СЕРНАЯ КИСЛОТА

СЕРНАЯ КИСЛОТА Hсильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы
(+ 6). При обычных условиях - тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и
запаха. В технике С. к. называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом.
Если мол. отношение SOраствор С. к., если больше 1,- раствор SО

Физические и химические свойства.
100%-ная Hкристаллизуется при 10,45 °С; (t0С;
плотность 1,9203 г/см³; теплоёмкость 1,62 дж/г хК.
Нв любых соотношениях, образуя соединения: H(t-28,36
°С), Ht
-36,31 °С), Ht
-39,60 °С), Ht
8,48 °С), H- двусерная или пиросерная кислота, t35,15 °С), Hх 2SOt
1,20 °С). При нагревании и кипении водных растворов С. к., содержащих до
70% Hконцентрированными растворами появляются и пары С. к. Раствор 98,3%-ной
H(азеотропная смесь)
при кипении (336,5
°С) перегоняется полностью. С. к., содержащая свыше 98,3% Нпри нагревании выделяет пары SO

Концентрированная С. к.-
сильный окислитель. Она окисляет HI и НВг до свободных галогенов; при нагревании
окисляет все металлы, кроме Аи и платиновых металлов (за исключением Pd).
На холоде концентрированная С. к. пассивирует мн. металлы, в том числе
Рb, Сг, Ni, сталь, чугун. Разбавленная С. к. реагирует со всеми металлами
(кроме Рb), предшествующими водороду в ряду напряжений, напр.:

Zn + H= ZnSOслабые к-ты из их солей, напр. борную к-ту из буры:

Na+ H+ 4Hк-ты, напр.:

NaNO= NaHSOводу от органич. соединений, содержащих гидроксильные группы - ОН. Дегидратация
этилового
спирта в присутствии концентрированной С. к. приводит к получению этилена
или
диэтилового эфира. Обугливание сахара, целлюлозы, крахмала и др. углеводов
при контакте с С. к. объясняется также их обезвоживанием. Как двухосновная,
С. к. образует два типа солей: сульфаты и гидросульфаты. Получение.
Первые описания получения ''купоросного масла" (т. е. концентрированной
С. к.) дали итал. учёный В. Бирингуччо в 1540 и нем. алхимик, чьи труды
были опубликованы под именем Василия Валентина в кон. 16 - нач. 17 вв.
В 1690 франц. химики Н. Лемери и Н. Лефевр положили начало первому пром.
способу получения С. к., реализованному в Англии в 1740. По этому методу
смесь серы и селитры сжигалась в ковше, подвешенном в стеклянном баллоне,
содержавшем нек-рое количество воды. Выделявшийся SОз реагировал с водой,
образуя С. к. В 1746 Дж. Робек в Бирмингеме заменил стеклянные баллоны
камерами из листового свинца и положил начало камерному произ-ву С. к.
Непрерывное совершенствование процесса получения С. к. в Великобритании
и Франции привело к появлению (1908) первой башенной системы. В СССР первая
башенная установка была пущена в 1926 на Полевском металлургическом заводе
(Урал).

Сырьём для получения С. к.
могут служить: сера, серный колчедан FeSокислительного обжига сульфидных руд Си, Pb, Zn и др. металлов, содержащие
SOСжигают FeSкипящего
слоя. Это достигается быстрым продуванием воздуха через слой тонко
измельчённого колчедана. Получаемая газовая смесь содержит SOOНмного огарковой пыли, от к-рой газы очищаются в электрофильтрах.

С. к. получают из SOдвумя способами: нитрозным (башенным) и контактным. Переработка SOв С. к. по нитрозному способу осуществляется в продукционных башнях - цилиндрич.
резервуарах (высотой 15 м и более), заполненных насадкой из керамических
колец. Сверху, навстречу газовому потоку разбрызгивается "нитроза" - разбавленная
С. к., содержащая нитрозилсерную кислоту NOOSOsH, получаемую по реакции:

N+ 2HОкисление SOабсорбции нитрозой. Водою нитроза гидролизуется: NOOSO= Hв башни, с водой образует сернистую к-ту:

SO= Н

Взаимодействие HNOи H

2 HNO² + H= H

Выделяющаяся NO превращается
в окислительной башне в NNOим сверху подаётся С. к. Образуется нитроза, к-рую перекачивают в продукционные
башни. Т. о. осуществляется непрерывность произ-ва и круговорот окислов
азота. Неизбежные потери их с выхлопными газами восполняются добавлением
HNO

С. к., получаемая нитрозным
способом, имеет недостаточно высокую концентрацию и содержит вредные примеси
(напр., As). Её произ-во сопровождается выбросом в атмосферу окислов азота
("лисий хвост", названный так по цвету NO

Принцип контактного способа
производства С. к. был открыт в 1831 П. Филипсом (Великобритания). Первым
катализатором была платина. В кон. 19 - нач. 20 вв. было открыто ускорение
окисления SOОсобенно большую роль в изучении действия ванадиевых катализаторов и их
подборе сыграли исследования сов. учёных А. Е. Ададурова, Г. К. Борескова,
Ф.
Н. Юшкевича и др. Совр. сернокислотные з-ды строят для работы по контактному
методу. В качестве основы катализатора применяются окислы ванадия с добавками
SiOв различных соотношениях. Все ванадиевые контактные массы проявляют свою
активность только при темп-ре не ниже 420 ⁰С. В контактном
аппарате газ проходит обычно 4 или 5 слоев контактной массы. В произ-ве
С. к. контактным способом обжиговый газ предварительно очищают от примесей,
отравляющих катализатор. As, Se и остатки пыли удаляют в промывных башнях,
орошаемых С. к. От тумана Нприсутствующих в газовой смеси SОв мокрых электрофильтрах. Пары НС. к. в сушильных башнях. Затем смесь SOчерез катализатор (контактную массу) и окисляется до SO

SOSO

Серный ангидрид далее поглощается
водой, содержащейся в разбавленной H

SO= H

В зависимости от количества
воды, поступившей в процесс, получается раствор С. к. в воде или олеум.

В 1973 объём произ-ва С.
к. (в моногидрате) составлял (млн. т): СССР -14,9, США - 28,7, Япония
- 7,1, ФРГ - 5,5, Франция - 4,4, Великобритания - 3,9, Италия - 3,0, Польша
- 2,9, Чехословакия-1,2, ГДР - 1,1, Югославия -0,9.

Применение. С. к.- один из
важнейших продуктов основной хим. пром-сти. Для технич. целей выпускаются
след, сорта С. к.: башенная (не менее 75% Hмасло (не менее 92,5%) и олеум, или дымящая С. к. (раствор 18,5-20% SOH(92-94%; разбавленная водой до 26-31% служит электролитом в свинцовых
аккумуляторах).
Кроме
того, производится реактивная С. к. (92-94%), получаемая контактным способом
в аппаратуре из кварца или Pt. Крепость С. к. определяют по её плотности,
измеряемой ареометром. Большая часть вырабатываемой башенной С. к. расходуется
на изготовление минеральных удобрений. На свойстве вытеснять к-ты из их
солей основано применение С. к. в произ-ве фосфорной, соляной, борной,
плавиковой и др. к-т. Концентрированная С. к. служит для очистки нефтепродуктов
от сернистых я непредельных органич. соединений. Разбавленная С. к. применяетря
для удаления окалины с проволоки и листов перед лужением и оцинкованием,
для травления металлич. поверхностей перед покрытием хромом, никелем, медью
и др. Она используется в металлургии - с её помощью разлагают комплексные
руды (в частности, урановые). В органич. синтезе концентрированная С. к.-
необходимый компонент нитрующих смесей
и сульфирующее средство при
получении мн. красителей и лекарственных веществ. Благодаря высокой гигроскопичности
С. к. применяется для осушки газов, для концентрирования азотной к-ты.

Техника безопасности. В произ-ве
С. к. опасность представляют ядовитые газы (SOа также пары SOхорошая вентиляция, полная герметизация аппаратуры. С. к. вызывает на коже
тяжёлые ожоги, вследствие чего обращение

с ней требует крайней осторожности
и защитных приспособлений (очки, резиновые перчатки, фартуки, сапоги).
При разбавлении надо лить С. к. в воду тонкой струёй при перемешивании.
Приливание же воды к С. к. вызывает разбрызгивание (вследствие большого
выделения тепла).

Лит. Справочник сернокислотчика,
под

ред. Малина К. М., 2 изд.,
М.. 1971; М а л и н К. М., А р к и н Н. Л., Б о р е с к о в Г. К., С л
и н ь к о М. Г., Технология серной кислоты, М., 1950; Боресков Г. К., Катализ
в производстве серной кислоты, М.- Л., 1954; Амелин А. Г., Я ш к е Е. В.,
Производство серной кислоты, М., 1974; Лукьянов П. М., Краткая история
химической промышленности СССР, М., 1959. И. К. Малина.