Kyselina sírová

Kyselina sírová
Obecné
Systematický název	kyselina sírová
Sumární vzorec	H2SO4
Vzhled	bezbarvá kapalina bez zápachu
Identifikace
Registrační číslo CAS	7664-93-9
PubChem	{{{PubChem}}}
ChEBI	{{{ChEBI}}}
Vlastnosti
Molární hmotnost	98,07848 g/mol
Teplota tání	10,4 °C
Teplota varu	290 °C (1 013 hPa, 100% kyselina) 310-335 °C (1 013 hPa, 98% kyselina)
Hustota	1,835 g/cm³ (20 °C)
Disociační konstanta pKa	1,92 (25 °C)
Rozpustnost ve vodě	neomezená mísitelnost (exotermní reakce)
NFPA 704
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.

[editovat] Příprava a výroba

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

4 FeS₂(s) + 11 O₂(g) → 8 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(g).

Nakonec reakcí oxidu sírového s vodou vzniká kyselina sírová

SO₃(g) + H₂O(l) → H₂SO₄(aq).

V průmyslu je voda nahrazena zředěnou kyselinou sírovou, 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

[editovat] Vlastnosti

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 (zvlášť za horka) účinky. Je velmi nebezpečnou žíravinou, způsobuje dehydrataci (zuhelnatění) organických látek. Zředěná kyselina oxidační schopnosti nemá a reaguje s neušlechtilými kovy za vzniku vodíku a síranů. Je hygroskopická, tj. pohlcuje vodní páry. Kyselina sírová je velmi reaktivní, reaguje téměř se všemi kovy kromě olova, zlata, platiny a železa, 20 % vodný roztok nereaguje s mědí.

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

[editovat] Chemické reakce

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 + 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(aq),

Ca₃(PO₄)₂(s) + 2 H₂SO₄(aq) → Ca(H₂PO₄)₂(aq) + 2 CaSO₄(aq),

Ca₃(PO₄)₂(s) + 3 H₂SO₄(aq) → 2 H₃PO₄(aq) + 3 CaSO₄(aq).

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

[editovat] Použití

Použití 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 úpravě rud
• při zpracování ropy
• jako náplň do olověných akumulátorů
• při sušení a odvodňování látek

[editovat] Externí odkazy

• Sulphuric acid - UNEP publication (vliv na prostředí, toxikologie, angl.)