və oksigen daha çox elektronegativdir. Elektron sıxlığını öz üzərinə çəkərək, hidrogeni qismən müsbət yüklə təmin edir, ayrıldıqda dolu olur. H+ olan turşu məhlulları belə əmələ gəlir.

Əgər birləşmənin tərkibindəki elementlərin oksidləşmə dərəcələrindən danışsaq, o zaman düsturu H₂SO_{4 olan sulfat turşusu., onları asanlıqla hesablamağa imkan verir: hidrogen +1, oksigen -2, kükürd +6.}

Hər bir molekulda olduğu kimi, ümumi yük sıfırdır.

Kəşf tarixçəsi

Sulfat turşusu insanlara qədim zamanlardan məlumdur. Hətta kimyagərlər də müxtəlif vitriolları kalsifikasiya etməklə onu necə əldə edəcəyini bilirdilər. iləHələ 9-cu əsrdə insanlar bu maddəni alıb istifadə edirdilər. Daha sonra Avropada Albert Maqnus dəmir sulfatın parçalanmasından turşu çıxarmağı öyrəndi.

Lakin metodların heç biri sərfəli deyildi. Sonra sintezin sözdə kamera versiyası məlum oldu. Bunun üçün kükürd və nitrat yandırıldı və ayrılan buxarlar su ilə uduldu. Nəticədə sulfat turşusu əmələ gəldi.

Hətta sonralar ingilislər bu maddəni əldə etməyin ən ucuz üsulunu tapmağı bacardılar. Bunun üçün pirit istifadə edilmişdir - FeS_{2, dəmir piritlər. Onun qovrulması və sonradan oksigenlə qarşılıqlı əlaqəsi hələ də kükürd turşusunun sintezi üçün ən mühüm sənaye üsullarından birini təşkil edir. Belə xammallar böyük həcmdə istehsal üçün daha əlverişli, daha ucuz və keyfiyyətlidir.}

Fiziki xüsusiyyətlər

Sulfat turşusunu digərlərindən fərqləndirən bir neçə parametr, o cümlədən xarici parametrlər var. Onun fiziki xassələri bir neçə nöqtədə təsvir edilə bilər:

1. Standart şəraitdə maye.
2. Konsentrat vəziyyətində ağır, yağlıdır, buna görə "vitriol" adını almışdır.
3. Maddənin sıxlığı - 1,84 q/sm3.
4. Rəng və qoxu yoxdur.
5. Aydın "mis" dadı var.
6. Suda çox yaxşı həll olunur, demək olar ki, qeyri-məhduddur.
7. Higroskopik, toxumalardan həm sərbəst, həm də bağlı suyu tuta bilir.
8. Uçucu deyil.
9. Qaynama temperaturu - 296oC.
10. 10-da ərimə, 3oC.

Bu birləşmənin ən mühüm xüsusiyyətlərindən biri böyük miqdarda istilik buraxmaqla nəmləndirmə qabiliyyətidir. Buna görə də, hətta məktəb skamyasından uşaqlara turşuya su əlavə etməyin heç bir halda mümkün olmadığını, əksinə, öyrədilir. Axı, suyun sıxlığı daha yüngüldür, buna görə də səthdə toplanacaq. Turşuya qəfil əlavə olunarsa, həll olunma reaksiyası nəticəsində o qədər çox enerji ayrılacaq ki, su qaynayacaq və təhlükəli maddənin hissəcikləri ilə birlikdə sıçramağa başlayacaq. Bu, əllərin dərisində ciddi kimyəvi yanıqlara səbəb ola bilər.

Ona görə də, turşu nazik bir axınla suya tökülməlidir, sonra qarışıq çox isti olacaq, lakin qaynama baş verməyəcək, yəni maye də sıçrayacaq.

Kimyəvi xassələri

Kimya baxımından bu turşu çox güclüdür, xüsusən də konsentrat məhluldursa. O, iki əsaslıdır, buna görə də hidrosulfat və sulfat anionlarının əmələ gəlməsi ilə mərhələlərlə dissosiasiya olunur.

Ümumiyyətlə, onun müxtəlif birləşmələrlə qarşılıqlı təsiri bu sinif maddələr üçün xarakterik olan bütün əsas reaksiyalara uyğundur. Sulfat turşusunun iştirak etdiyi bir neçə tənliyə misal verə bilərik. Kimyəvi xassələri onun qarşılıqlı təsirində özünü göstərir:

• duzlar;
• metal oksidləri və hidroksidləri;
• amfoter oksidlər və hidroksidlər;
• hidrogenə qədər bir sıra gərginliklərdə dayanan metallar.

Bbelə qarşılıqlı təsirlər nəticəsində demək olar ki, bütün hallarda verilmiş turşunun (sulfatların) orta duzları və ya turşu duzlarının (hidrosulfatlar) əmələ gəlir.

Xüsusi xüsusiyyət həm də adi sxemə görə metallarla Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ yalnız verilmiş maddənin məhlulu, yəni durulaşdırılmış turşu reaksiya verir. Əgər konsentratlaşdırılmış və ya yüksək doymuş (oleum) götürsək, onda qarşılıqlı təsir məhsulları tamamilə fərqli olacaq.}

Sülfat turşusunun xüsusi xassələri

Bunlara yalnız konsentratlı məhlulların metallarla qarşılıqlı təsiri daxildir. Beləliklə, bu cür reaksiyaların bütün prinsipini əks etdirən müəyyən bir sxem var:

1. Metal aktivdirsə, nəticədə hidrogen sulfid, duz və su əmələ gəlir. Yəni kükürd -2-ə qədər azalır.
2. Metal orta aktivliyə malikdirsə, nəticə kükürd, duz və sudur. Yəni, sulfat ionunun sərbəst kükürd halına salınması.
3. Aşağı reaktivliyə malik metallar (hidrogendən sonra) - kükürd dioksid, duz və su. Oksidləşmə vəziyyətində olan kükürd +4.

Həmçinin, sulfat turşusunun xüsusi xassələri bəzi qeyri-metalları ən yüksək oksidləşmə vəziyyətinə qədər oksidləşdirmək və mürəkkəb birləşmələrlə reaksiya vermək və onları sadə maddələrə oksidləşdirmək qabiliyyətidir.

Sənayedə əldə etmə üsulları

Sülfat turşusu istehsalı üçün sulfat prosesi iki əsas növdən ibarətdir:

• əlaqə;
• qüllə.

Hər ikisi ən çox yayılmış yollardırdünyanın bütün ölkələrində sənaye. Birinci variant xammal kimi dəmir pirit və ya kükürd piritinin istifadəsinə əsaslanır - FeS_{2. Ümumilikdə üç mərhələ var:}

1. Yanma məhsulu kimi kükürd dioksidin əmələ gəlməsi ilə xammalın qovrulması.
2. Sulfat anhidridi yaratmaq üçün bu qazı vanadium katalizatoru üzərindən oksigendən keçirərək - SO_3.
3. Udulma qülləsində anhidrid sulfat turşusunun məhlulunda yüksək konsentrasiyalı məhlul - oleum əmələ gətirməklə həll edilir. Çox ağır yağlı qalın maye.

İkinci seçim praktiki olaraq eynidir, lakin katalizator kimi azot oksidləri istifadə olunur. Məhsulun keyfiyyəti, maya dəyəri və enerji sərfiyyatı, xammalın saflığı, məhsuldarlıq kimi parametrlər nöqteyi-nəzərindən birinci üsul daha səmərəli və məqbul olduğu üçün ondan daha tez-tez istifadə olunur.

Laborator sintez

Laboratoriya tədqiqatları üçün az miqdarda sulfat turşusu almaq lazımdırsa, o zaman hidrogen sulfidin aşağı aktiv metalların sulfatları ilə qarşılıqlı təsiri üsulu ən uyğundur.

Bu hallarda qara metal sulfidlərinin əmələ gəlməsi baş verir və əlavə məhsul kimi sulfat turşusu əmələ gəlir. Kiçik tədqiqatlar üçün bu seçim uyğundur, lakin belə bir turşu təmizliyə görə fərqlənməyəcək.

Həmçinin laboratoriyada sulfat məhlullarına keyfiyyətli reaksiya verə bilərsiniz. Ən çox yayılmış reagent barium xloriddir, çünki Ba²⁺ ionu ilə birlikdəsulfat anionu ağ çöküntüyə çökür - barit süd: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

Ən çox yayılmış duzlar

Sulfat turşusu və onun əmələ gətirdiyi sulfatlar qida da daxil olmaqla bir çox sənaye və ev təsərrüfatlarında vacib birləşmələrdir. Kükürd turşusunun ən çox yayılmış duzları bunlardır:

1. Gips (alabaster, selenit). Kimyəvi adı sulu kalsium sulfat kristal hidratdır. Formula: CaSO_{4. Tikintidə, tibbdə, sellüloz-kağızda, zərgərlikdə istifadə olunur.}
2. Barit (ağır şpaq). barium sulfat. Məhlulda südlü bir çöküntüdür. Bərk formada - şəffaf kristallar. Optik alətlərdə, rentgen şüalarında, izolyasiya örtüklərində istifadə olunur.
3. Mirabilit (Qlauber duzu). Kimyəvi adı natrium sulfat dekahidratdır. Formula: Na₂SO₄10H_{2O. Təbabətdə işlətmə vasitəsi kimi istifadə olunur.}

Praktik əhəmiyyəti olan duzların çoxlu nümunələri var. Bununla belə, yuxarıda qeyd olunanlar ən çox yayılmışdır.

Sulfat şirəsi

Bu maddə ağacın, yəni sellülozanın istiliklə müalicəsi nəticəsində əmələ gələn məhluldur. Bu birləşmənin əsas məqsədi onun əsasında çökmə yolu ilə sulfat sabunu əldə etməkdir. Sulfat məhlulunun kimyəvi tərkibi aşağıdakı kimidir:

• lignin;
• hidroksi turşuları;
• monosaxaridlər;
• fenollar;
• qatran;
• uçucu və yağ turşuları;
• sulfidlər, xloridlər, karbonatlar və natrium sulfatları.

Bu maddənin iki əsas növü var: ağ və qara sulfat məhlulu. Ağ rəng sellüloz və kağız sənayesinə gedir, qara rəng isə sənayedə sulfat sabunu hazırlamaq üçün istifadə olunur.

Əsas proqramlar

Sülfat turşusunun illik istehsalı ildə 160 milyon ton təşkil edir. Bu, bu birləşmənin əhəmiyyətini və yayılmasını göstərən çox əhəmiyyətli bir rəqəmdir. Sulfat turşusunun istifadəsinin zəruri olduğu bir neçə sənaye və yer var:

1. Elektrolit kimi batareyalarda, xüsusən də qurğuşunlarda.
2. Sulfat gübrələrinin istehsal olunduğu zavodlarda. Bu turşunun əsas hissəsi xüsusi olaraq bitkilər üçün mineral gübrələrin istehsalı üçün istifadə olunur. Buna görə də, sulfat turşusu istehsalı və gübrə istehsalı zavodları ən çox yan-yana tikilir.
3. Qida sənayesində emulqator kimi, E513 kodu ilə göstərilir.
4. Çoxlu üzvi sintezlərdə susuzlaşdırıcı, katalizator kimi. Partlayıcı maddələr, qatranlar, təmizləyici və yuyucu vasitələr, neylonlar, polipropilen və etilen, boyalar, kimyəvi liflər, efirlər və digər birləşmələr belə əldə edilir.
5. Suyu təmizləmək və distillə edilmiş su hazırlamaq üçün filtrlərdə istifadə olunur.
6. Filizdən nadir elementlərin çıxarılması və emalında istifadə olunur.

Həmçinin çoxlu çobanyastığıturşu laboratoriya tədqiqatlarına gedir və burada yerli üsullarla əldə edilir.