חומצה גופרתית בלתי מדוללת היא תרכובת קוולנטית.

במולקולה חומצה גופרתית מוקפת טטרהדרלית בארבעה אטומי חמצן, שניים מהם חלק מקבוצות ההידרוקסיל. קשרי S–O הם כפולים, וקשרי S–OH הם יחידים.

הגבישים חסרי הצבע, דמויי הקרח, הם בעלי מבנה שכבות: כל מולקולת H 2 SO 4 מחוברת לארבעה קשרי מימן חזקים שכנים, ויוצרים מסגרת מרחבית אחת.

המבנה של חומצה גופרתית נוזלית דומה למבנה של מוצק, רק שלמות המסגרת המרחבית נשברת.

תכונות פיזיקליות של חומצה גופרתית

בתנאים רגילים, חומצה גופרתית היא נוזל כבד ושמנוני ללא צבע או ריח. בטכנולוגיה, חומצה גופרתית היא תערובת של מים וגם אנהידריד גופרתי. אם היחס המולארי של SO 3: H 2 O הוא פחות מ-1, אזי זו תמיסה מימית של חומצה גופרתית אם היא גדולה מ-1, היא תמיסה של SO 3 בחומצה גופרתית.

100% H 2 SO 4 מתגבש ב-10.45 מעלות צלזיוס; ט kip = 296.2 מעלות צלזיוס; צפיפות 1.98 גרם/סמ"ק. H 2 SO 4 מתערבב עם H 2 O ו- SO 3 בכל יחס ליצירת הידרטים חום ההידרציה כל כך גבוה שהתערובת עלולה לרתוח, להתיז ולגרום לכוויות. לכן יש צורך להוסיף חומצה למים, ולא להיפך, שכן כאשר מוסיפים מים לחומצה, מים קלים יותר יגיעו על פני החומצה, שם יתרכז כל החום שנוצר.

כאשר תמיסות מימיות של חומצה גופרתית המכילות עד 70% H 2 SO 4 מחוממות ומרתיחות, רק אדי מים משתחררים לשלב האדים. אדי חומצה גופרתית מופיעים גם מעל תמיסות מרוכזות יותר.

מבחינת מאפיינים מבניים וחריגות, חומצה גופרתית נוזלית דומה למים. יש אותה מערכת של קשרי מימן, כמעט אותה מסגרת מרחבית.

תכונות כימיות של חומצה גופרתית

חומצה גופרתית היא אחת החומצות המינרליות החזקות ביותר בשל הקוטביות הגבוהה שלה, הקשר H–O נשבר בקלות.

    חומצה גופרתית מתנתקת בתמיסה מימית , יצירת יון מימן ושארית חומצה:

H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ;

HSO 4 - = H + + SO 4 2- .

משוואת סיכום:

H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2- .

    מראה תכונות של חומצות , מגיב עם מתכות, תחמוצות מתכות, בסיסים ומלחים.

חומצה גופרתית מדוללת אינה מציגה תכונות חמצון כאשר היא מקיימת אינטראקציה עם מתכות, משתחררים מימן ומלח המכיל את המתכת במצב החמצון הנמוך ביותר. בקור, החומצה אינרטית כלפי מתכות כמו ברזל, אלומיניום ואפילו בריום.

לחומצה מרוכזת יש תכונות מחמצנות. מוצרים אפשריים של אינטראקציה של חומרים פשוטים עם חומצה גופרתית מרוכזת ניתנים בטבלה. מוצגת התלות של תוצר ההפחתה בריכוז החומצה ובמידת הפעילות של המתכת: ככל שהמתכת פעילה יותר, כך היא מפחיתה עמוק יותר את יון הסולפט של חומצה גופרתית.

    אינטראקציה עם תחמוצות:

CaO + H 2 SO 4 = CaSO 4 = H 2 O.

אינטראקציה עם בסיסים:

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

אינטראקציה עם מלחים:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.

    תכונות חמצון

חומצה גופרתית מחמצנת את HI ו-HBr להלוגנים חופשיים:

H 2 SO 4 + 2HI = I 2 + 2H 2 O + SO 2.

חומצה גופרתית מסירה מים הקשורים כימית מתרכובות אורגניות המכילות קבוצות הידרוקסיל. התייבשות של אלכוהול אתילי בנוכחות חומצה גופרתית מרוכזת מובילה לייצור אתילן:

C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.

החריכה של סוכר, תאית, עמילן ופחמימות אחרות במגע עם חומצה גופרתית מוסברת גם על ידי התייבשותם:

C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.

כאשר גופרית דו חמצנית (SO 2 ) מומסת במים, היא מייצרת תרכובת כימית המכונה חומצה גופרתית. הנוסחה של חומר זה כתובה כך: H 2 SO 3. למען האמת, הקשר הזה הוא מאוד לא יציב, עם הנחה מסוימת אפשר אפילו לטעון שהוא לא קיים בפועל. עם זאת, נוסחה זו משמשת לעתים קרובות לנוחות כתיבת משוואות של תגובות כימיות.

חומצה גופרתית: תכונות בסיסיות

תמיסה מימית של דו תחמוצת הגופרית מאופיינת בסביבה חומצית. יש לו עצמו את כל התכונות הטבועות בחומצות, כולל תגובת הנטרול. חומצה גופרתית מסוגלת ליצור שני סוגי מלחים: הידרוסולפיטים וסולפיטים רגילים. שניהם שייכים לקבוצת החומרים המצמצמים. הסוג הראשון מתקבל בדרך כלל כאשר חומצה גופרתית קיימת בכמויות גדולות למדי: H 2 SO 3 + KOH -> KHSO 3 + H 2 O. אחרת, מתקבל סולפיט רגיל: H 2 SO 3 + 2KOH -> K 2 SO 3 + 2H 2 O. תגובה איכותית למלחים אלו היא האינטראקציה שלהם עם חומצה חזקה. כתוצאה מכך, גז SO 2 משתחרר, אשר מובחן בקלות על ידי הריח החריף האופייני לו.

לחומצה גופרתית יכולה להיות אפקט הלבנה. זה לא סוד שגם מי הכלור נותנים אפקט דומה. עם זאת, לתרכובת המדוברת יתרון חשוב אחד: בניגוד לכלור, חומצה גופרתית אינה מובילה להרס של צבעים גופרית דו חמצנית יוצרת איתם תרכובות כימיות חסרות צבע. תכונה זו משמשת לעתים קרובות להלבנת בדים העשויים ממשי, צמר, חומר צמחי, כמו גם כל דבר שנהרס על ידי חומרי חמצון המכילים Cl. בימים עברו, המתחם הזה אפילו שימש להחזרת כובעי קש לנשים למראה המקורי שלהם. H 2 SO 3 הוא חומר מפחית חזק למדי. עם גישה של חמצן, התמיסות שלו הופכות בהדרגה לחומצה גופרתית. באותם מקרים שבהם הוא יוצר אינטראקציה עם חומר מפחית חזק יותר (לדוגמה, מימן גופרתי), חומצה גופרתית, להיפך, מציגה תכונות מחמצנות. ההתנתקות של חומר זה מתרחשת בשני שלבים. ראשית, האניון ההידרוססולפיט נוצר, ואז מתרחש השלב השני, והוא הופך לאניון הסולפיט.

היכן משתמשים בחומצה גופרתית?

לייצור חומר זה תפקיד גדול בייצור כל מיני חומרי יין כחומר חיטוי בפרט, בעזרתו ניתן למנוע את תהליך התסיסה של המוצר בחביות ובכך להבטיח את בטיחותו. הוא משמש גם למניעת תסיסת דגנים במהלך הפקת עמילן ממנו. לחומצה גופריתית ולתכשירים המבוססים עליה תכונות אנטי-מיקרוביאליות רחבות, ולכן הם משמשים לרוב בתעשיית הפירות והירקות לשימורים. סידן הידרוסולפיט, הנקרא גם שיכר סולפיט, משמש לעיבוד עץ לעיסת סולפיט, ממנה מייצרים לאחר מכן נייר. נותר להוסיף כי תרכובת זו רעילה לבני אדם, ולכן כל עבודת מעבדה וניסויים בה דורשים זהירות ותשומת לב מוגברת.

תרכובות גופרית (1U). חומצה גופרתית

ב-tetrahalides SHal 4, oxohalides SOI Ial 2 ודו-חמצני S0 2, חומצה גופרתית 1I 2 S0 3, גופרית מציגה מצב חמצון של +4. בכל התרכובות הללו, כמו גם במתחמים האניונים המתאימים להן, לאטום הגופרית יש זוג אלקטרונים לא משותף. בהתבסס על מספר האלקטרונים a-קושרים ולא-קשורים, צורת המולקולות של תרכובות אלו משתנה מטטרהדרון מעוות (SHal 4) לצורה זוויתית (S0 9) דרך צורת פירמידה משולשת (SOHal 2 ו-SO3) . לתרכובות S(IV) יש תכונות חומציות, המתבטאות בתגובות עם מים:

תחמוצת גופרית (1U) S0 2, או גופרית דו-חמצנית, נוצרת על ידי שריפת גופרית באוויר או בחמצן, כמו גם על ידי סילוק סולפידים, כגון פיריט:

חמצון פיריטים עומד בבסיס השיטה התעשייתית לייצור S0 2. מולקולת S0 2 בנויה בדומה למולקולת Oe ויש לה מבנה של משולש שווה שוקיים עם אטום גופרית בקודקוד. אורך הקשר S-O הוא 0.143 ננומטר, וזווית הקשר היא 119.5 מעלות:

אטום הגופרית נמצא ב-5/? 2-הכלאה. ה-p-אורביטל מכוון בניצב למישור המולקולה ואינו מעורב בהכלאה (איור 25.2). בשל זה ואחרים אחרים בכיוון דומה של p-אורביטלים של אטומי חמצן, נוצר קשר n תלת מרכזי.

אוֹרֶז. 25.2.

בתנאים רגילים, תחמוצת גופרית (1U) היא גז חסר צבע עם ריח חריף אופייני. בואו נתמוסס היטב במים. לתמיסות מימיות יש תגובה חומצית, שכן S0 2, באינטראקציה עם מים, יוצר חומצה גופרתית H 2 S0 3. התגובה היא הפיכה:

תכונה אופיינית של S0 2 היא הדואליות החיזור שלו. זה מוסבר על ידי העובדה שב-SO. ; לגופרית יש מצב חמצון של +4, ולכן ניתן, על ידי תרומת שני אלקטרונים, להתחמצן ל-S(VI), ועל ידי קבלת ארבעה אלקטרונים, לצמצם ל-S. הביטוי של תכונות אלו ואחרות תלוי באופי ה- רכיב מגיב. לפיכך, עם חומרי חמצון חזקים, S0 2 מתנהג כחומר מפחית טיפוסי. לדוגמה, הלוגנים מופחתים להלידי המימן המתאימים, ו-S(IV) הופך בדרך כלל ל-S(VI):

בנוכחות חומרים מצמצמים חזקים, S0 2 מתנהג כחומר מחמצן:

הוא מאופיין גם בתגובת חוסר פרופורציה:

SQ היא תחמוצת חומצית, הנמסה בקלות במים (נפח אחד של H 2 0 ממיס 40 נפחים של S0 2). תמיסה מימית של SOv היא חומצית ונקראת חומצה גופרתית. בדרך כלל, חלק הארי של S0 2 מומס במים נמצא בתמיסה בצורה הלחה של S0 2 azH 2 0, ורק חלק קטן מ- S0 2 יוצר אינטראקציה עם מים בהתאם לתכנית

חומצה גופרתית, כחומצה דו-בסיסית, יוצרת שני סוגי מלחים: בינוני - סולפיטים (Na 2 S0 3) וחומצית - הידרוסולפיטים (NaHS0 3). H 2 S0 3 קיים בשתי צורות tautomeric (איור 25.3).

אוֹרֶז. 25.3.מבנה של צורות tautomeric של H 2 S0 3

מכיוון שלגופרית בחומצה גופרתית יש מצב חמצון של +4, היא מציגה, כמו S0 2, תכונות גם של חומר מחמצן וגם של חומר מצמצם, כפי שכבר הוזכר, לכן חומצה גופרתית בתגובות חמצון-הפחתה משכפלת לחלוטין את התכונות של S0 9.

למלחים H 2 S0 3 (סולפיטים) יש תכונות של חומרי חמצון וגם של חומרים מצמצמים. לפיכך, יון SO 2 הופך בקלות ליון SO 2, ומציג תכונות מפחיתות חזקות, ולכן, בתמיסות, סולפיטים מתחמצנים בהדרגה על ידי חמצן מולקולרי, והופכים למלחי חומצה גופרתית:

בנוכחות חומרים מפחיתים חזקים, סולפיטים מתנהגים כחומרי חמצון. עם חימום חזק, סולפיטים של המתכות הפעילות ביותר מתפרקים ב-600 מעלות צלזיוס ליצירת מלחים H 2 SO^ ו- H 2 S, כלומר. מתרחש חוסר פרופורציה:

מבין המלחים של חומצה גופרתית, רק מלחים של 5 יסודות מקבוצה I מומסים, כמו גם הידרוסולפיטים מסוג Me 2+ (HS0 3) 2.

מכיוון ש-H 2 S0 3 היא חומצה חלשה, כאשר חומצות פועלות על סולפיטים והידרוסולפיטים, משתחרר S0 2, המשמש בדרך כלל להשגת S0 2 במעבדה:

סולפיטים מסיסים במים עוברים בקלות הידרוליזה, וכתוצאה מכך ריכוז יוני OH בתמיסה עולה:

כאשר S0 2 מועבר דרך תמיסות מימיות של הידרוסולפיטים, נוצרים פירוסולפיטים:

אם תמיסה של Na 2 S0 3 מבושלת עם אבקת גופרית, אז נוצר נתרן תיוסולפט. בתיוסולפטים, אטומי גופרית נמצאים בשני מצבי חמצון שונים - +6 ו -2:

יון התיוסולפט שנוצר מתאים לחומצה H 2 S 2 0 3, הנקראת חומצה תיו גופרתית. החומצה החופשית אינה יציבה בתנאים רגילים ומתפרקת בקלות:

תכונות התיוסולפטים נובעות מנוכחותם ובתוכם, ו

הנוכחות של S קובעת את תכונות ההפחתה של היון S 2 0 3 _:

חומרי חמצון חלשים יותר מחמצנים את נתרן תיוסולפט למלחי חומצה טטרתיונית. דוגמה לכך היא האינטראקציה עם יוד:

תגובה זו נמצאת בשימוש נרחב בכימיה אנליטית, שכן היא הבסיס לאחת השיטות החשובות ביותר של ניתוח נפח, המכונה יודומטריה.

תיוסולפטים מתכת אלקליים מיוצרים באופן תעשייתי בקנה מידה גדול. ביניהם, החשוב ביותר הוא נתרן תיוסולפט Na 2 S 2 0 3, המשמש ברפואה כתרופה נגד הרעלה עם הלוגנים וציאנידים. פעולתה של תרופה זו מבוססת על התכונה שלה לשחרר גופרית, אשר, למשל, עם יוני ציאניד CN יוצר את יון התיוציאנאט הפחות רעיל SCN:

התרופה יכולה לשמש גם להרעלה עם תרכובות As, Pb, Hg, שכן נוצרים סולפידים לא רעילים. Na 2 S 2 0 3 משמש למחלות אלרגיות, דלקת פרקים, עצבים. תגובה אופיינית ל-Na 2 S 2 0 3 היא האינטראקציה שלו עם AgN0 3: נוצר משקע לבן של Ag. ; ש.; 0 3, שעם הזמן בהשפעת אור ולחות הופך לשחור עם שחרור Ag 2 S:

תגובות אלו משמשות לאיתור איכותי של יון תיוסולפט.

תיוניל כלוריד SOCl 2 מתקבל על ידי תגובה של S0 2 עם PC1 5:

למולקולת SOCl 2 יש מבנה פירמידלי (איור 25.4). קשרים עם גופרית נוצרים עקב קבוצה של אורביטלים, שיכולים להיחשב בערך כ$/? 3-היברידית. אחד מהם תפוס על ידי זוג בודד של אלקטרונים, ולכן SOCl 2 יכול להפגין תכונות של בסיס לואיס חלש.

אוֹרֶז. 25.4.

S()C1 2 - נוזל חסר צבע ומבעבע עם ריח חריף, עובר הידרוליזה בנוכחות עקבות של לחות:

תרכובות נדיפות שנוצרות במהלך התגובה מוסרות בקלות. לכן, SOCl 2 משמש לעתים קרובות להשגת כלורידים נטולי מים:

SOCl 2 נמצא בשימוש נרחב כחומר הכלרה בסינתזות אורגניות.

    חומצה גופריתית- H2SO3, חומצה די-בסיסית חלשה. הוא אינו מבודד בצורה חופשית הוא קיים בתמיסות מימיות. מלחים של סולפיטים חומצה גופרתית... מילון אנציקלופדיות גדול

    חומצה גופריתית- (H2SO3) חומצה די-בסיסית חלשה. קיים רק בתמיסות מימיות. מלחים S. לסולפיטים. משמש בתעשיות העיסה והנייר והמזון. ראה גם חומצות ואנהידרידים... אנציקלופדיה רוסית להגנת העבודה

    חומצה גופרתית- - [א.ש. גולדברג. מילון אנרגיה אנגלי-רוסי. 2006] נושאי אנרגיה באופן כללי EN חומצה גופרתית ... מדריך למתרגם טכני

    חומצה גופרתית- H2SO3, חומצה די-בסיסית חלשה. הוא אינו מבודד בצורה חופשית הוא קיים בתמיסות מימיות. מלחי חומצה גופרתית סולפיטים. * * * חומצה גופריתית חומצה גופריתית, H2SO3, חומצה דו-בסיסית חלשה. לא מודגש בצורה חופשית,... ... מילון אנציקלופדי

    חומצה גופרתית- sulfito rūgštis statusas T sritis chemija formulė H₂SO₃ atitikmenys: angl. חומצה גופרתית rus. חומצה גופרתית ryšiai: sinonimas – vandenilio trioksosulfatas (2–) … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

    חומצה גופרתית- H2SO3, חומצה די-בסיסית חלשה המקבילה למצב החמצון של גופרית +4. ידוע רק בתמיסות מימיות מדוללות. קבועי דיסוציאציה: K1 = 1.6 10 2, K2 = 1.0 10 7 (18°C). נותן שתי סדרות של מלחים: סולפיטים רגילים וחומציים... ... האנציקלופדיה הסובייטית הגדולה

    חומצה גופריתית- H2SO3, חומצה די-בסיסית חלשה. הוא אינו מבודד בצורה חופשית הוא קיים במים. ר רה. מלחים ס.ק. סולפיטים... מדעי הטבע. מילון אנציקלופדי

    חומצה גופרתית- ראה סרה... מילון אנציקלופדי F.A. ברוקהאוז ואי.א. אפרון

הַגדָרָה

נְטוּל מַיִם חומצה גופרתיתהוא נוזל כבד וצמיג שניתן לערבב בקלות עם מים בכל פרופורציה: האינטראקציה מאופיינת בהשפעה אקסותרמית גדולה במיוחד (~880 קילו ג'ל/מול בדילול אינסופי) ועלולה להוביל לרתיחה נפיצה ולהתזה של התערובת אם מים הוסיפו לחומצה; זו הסיבה שכל כך חשוב להפוך תמיד את הסדר בהכנת התמיסות ולהוסיף את החומצה למים, לאט ותוך ערבוב.

כמה תכונות פיזיקליות של חומצה גופרתית ניתנות בטבלה.

Anhydrous H2SO4 היא תרכובת יוצאת דופן בעלת קבוע דיאלקטרי גבוה במיוחד ומוליכות חשמלית גבוהה מאוד, הנובעת מאוטודיסוציאציה יונית (אוטופרוטוליזה) של התרכובת, כמו גם מנגנון הולכה ממסר העברת פרוטונים המאפשר לזרם חשמלי לזרום דרך נוזל צמיג עם מספר רב של קשרי מימן.

טבלה 1. תכונות פיזיקליות של חומצה גופרתית.

הכנת חומצה גופרתית

חומצה גופרתית היא הכימיקל התעשייתי החשוב ביותר והחומצה הזולה ביותר המיוצרת בנפח גדול בכל מקום בעולם.

חומצה גופרתית מרוכזת ("שמן ויטריול") הושגה לראשונה על ידי חימום "ויטריול ירוק" FeSO 4 × nH 2 O ונצרכה בכמויות גדולות לייצור Na 2 SO 4 ו- NaCl.

התהליך המודרני לייצור חומצה גופרתית משתמש בזרז המורכב מתחמוצת ונדיום(V) בתוספת אשלגן גופרתי על תמיכת סיליקה או קיסלגור. גופרית דו-חמצנית SO2 מופקת על ידי שריפת גופרית טהורה או על ידי קלייה של עפרות גופרית (בעיקר פיריט או עפרות Cu, Ni ו- Zn) בתהליך של מיצוי מתכות אלו מחומצן לטריאוקסיד, ולאחר מכן מתקבלת חומצה גופרתית על ידי המסה מַיִם:

S + O 2 → SO 2 (ΔH 0 - 297 kJ/mol);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (ΔH 0 - 9.8 kJ/mol);

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH 0 - 130 kJ/mol).

תכונות כימיות של חומצה גופרתית

חומצה גופרתית היא חומצה דו-בסיסית חזקה. בשלב הראשון, בתמיסות בריכוז נמוך, הוא מתנתק כמעט לחלוטין:

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 - .

שלב שני דיסוציאציה

HSO 4 — ↔H + + SO 4 2-

מתרחש במידה פחותה. קבוע הדיסוציאציה של חומצה גופרתית בשלב השני, מבוטא במונחים של פעילות יונים, K 2 = 10 -2.

כחומצה דו-בסיסית, חומצה גופרתית יוצרת שתי סדרות של מלחים: בינונית וחומצית. מלחים ממוצעים של חומצה גופרתית נקראים סולפטים, ומלחי חומצה נקראים הידרוסולפטים.

חומצה גופרתית סופגת בתאווה אדי מים ולכן משמשת לעתים קרובות לייבוש גזים. יכולת ספיגת המים מסבירה גם את החריכה של חומרים אורגניים רבים, במיוחד אלו השייכים לקבוצת הפחמימות (סיבים, סוכר וכו'), כאשר הם נחשפים לחומצה גופרתית מרוכזת. חומצה גופרתית מסירה מימן וחמצן מפחמימות, היוצרות מים, ופחמן משתחרר בצורת פחם.

חומצה גופרתית מרוכזת, חמה במיוחד, היא חומר מחמצן נמרץ. הוא מחמצן את HI ו-HBr (אך לא HCl) להלוגנים חופשיים, פחם ל-CO 2, גופרית ל-SO 2. תגובות אלו מתבטאות במשוואות:

8HI + H 2 SO 4 = 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O;

2HBr + H 2 SO 4 = Br 2 + SO 2 + 2H 2 O;

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

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

האינטראקציה של חומצה גופרתית עם מתכות מתרחשת בצורה שונה בהתאם לריכוז שלה. חומצה גופרתית מדוללת מתחמצנת עם יון המימן שלה. לכן, הוא יוצר אינטראקציה רק ​​עם המתכות שנמצאות בסדרת המתח רק עד למימן, למשל:

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

עם זאת, עופרת אינה מתמוססת בחומצה מדוללת, מכיוון שהמלח המתקבל PbSO 4 אינו מסיס.

חומצה גופרתית מרוכזת היא חומר מחמצן עקב גופרית (VI). הוא מחמצן מתכות בטווח המתח עד וכולל כסף. תוצרי הפחתתו עשויים להשתנות בהתאם לפעילות המתכת ולתנאים (ריכוז חומצה, טמפרטורה). בעת אינטראקציה עם מתכות נמוכות פעילות, למשל נחושת, החומצה מופחתת ל-SO 2:

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

בעת אינטראקציה עם מתכות פעילות יותר, תוצרי ההפחתה יכולים להיות גם דו-חמצני וגם גופרית חופשית ומימן גופרתי. לדוגמה, בעת אינטראקציה עם אבץ, התגובות הבאות יכולות להתרחש:

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.

יישום של חומצה גופרתית

השימוש בחומצה גופרתית משתנה ממדינה למדינה ומעשור לעשור. לדוגמה, בארה"ב, התחום העיקרי של צריכת H 2 SO 4 הוא כיום ייצור דשנים (70%), ואחריו ייצור כימי, מתכות וזיקוק נפט (~5% בכל אזור). בבריטניה, חלוקת הצריכה לפי תעשיות שונה: רק 30% מה-H2SO4 המיוצר משמשים לייצור דשנים, אבל 18% הולכים לצבעים, פיגמנטים ומוצרים למחצה של ייצור צבע, 16% לייצור כימי, 12 % לייצור סבונים וחומרי ניקוי, 10% לייצור סיבים טבעיים ומלאכותיים ו-2.5% משמשים במטלורגיה.

דוגמאות לפתרון בעיות

דוגמה 1

תַרגִיל קבע את המסה של חומצה גופרתית שניתן להשיג מטון אחד של פיריט אם התפוקה של תחמוצת הגופרית (IV) בתגובת הקלייה היא 90%, ותחמוצת הגופרית (VI) בחמצון הקטליטי של הגופרית (IV) היא 95% של תיאורטי.
פִּתָרוֹן הבה נכתוב את המשוואה לתגובת ירי הפיריט:

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

בואו לחשב את כמות חומר הפיריט:

n(FeS 2) = m(FeS 2) / M(FeS 2);

M(FeS 2) = Ar(Fe) + 2×Ar(S) = 56 + 2×32 = 120g/mol;

n(FeS 2) = 1000 ק"ג / 120 = 8.33 קמ"ל.

מכיוון שבמשוואת התגובה המקדם של דו תחמוצת הגופרית גדול פי שניים מהמקדם של FeS 2, אז הכמות האפשרית תיאורטית של חומר תחמוצת הגופרית (IV) שווה ל:

n(SO 2) תיאוריה = 2 ×n(FeS 2) = 2 ×8.33 = 16.66 קמ"ל.

והכמות המתקבלת כמעט של שומות של תחמוצת גופרית (IV) היא:

n(SO 2) pract = η × n(SO 2) תיאוריה = 0.9 × 16.66 = 15 קמ"ל.

הבה נכתוב את משוואת התגובה לחמצון של תחמוצת גופרית (IV) לתחמוצת גופרית (VI):

2SO 2 + O 2 = 2SO 3.

הכמות האפשרית תיאורטית של תחמוצת גופרית (VI) שווה ל:

n(SO 3) תיאוריה = n(SO 2) בפועל = 15 קמ"ל.

והכמות המתקבלת בפועל של שומות של תחמוצת גופרית (VI) היא:

n(SO 3) pract = η × n(SO 3) תיאוריה = 0.5 × 15 = 14.25 קמ"ל.

הבה נכתוב את משוואת התגובה לייצור חומצה גופרתית:

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

בואו נמצא את כמות החומצה הגופרית:

n(H 2 SO 4) = n(SO 3) בפועל = 14.25 קמ"ל.

תפוקת התגובה היא 100%. המסה של חומצה גופרתית שווה ל:

m(H 2 SO 4) = n(H 2 SO 4) × M(H 2 SO 4);

M(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98 גרם/מול;

m(H 2 SO 4) = 14.25 × 98 = 1397 ק"ג.

תְשׁוּבָה המסה של חומצה גופרתית היא 1397 ק"ג