Kyselina sírová

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Kyselina sírová
Strukturní vzorecProstorový model10 %-ní roztok
Obecné
Systematický název Kyselina sírová
Ostatní názvy vitriol, olej vitriolu
Latinský název Acidum sulphuricum
Anglický název Sulfuric acid
Německý název Schwefelsäure
Sumární vzorec H2SO4
Vzhled bezbarvá olejovitá kapalina
Identifikace
Číslo RTECS WS5600000
Vlastnosti
Molární hmotnost 98,078 48 g/mol
Molární koncentrace cM 18,68 mol/dm3 (20 °C)
9,167 mol/dm3 (20 °C, 60% roztok)
Teplota tání 10,36 °C
Teplota varu 273 °C (1 013 hPa, 100% kyselina)
310-335 °C (1 013 hPa, 98% kyselina)
Teplota rozkladu 338 °C
Hustota 1,852 84 g/cm³ (0 °C)
1,832 13 g/cm³ (20 °C)
1,822 05 g/cm³ (25 °C)
1,498 7 g/cm³ (20 °C, 60% roztok)
Dynamický viskozitní koeficient 48,4 cP (0 °C)
32,8 cP (15 °C)
25,4 cP (20 °C)
15,7 cP (30 °C)
11,5 cP (40 °C)
5,917 cP (20 °C, 60% roztok)
Kinematický viskozitní koeficient 3,948 cS (20 °C, 60% roztok)
Index lomu nD=1,429 22
nD=1,407 7 (20 °C, 60% roztok)
Disociační konstanta pKa -0,40; 1,92
Rozpustnost ve vodě neomezená mísitelnost (exotermní reakce)
Měrná magnetická susceptibilita -4,996 10-6 cm3 g-1
Povrchové napětí 55,1 mN/m (20 °C)
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf° -814,378 kJ/mol
Entalpie rozpouštění ΔHrozp -945,5 J/g (20 °C)
-971,8 J/g (25 °C)
Standardní molární entropie S° 156,98 J K-1 mol-1
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf° -690,431 kJ/mol
Izobarické měrné teplo cp 1,417 J K-1 g-1
Bezpečnost
Žíravý
Žíravý (C)
R-věty R35
S-věty (S1/2) S26 S30 S45

GHS05 – korozivní a žíravé látky
GHS05

H-věty H314
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
2
W
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky
SI a STP (25 °C, 100 kPa).

Kyselina sírová (zastarale též vitriol) je silná dvojsytná kyselina. Je jednou z nejdůležitějších průmyslově ve velkém množství vyráběných chemikálií. Její sumární vzorec je H2SO4, který značí, že se skládá ze dvou atomů vodíku, jednoho atomu síry a čtyř atomů kyslíku.

Příprava a výroba[editovat | editovat zdroj]

Oleum s obsahem cca 20 % oxidu sírového – nad hladinou je vidět aerosol („dým“) vzniklý reakcí SO3 s vodní parou na H2SO4

Výroba kyseliny sírové probíhá třístupňově, přičemž prvním krokem je příprava oxidu siřičitého, který se obvykle získává buď přímým spalováním síry,

S(s) + O2(g) → SO2(g),

nebo pražením pyritu či markazitu

4 FeS2(s) + 11 O2(g) → 8 SO2(g) + 2 Fe2O3(s),

nebo pražením sulfidu železnatého či jiných sulfidů

4 FeS + 7 O2(g) → 4 SO2(g) + 2 Fe2O3(s).

Druhým krokem je oxidace oxidu siřičitého na oxid sírový. Při této reakci se jako katalyzátoru používá oxidu vanadičného V2O5

2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3.

Nakonec reakcí oxidu sírového s vodou vzniká kyselina sírová

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq).

V průmyslu je voda nahrazena koncentrovanou kyselinou sírovou (96-98%), přičemž jako mezistupeň vzniká kyselina disírová, což je vlastně jen hemihydrát oxidu sírového 2 SO3.H2O

SO3(g) + H2SO4(aq) → H2S2O7
H2S2O7 + H2O(l) → 2 H2SO4(aq)

Dalším rozpouštěním oxidu sírového v kyselině sírové vzniká kyselina disírová a následně tzv. oleum, jehož ředěním se získává kyselina sírová požadované koncentrace.

SO3 + H2SO4 → H2S2O7
SO3 + H2S2O7 → H2S3O10

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Účinky 98% kyseliny sírové na papír

Kyselina sírová je v koncentrovaném stavu hustá olejnatá kapalina, neomezeně mísitelná s vodou. Ředění této kyseliny je silně exotermní proces. Koncentrovaná (96–98 %) má silné dehydratační a oxidační účinky (zvlášť za horka). Je hygroskopická, tj. pohlcuje vodní páry. Je velmi nebezpečnou žíravinou, způsobuje dehydrataci (zuhelnatění) organických látek. Zředěná kyselina oxidační schopnosti nemá a reaguje s neušlechtilými kovy za vzniku vodíku a síranů. Kyselina sírová je velmi reaktivní, reaguje téměř se všemi kovy kromě železa (v koncentrovaném stavu jej pasivuje), olova, zlata, platiny a wolframu, 20% vodný roztok nereaguje s mědí.

Roztok oxidu sírového v kyselině sírové se nazývá oleum. Kyselina sírová tvoří dva typy solísírany a hydrogensírany. Některé její soli tvoří hydráty.

Chemické reakce[editovat | editovat zdroj]

Neušlechtilé kovy se v kyselině sírové rozpouštějí za vývoje vodíku a vzniku příslušných síranů, např.

H2SO4(aq) + Zn(s) → H2(g) + ZnSO4(aq)
3 H2SO4(aq) + 2 Al(s) → 3H2(g) + Al2(SO4)3(aq)

Podobně většina oxidů kovů se v kyselině sírové rozpouští za vzniku solí

CuO(s) + H2SO4(aq) → H2O(l) + CuSO4(aq)

Reakcí s amoniakem nebo jeho vodným roztokem (čpavkem) vzniká síran amonný

2 NH3(g) + H2SO4(aq) → (NH4)2SO4(aq),

resp.

2 NH4OH(aq) + H2SO4(aq) → (NH4)2SO4 (aq)+ H2O(l).

Průmyslově významnou je reakce s fosforečnanem vápenatým, jejímž produktem je směs síranu vápenatého, monohydrogenfosforečnanu vápenatého, dihydrogenfosforečnanu vápenatého a volné kyseliny fosforečné známá jako fosforečné hnojivo superfosfát

Ca3(PO4)2(s) + H2SO4(aq) → 2 CaHPO4(aq) + CaSO4(s),
Ca3(PO4)2(s) + 2 H2SO4(aq) → Ca(H2PO4)2(aq) + 2 CaSO4(s),
Ca3(PO4)2(s) + 3 H2SO4(aq) → 2 H3PO4(aq) + 3 CaSO4(s).

Touto reakcí se původně téměř nerozpustný fosforečnan vápenatý přemění na směs rozpustnějších kyselých fosforečnanů a dobře rozpustné kyseliny fosforečné, což urychluje využití fosforu rostlinami.

Využití[editovat | editovat zdroj]

Využití kyseliny sírové je velmi široké. Kyselina sírová se používá zejména

  • při výrobě průmyslových hnojiv
  • při výrobě chemikálií
  • při výrobě plastů
  • při výrobě léčiv
  • při výrobě barviv
  • při výrobě výbušnin
  • v papírenském průmyslu
  • v textilním průmyslu
  • při výrobě syntetických vláken
  • při zpracování rud
  • při zpracování ropy
  • jako elektrolyt do olověných akumulátorů
  • při sušení a odvodňování látek
  • při úpravě pH vody
  • při výrobě Kolových nápojů

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

  • Sulfuric acid - UNEP publication (vliv na prostředí, toxikologie, angl.)
Logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • VOHLÍDAL, JIŘÍ; ŠTULÍK, KAREL; JULÁK, ALOIS. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha : Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5.