Το τριοξείδιο του θείου εμφανίζεται συνήθως ως άχρωμο υγρό. Μπορεί επίσης να υπάρχει με τη μορφή πάγου, ινωδών κρυστάλλων ή αερίου. Όταν το τριοξείδιο του θείου εκτίθεται στον αέρα, αρχίζει να απελευθερώνεται λευκός καπνός. Είναι συστατικό μιας τέτοιας χημικά δραστικής ουσίας όπως το συμπυκνωμένο θειικό οξύ. Είναι ένα διαυγές, άχρωμο, λιπαρό και πολύ επιθετικό υγρό. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή λιπασμάτων, εκρηκτικών, άλλων οξέων, στη βιομηχανία πετρελαίου και σε μπαταρίες μολύβδου-οξέος στα αυτοκίνητα.
Συμπυκνωμένο θειικό οξύ: ιδιότητες
Το θειικό οξύ είναι εξαιρετικά διαλυτό στο νερό, έχει διαβρωτική επίδραση σε μέταλλα και υφάσματα και απανθρακώνει το ξύλο και τις περισσότερες άλλες οργανικές ουσίες κατά την επαφή. Δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία από την εισπνοή μπορεί να προκύψουν ως αποτέλεσμα μακροχρόνιας έκθεσης σε χαμηλές συγκεντρώσεις της ουσίας ή βραχυπρόθεσμης έκθεσης σε υψηλές συγκεντρώσεις.
Το συμπυκνωμένο θειικό οξύ χρησιμοποιείται για την παρασκευή λιπασμάτων και άλλων χημικών ουσιών, στη διύλιση πετρελαίου, στην παραγωγή σιδήρου και χάλυβα και για πολλούς άλλους σκοπούς. Επειδή έχει αρκετά υψηλό σημείο βρασμού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να απελευθερώσει περισσότερα πτητικά οξέα από τα άλατά τους. Το πυκνό θειικό οξύ έχει ισχυρή υγροσκοπική ιδιότητα. Μερικές φορές χρησιμοποιείται ως ξηραντικός παράγοντας για την αφυδάτωση (χημική αφαίρεση του νερού) πολλών ενώσεων, όπως οι υδατάνθρακες.
Αντιδράσεις θειικού οξέος
Το συμπυκνωμένο θειικό οξύ αντιδρά με τη ζάχαρη με ασυνήθιστο τρόπο, αφήνοντας πίσω του μια εύθραυστη, σπογγώδη μαύρη μάζα άνθρακα. Παρόμοια αντίδραση παρατηρείται όταν εκτίθεται σε δέρμα, κυτταρίνη και άλλες φυτικές και ζωικές ίνες. Όταν το συμπυκνωμένο οξύ αναμιγνύεται με νερό, απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμότητας, αρκετή για να προκαλέσει στιγμιαίο βρασμό. Για να αραιωθεί, θα πρέπει να προστεθεί αργά σε κρύο νερό με συνεχή ανάδευση για να περιοριστεί η συσσώρευση θερμότητας. Το θειικό οξύ αντιδρά με το υγρό, σχηματίζοντας υδρίτες με έντονες ιδιότητες.
φυσικά χαρακτηριστικά
Ένα άχρωμο και άοσμο υγρό σε αραιωμένο διάλυμα έχει ξινή γεύση. Το θειικό οξύ είναι εξαιρετικά επιθετικό όταν εκτίθεται στο δέρμα και σε όλους τους ιστούς του σώματος, προκαλώντας σοβαρά εγκαύματα σε άμεση επαφή. Στην καθαρή του μορφή, το H 2 SO4 δεν είναι αγωγός του ηλεκτρισμού, αλλά η κατάσταση αλλάζει προς την αντίθετη κατεύθυνση με την προσθήκη νερού.
Μερικές ιδιότητες είναι ότι το μοριακό βάρος είναι 98,08. Το σημείο βρασμού είναι 327 βαθμοί Κελσίου, το σημείο τήξης είναι -2 βαθμοί Κελσίου. Το θειικό οξύ είναι ένα ισχυρό ανόργανο οξύ και ένα από τα κύρια προϊόντα της χημικής βιομηχανίας λόγω των ευρειών εμπορικών του εφαρμογών. Σχηματίζεται φυσικά από την οξείδωση θειούχων υλικών όπως ο θειούχος σίδηρος.
Οι χημικές ιδιότητες του θειικού οξέος (H 2 SO4) εκδηλώνονται σε διάφορες χημικές αντιδράσεις:
- Όταν αλληλεπιδρούν με αλκάλια, σχηματίζονται δύο σειρές αλάτων, συμπεριλαμβανομένων των θειικών.
- Αντιδρά με ανθρακικά και διττανθρακικά άλατα σχηματίζοντας άλατα και διοξείδιο του άνθρακα (CO 2).
- Επηρεάζει διαφορετικά τα μέταλλα, ανάλογα με τη θερμοκρασία και τον βαθμό αραίωσης. Το κρύο και αραιό απελευθερώνει υδρογόνο, το ζεστό και συμπυκνωμένο απελευθερώνει εκπομπές SO 2.
- Ένα διάλυμα H 2 SO4 (πυκνό θειικό οξύ) αποσυντίθεται σε τριοξείδιο του θείου (SO 3) και νερό (H 2 O) όταν βράσει. Οι χημικές ιδιότητες περιλαμβάνουν επίσης το ρόλο ενός ισχυρού οξειδωτικού παράγοντα.
Κίνδυνος πυρκαγιάς
Το θειικό οξύ είναι εξαιρετικά δραστικό για να αναφλέγει λεπτά διασκορπισμένα εύφλεκτα υλικά κατά την επαφή. Όταν θερμαίνεται, αρχίζουν να απελευθερώνονται πολύ τοξικά αέρια. Είναι εκρηκτικό και ασυμβίβαστο με μεγάλο αριθμό ουσιών. Σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, μπορεί να συμβούν αρκετά επιθετικές χημικές αλλαγές και παραμορφώσεις. Μπορεί να αντιδράσει βίαια με νερό και άλλα υγρά, προκαλώντας πιτσίλισμα.
Κίνδυνος υγείας
Το θειικό οξύ διαβρώνει όλους τους ιστούς του σώματος. Η εισπνοή ατμών μπορεί να προκαλέσει σοβαρή βλάβη στους πνεύμονες. Η βλάβη στη βλεννογόνο μεμβράνη των ματιών μπορεί να οδηγήσει σε πλήρη απώλεια της όρασης. Η επαφή με το δέρμα μπορεί να προκαλέσει σοβαρή νέκρωση. Ακόμη και μερικές σταγόνες μπορεί να είναι θανατηφόρες εάν το οξύ αποκτήσει πρόσβαση στην τραχεία. Η χρόνια έκθεση μπορεί να προκαλέσει τραχειοβρογχίτιδα, στοματίτιδα, επιπεφυκίτιδα, γαστρίτιδα. Μπορεί να εμφανιστεί γαστρική διάτρηση και περιτονίτιδα, συνοδευόμενη από κυκλοφορική κατάρρευση. Το θειικό οξύ είναι πολύ καυστικό και ο χειρισμός του πρέπει να γίνεται με εξαιρετική προσοχή. Τα σημεία και τα συμπτώματα της έκθεσης μπορεί να είναι σοβαρά και περιλαμβάνουν σάλια, υπερβολική δίψα, δυσκολία στην κατάποση, πόνο, σοκ και εγκαύματα. Ο εμετός είναι συνήθως το χρώμα του αλεσμένου καφέ. Η οξεία έκθεση με εισπνοή μπορεί να οδηγήσει σε φτάρνισμα, βραχνάδα, πνιγμό, λαρυγγίτιδα, δύσπνοια, ερεθισμό των αεραγωγών και πόνο στο στήθος. Μπορεί επίσης να εμφανιστεί αιμορραγία από τη μύτη και τα ούλα, πνευμονικό οίδημα, χρόνια βρογχίτιδα και πνευμονία. Η έκθεση του δέρματος μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά επώδυνα εγκαύματα και δερματίτιδα.
Πρώτες βοήθειες
- Τοποθετήστε τα θύματα στον καθαρό αέρα. Το προσωπικό των υπηρεσιών έκτακτης ανάγκης θα πρέπει να αποφεύγει την έκθεση σε θειικό οξύ.
- Αξιολογήστε τα ζωτικά σημεία, συμπεριλαμβανομένων των σφυγμών και του αναπνευστικού ρυθμού. Εάν δεν ανιχνευτεί σφυγμός, εκτελέστε μέτρα ανάνηψης ανάλογα με τους πρόσθετους τραυματισμούς που λάβατε. Εάν η αναπνοή είναι δύσκολη, παρέχετε αναπνευστική υποστήριξη.
- Αφαιρέστε τα λερωμένα ρούχα το συντομότερο δυνατό.
- Σε περίπτωση επαφής με τα μάτια, ξεπλύνετε με χλιαρό νερό για τουλάχιστον 15 λεπτά, πλύνετε στο δέρμα με σαπούνι και νερό.
- Εάν εισπνέετε τοξικές αναθυμιάσεις, θα πρέπει να ξεπλύνετε το στόμα σας με άφθονο νερό, δεν πρέπει να πίνετε ή να προκαλέσετε εμετό.
- Μεταφορά θυμάτων σε ιατρικό κέντρο.
Το οξύ με μέταλλο είναι ειδικό για αυτές τις κατηγορίες ενώσεων. Κατά τη διάρκεια της πορείας του, το πρωτόνιο υδρογόνου ανάγεται και, σε συνδυασμό με το όξινο ανιόν, αντικαθίσταται από ένα μεταλλικό κατιόν. Αυτό είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης που παράγει ένα άλας, αν και υπάρχουν αρκετοί τύποι αλληλεπιδράσεων που δεν ακολουθούν αυτήν την αρχή. Προχωρούν ως αντιδράσεις οξειδοαναγωγής και δεν συνοδεύονται από απελευθέρωση υδρογόνου.
Αρχές αντιδράσεων οξέων με μέταλλα
Όλες οι αντιδράσεις με μέταλλο οδηγούν στο σχηματισμό αλάτων. Η μόνη εξαίρεση είναι, ίσως, η αντίδραση ενός ευγενούς μετάλλου με aqua regia, ένα μείγμα υδροχλωρικού οξέος και οποιαδήποτε άλλη αλληλεπίδραση οξέων με μέταλλα οδηγεί στον σχηματισμό ενός άλατος. Εάν το οξύ δεν είναι ούτε συμπυκνωμένο θειικό ούτε νιτρικό, τότε απελευθερώνεται μοριακό υδρογόνο ως προϊόν.
Αλλά όταν το συμπυκνωμένο θειικό οξύ αντιδρά, η αλληλεπίδραση με τα μέταλλα προχωρά σύμφωνα με την αρχή μιας διαδικασίας οξείδωσης-αναγωγής. Επομένως, δύο τύποι αλληλεπιδράσεων μεταξύ τυπικών μετάλλων και ισχυρών ανόργανων οξέων εντοπίστηκαν πειραματικά:
- αλληλεπίδραση μετάλλων με αραιά οξέα.
- αλληλεπίδραση με πυκνό οξύ.
Αντιδράσεις του πρώτου τύπου συμβαίνουν με οποιοδήποτε οξύ. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι το συμπυκνωμένο και το νιτρικό οξύ οποιασδήποτε συγκέντρωσης. Αντιδρούν σύμφωνα με τον δεύτερο τύπο και οδηγούν στο σχηματισμό αλάτων και προϊόντων της αναγωγής του θείου και του αζώτου.
Τυπικές αλληλεπιδράσεις οξέων με μέταλλα
Τα μέταλλα που βρίσκονται στα αριστερά του υδρογόνου στην τυπική ηλεκτροχημική σειρά αντιδρούν με άλλα οξέα ποικίλων συγκεντρώσεων, με εξαίρεση το νιτρικό οξύ, σχηματίζοντας ένα άλας και απελευθερώνοντας μοριακό υδρογόνο. Μέταλλα που βρίσκονται στα δεξιά του υδρογόνου στη σειρά ηλεκτραρνητικότητας δεν μπορούν να αντιδράσουν με τα παραπάνω οξέα και αλληλεπιδρούν μόνο με το νιτρικό οξύ, ανεξάρτητα από τη συγκέντρωσή του, με το πυκνό θειικό οξύ και με το aqua regia. Αυτή είναι μια τυπική αντίδραση μεταξύ οξέων και μετάλλων.
Αντιδράσεις μετάλλων με πυκνό θειικό οξύ
Αντιδράσεις με αραιό νιτρικό οξύ
Το αραιό νιτρικό οξύ αντιδρά με μέταλλα που βρίσκονται αριστερά και δεξιά του υδρογόνου. Κατά την αντίδραση με ενεργά μέταλλα, σχηματίζεται αμμωνία, η οποία διαλύεται αμέσως και αντιδρά με το νιτρικό ανιόν, σχηματίζοντας ένα άλλο άλας. Το οξύ αντιδρά με μέταλλα μεσαίας δράσης για να απελευθερώσει μοριακό άζωτο. Με χαμηλά ενεργά, η αντίδραση προχωρά με την απελευθέρωση δισθενούς οξειδίου του αζώτου. Τις περισσότερες φορές, πολλά προϊόντα αναγωγής θείου σχηματίζονται σε μία αντίδραση. Παραδείγματα αντιδράσεων παρέχονται στο γραφικό παράρτημα παρακάτω.
Αντιδράσεις με πυκνό νιτρικό οξύ
Σε αυτή την περίπτωση, το άζωτο δρα και ως οξειδωτικός παράγοντας. Όλες οι αντιδράσεις τελειώνουν με το σχηματισμό ενός άλατος και την απελευθέρωση αντιδράσεων οξειδοαναγωγής.Σχήματα για τη ροή των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής προτείνονται στο γραφικό παράρτημα. Σε αυτή την περίπτωση, η αντίδραση με χαμηλά ενεργά στοιχεία αξίζει ιδιαίτερης προσοχής. Αυτή η αλληλεπίδραση οξέων με μέταλλα δεν είναι ειδική.
Δραστικότητα μετάλλων
Τα μέταλλα αντιδρούν με οξέα αρκετά εύκολα, αν και υπάρχουν αρκετές αδρανείς ουσίες. Αυτά είναι επίσης στοιχεία που έχουν υψηλών προδιαγραφών ηλεκτροχημικό δυναμικό. Υπάρχει ένας αριθμός μετάλλων που κατασκευάζονται με βάση αυτόν τον δείκτη. Ονομάζεται σειρά ηλεκτραρνητικότητας. Εάν το μέταλλο βρίσκεται στα αριστερά του υδρογόνου σε αυτό, τότε είναι σε θέση να αντιδράσει με αραιό οξύ.
Υπάρχει μόνο μία εξαίρεση: ο σίδηρος και το αλουμίνιο, λόγω του σχηματισμού 3σθενών οξειδίων στην επιφάνειά τους, δεν μπορούν να αντιδράσουν με το οξύ χωρίς θέρμανση. Εάν το μείγμα θερμανθεί, η μεμβράνη μεταλλικού οξειδίου αρχικά αντιδρά και στη συνέχεια διαλύεται η ίδια στο οξύ. Μέταλλα που βρίσκονται στα δεξιά του υδρογόνου στη σειρά ηλεκτροχημικής δραστηριότητας δεν μπορούν να αντιδράσουν με το ανόργανο οξύ, συμπεριλαμβανομένου του αραιού θειικού οξέος. Υπάρχουν δύο εξαιρέσεις στον κανόνα: αυτά τα μέταλλα διαλύονται σε πυκνό και αραιό νιτρικό οξύ και aqua regia. Μόνο το ρόδιο, το ρουθήνιο, το ιρίδιο και το όσμιο δεν μπορούν να διαλυθούν στο τελευταίο.
Φυσικές ιδιότητες του θειικού οξέος:
Βαρύ ελαιώδες υγρό («έλαιο βιτριολίου»).
πυκνότητα 1,84 g/cm3; μη πτητικό, εξαιρετικά διαλυτό στο νερό - με ισχυρή θέρμανση. t°pl. = 10,3°C, t° βρασμό. = 296°C, πολύ υγροσκοπικό, έχει ιδιότητες αφαίρεσης νερού (απανθράκωση χαρτιού, ξύλου, ζάχαρης).
Η θερμότητα της ενυδάτωσης είναι τόσο μεγάλη που το μείγμα μπορεί να βράσει, να πιτσιλίσει και να προκαλέσει εγκαύματα. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να προστεθεί οξύ στο νερό και όχι το αντίστροφο, καθώς όταν προστίθεται νερό σε οξύ, το πιο ελαφρύ νερό θα καταλήξει στην επιφάνεια του οξέος, όπου θα συγκεντρωθεί όλη η θερμότητα που παράγεται.
Βιομηχανική παραγωγή θειικού οξέος (μέθοδος επαφής):
1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3
3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (ελαίου)
Θρυμματισμένος, καθαρισμένος, υγρός πυρίτης (θειούχος πυρίτης) χύνεται στον κλίβανο από πάνω για ψήσιμο». ρευστοποιημένη κλίνη". Αέρας εμπλουτισμένος με οξυγόνο διέρχεται από κάτω (αρχή αντιρροής).
Από τον κλίβανο βγαίνει αέριο κλιβάνου, η σύνθεση του οποίου είναι: SO 2, O 2, υδρατμοί (ο πυρίτης ήταν υγρός) και μικροσκοπικά σωματίδια σκόνης (οξείδιο του σιδήρου). Το αέριο καθαρίζεται από ακαθαρσίες στερεών σωματιδίων (σε κυκλώνα και ηλεκτρικό κατακρημνιστή) και υδρατμούς (σε πύργο ξήρανσης).
Σε μια συσκευή επαφής, το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται χρησιμοποιώντας έναν καταλύτη V 2 O 5 (πεντοξείδιο του βαναδίου) για να αυξηθεί ο ρυθμός αντίδρασης. Η διαδικασία οξείδωσης ενός οξειδίου σε άλλο είναι αναστρέψιμη. Επομένως, επιλέγονται οι βέλτιστες συνθήκες για την άμεση αντίδραση - αυξημένη πίεση (καθώς η άμεση αντίδραση συμβαίνει με μείωση του συνολικού όγκου) και θερμοκρασία όχι μεγαλύτερη από 500 C (καθώς η αντίδραση είναι εξώθερμη).
Στον πύργο απορρόφησης, το οξείδιο του θείου (VI) απορροφάται από το πυκνό θειικό οξύ.
Η απορρόφηση από το νερό δεν χρησιμοποιείται, επειδή το οξείδιο του θείου διαλύεται στο νερό με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμότητας, οπότε το θειικό οξύ που προκύπτει βράζει και μετατρέπεται σε ατμό. Για να αποτρέψετε το σχηματισμό ομίχλης θειικού οξέος, χρησιμοποιήστε 98% πυκνό θειικό οξύ. Το οξείδιο του θείου διαλύεται πολύ καλά σε ένα τέτοιο οξύ, σχηματίζοντας ελαιόλαδο: H 2 SO 4 nSO 3
Χημικές ιδιότητες του θειικού οξέος:
Το H 2 SO 4 είναι ένα ισχυρό διβασικό οξύ, ένα από τα ισχυρότερα ορυκτά οξέα· λόγω της υψηλής πολικότητας του, ο δεσμός H – O σπάει εύκολα.
1)
Το θειικό οξύ διασπάται σε υδατικό διάλυμα
, σχηματίζοντας ένα ιόν υδρογόνου και ένα όξινο υπόλειμμα:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ;
HSO 4 - = H + + SO 4 2- .
Συνοπτική εξίσωση:
H 2 SO 4 = 2H + + SO 4 2- .
2) Αλληλεπίδραση θειικού οξέος με μέταλλα:
Το αραιό θειικό οξύ διαλύει μόνο μέταλλα στη σειρά τάσης στα αριστερά του υδρογόνου:
Zn 0 + H 2 + 1 SO 4 (αραιωμένο) → Zn +2 SO 4 + H 2
3)
Αντίδραση θειικού οξέοςμε βασικά οξείδια:
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O
4)
Αντίδραση θειικού οξέος μευδροξείδια:
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + Cu(OH) 2 → CuSO 4 + 2H 2 O
5)
Αντιδράσεις ανταλλαγής με άλατα:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ο σχηματισμός λευκού ιζήματος BaSO 4 (αδιάλυτο σε οξέα) χρησιμοποιείται για την ανίχνευση θειικού οξέος και διαλυτών θειικών αλάτων (ποιοτική αντίδραση σε θειικό ιόν).
Ειδικές ιδιότητες συμπυκνωμένου H 2 SO 4:
1) Συμπυκνωμένος θειικό οξύ είναι ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας ; όταν αλληλεπιδρά με μέταλλα (εκτός Au, Pt), μειώνεται σε S +4 O 2, S 0 ή H 2 S -2 ανάλογα με τη δραστηριότητα του μετάλλου. Χωρίς θέρμανση, δεν αντιδρά με Fe, Al, Cr - παθητικοποίηση. Όταν αλληλεπιδρούν με μέταλλα με μεταβλητό σθένος, τα τελευταία οξειδώνονται σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης παρά στην περίπτωση διαλύματος αραιού οξέος: Fe 0→ Fe 3+, Cr 0→ Cr 3+, Mn 0→Mn 4+,Sn 0→ Sn 4+
Ενεργό μέταλλο
8 Al + 15 H 2 SO 4 (συμπ.) → 4Al 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3 H2S
4│2Al 0 – 6 μι— → 2Al 3+ — οξείδωση
3│ S 6+ + 8e → S 2– ανάκτηση
4Mg+ 5H 2 SO 4 → 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
Μέταλλο μέτριας δραστικότητας
2Cr + 4 H 2 SO 4 (συμπ.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + μικρό
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - οξείδωση
1│ S 6+ + 6e → S 0 – ανάκτηση
Μέταλλο χαμηλής ενεργότητας
2Bi + 6H 2 SO 4 (συμπ.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3 ΛΟΙΠΟΝ 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ – οξείδωση
3│ S 6+ + 2e →S 4+ - ανάκτηση
2Ag + 2H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O
2) Το πυκνό θειικό οξύ οξειδώνει ορισμένα αμέταλλα, συνήθως στη μέγιστη κατάσταση οξείδωσης, και το ίδιο ανάγεται σεS+4O2:
C + 2H 2 SO 4 (συμπ.) → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
S+ 2H 2 SO 4 (συμπ.) → 3SO 2 + 2H 2 O
2P+ 5H 2 SO 4 (συμπ.) → 5SO 2 + 2H 3 PO 4 + 2H 2 O
3) Οξείδωση σύνθετων ουσιών:
Το θειικό οξύ οξειδώνει τα HI και HBr σε ελεύθερα αλογόνα:
2 KBr + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + Br 2 + 2H 2 O
2 KI + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + SO 2 + I 2 + 2H 2 O
Το πυκνό θειικό οξύ δεν μπορεί να οξειδώσει τα ιόντα χλωρίου σε ελεύθερο χλώριο, γεγονός που καθιστά δυνατή τη λήψη HCl με την αντίδραση ανταλλαγής:
NaCl + H 2 SO 4 (συμπ.) = NaHSO 4 + HCl
Το θειικό οξύ αφαιρεί το χημικά δεσμευμένο νερό από οργανικές ενώσεις που περιέχουν υδροξυλομάδες. Η αφυδάτωση της αιθυλικής αλκοόλης παρουσία πυκνού θειικού οξέος παράγει αιθυλένιο:
C 2 H 5 OH = C 2 H 4 + H 2 O.
Η απανθράκωση της ζάχαρης, της κυτταρίνης, του αμύλου και άλλων υδατανθράκων κατά την επαφή με το θειικό οξύ εξηγείται επίσης από την αφυδάτωση τους:
C 6 H 12 O 6 + 12H 2 SO 4 = 18H 2 O + 12SO 2 + 6CO 2.
Τα OVR επισημαίνονται ειδικά με χρώμα στο άρθρο. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή σε αυτά. Αυτές οι εξισώσεις μπορεί να εμφανιστούν στην Εξεταστική Ενιαία Πολιτεία.
Το αραιό θειικό οξύ συμπεριφέρεται όπως άλλα οξέα, κρύβοντας τις οξειδωτικές του ικανότητες:
Και κάτι ακόμα που πρέπει να θυμάστε αραιό θειικό οξύ: αυτή δεν αντιδρά με μόλυβδο. Ένα κομμάτι μολύβδου που ρίχνεται σε αραιό H2SO4 καλύπτεται με ένα στρώμα αδιάλυτου (βλέπε πίνακα διαλυτότητας) θειικού μολύβδου και η αντίδραση σταματά αμέσως.
Οξειδωτικές ιδιότητες του θειικού οξέος
– βαρύ ελαιώδες υγρό, μη πτητικό, άγευστο και άοσμο
Λόγω του θείου σε κατάσταση οξείδωσης +6 (υψηλότερη), το θειικό οξύ αποκτά ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες.
Κανόνας για την εργασία 24 (παλιό Α24) κατά την παρασκευή διαλυμάτων θειικού οξέος Δεν πρέπει ποτέ να ρίχνετε νερό σε αυτό. Το πυκνό θειικό οξύ πρέπει να χύνεται σε νερό με ένα λεπτό ρεύμα, ανακατεύοντας συνεχώς.
Αντίδραση πυκνού θειικού οξέος με μέταλλα
Αυτές οι αντιδράσεις είναι αυστηρά τυποποιημένες και ακολουθούν το σχήμα:
H2SO4(συμπ.) + μέταλλο → θειικό μέταλλο + H2O + προϊόν ανηγμένου θείου.
Υπάρχουν δύο αποχρώσεις:
1) Αλουμίνιο, σίδηροςΚαι χρώμιοΔεν αντιδρούν με H2SO4 (συγκ.) υπό κανονικές συνθήκες λόγω παθητικοποίησης. Χρειάζεται θέρμανση.
2) Γ πλατίναΚαι χρυσόςΤο H2SO4 (συμπ.) δεν αντιδρά καθόλου.
Θείο V συμπυκνωμένο θειικό οξύ- οξειδωτικό
- Αυτό σημαίνει ότι θα ανακτήσει μόνο του.
- ο βαθμός οξείδωσης στον οποίο ανάγεται το θείο εξαρτάται από το μέταλλο.
Ας σκεφτούμε διάγραμμα κατάστασης οξείδωσης θείου:
- Πριν -2 Το θείο μπορεί να μειωθεί μόνο από πολύ ενεργά μέταλλα - σε μια σειρά από τάσεις μέχρι και αλουμίνιο.
Οι αντιδράσεις θα είναι ως εξής:
8Li+5H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) → 4Li 2 ΕΤΣΙ 4 + 4 Ω 2 O+H 2 μικρό
4Mg + 5H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) → 4MgSO 4 + 4 Ω 2 O+H 2 μικρό
8Al + 15Η 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) (t)→ 4Αλ 2 (ΕΤΣΙ 4 ) 3 +12H 2 Ο+3Η 2 μικρό
- κατά την αλληλεπίδραση του H2SO4 (συμπ.) με μέταλλα σε μια σειρά τάσεων μετά το αλουμίνιο, αλλά πριν το σίδερο, δηλαδή με μέταλλα με μέση δραστικότητα, το θείο ανάγεται σε 0 :
3Mn + 4H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) → 3MnSO 4 + 4 Ω 2 O+S↓
2Cr + 4H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) (t)→Κρ 2 (ΕΤΣΙ 4 ) 3 + 4 Ω 2 O+S↓
3Zn + 4H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) → 3ZnSO 4 + 4 Ω 2 O+S↓
- όλα τα άλλα μέταλλα ξεκινώντας από το υλικόσε μια σειρά από τάσεις (συμπεριλαμβανομένων αυτών μετά το υδρογόνο, εκτός από χρυσό και πλατίνα, φυσικά), μπορούν να μειώσουν το θείο μόνο στο +4. Δεδομένου ότι αυτά είναι μέταλλα χαμηλής δράσης:
2 Fe + 6 H 2 ΕΤΣΙ 4 (συμπ.) ( t)→ Fe 2 ( ΕΤΣΙ 4 ) 3 + 6 H 2 Ο + 3 ΕΤΣΙ 2
(σημειώστε ότι ο σίδηρος οξειδώνεται στο +3, την υψηλότερη δυνατή κατάσταση οξείδωσης, καθώς αντιμετωπίζει έναν ισχυρό οξειδωτικό παράγοντα)
Cu+2H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) → CuSO 4 + 2Η 2 O+SO 2
2Ag + 2H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) → Αγ 2 ΕΤΣΙ 4 + 2Η 2 O+SO 2
Όλα βέβαια είναι σχετικά. Το βάθος ανάκτησης θα εξαρτηθεί από πολλούς παράγοντες: συγκέντρωση οξέος (90%, 80%, 60%), θερμοκρασία κ.λπ. Επομένως, είναι αδύνατο να προβλεφθούν πλήρως τα προϊόντα. Ο παραπάνω πίνακας έχει επίσης το δικό του κατά προσέγγιση ποσοστό, αλλά μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε. Είναι επίσης απαραίτητο να θυμόμαστε ότι στην Εξέταση Ενοποιημένου Κράτους, όταν το προϊόν ανηγμένου θείου δεν αναφέρεται και το μέταλλο δεν είναι ιδιαίτερα ενεργό, τότε, πιθανότατα, οι μεταγλωττιστές σημαίνουν SO 2. Πρέπει να εξετάσετε την κατάσταση και να αναζητήσετε ενδείξεις στις συνθήκες.
ΕΤΣΙ 2 - αυτό είναι γενικά ένα κοινό προϊόν του ORR με τη συμμετοχή συν. θειικό οξύ.
Το H2SO4 (συμπ.) οξειδώνει μερικά αμέταλλα(τα οποία παρουσιάζουν αναγωγικές ιδιότητες), κατά κανόνα, στο μέγιστο - τον υψηλότερο βαθμό οξείδωσης (σχηματίζεται ένα οξείδιο αυτού του μη μετάλλου). Σε αυτή την περίπτωση, το θείο μειώνεται επίσης σε SO 2:
C+2H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) → CO 2 + 2Η 2 O+2SO 2
2Ρ+5Η 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) → Π 2 Ο 5 +5H 2 O+5SO 2
Το πρόσφατα σχηματισμένο οξείδιο του φωσφόρου (V) αντιδρά με το νερό και παράγει ορθοφωσφορικό οξύ. Επομένως, η αντίδραση καταγράφεται αμέσως:
2Ρ+5Η 2 ΕΤΣΙ 4( συν. ) → 2Η 3 ταχυδρομείο 4 + 2Η 2 O+5SO 2
Το ίδιο πράγμα με το βόριο, μετατρέπεται σε ορθοβορικό οξύ:
2Β+3Η 2 ΕΤΣΙ 4( συν. ) → 2Η 3 Β.Ο. 3 +3SO 2
Η αλληλεπίδραση του θείου με κατάσταση οξείδωσης +6 (σε θειικό οξύ) με «άλλο» θείο (που βρίσκεται σε διαφορετική ένωση) είναι πολύ ενδιαφέρουσα. Στο πλαίσιο της Ενιαίας Κρατικής Εξέτασης εξετάζεται η αλληλεπίδραση του H2SO4 (conc) με θείο (μια απλή ουσία) και υδρόθειο.
Ας ξεκινήσουμε με την αλληλεπίδραση θείο (απλή ουσία) με πυκνό θειικό οξύ. Σε μια απλή ουσία η κατάσταση οξείδωσης είναι 0, σε ένα οξύ είναι +6. Σε αυτό το ORR, το θείο +6 θα οξειδώσει το θείο 0. Ας δούμε το διάγραμμα των καταστάσεων οξείδωσης του θείου:
Το θείο 0 θα οξειδωθεί και το θείο +6 θα μειωθεί, δηλαδή θα μειωθεί η κατάσταση οξείδωσης. Το διοξείδιο του θείου θα απελευθερωθεί:
2 H 2 ΕΤΣΙ 4 (συμπ.) + μικρό → 3 ΕΤΣΙ 2 + 2 H 2 Ο
Αλλά στην περίπτωση του υδρόθειου:
Τόσο το θείο (μια απλή ουσία) όσο και το διοξείδιο του θείου σχηματίζονται:
H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) +Η 2 S → S↓ + SO 2 + 2Η 2 Ο
Αυτή η αρχή μπορεί συχνά να βοηθήσει στον εντοπισμό ενός προϊόντος ORR όπου ο οξειδωτικός παράγοντας και ο αναγωγικός παράγοντας είναι το ίδιο στοιχείο, σε διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Ο οξειδωτικός παράγοντας και ο αναγωγικός παράγοντας «συναντιούνται στα μισά» σύμφωνα με το διάγραμμα κατάστασης οξείδωσης.
H2SO4 (conc), με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, αλληλεπιδρά με αλογονίδια. Μόνο εδώ πρέπει να καταλάβετε ότι το φθόριο και το χλώριο είναι "με μουστάκι" και Το ORR δεν εμφανίζεται με φθοριούχα και χλωρίδια, υφίσταται μια συμβατική διαδικασία ανταλλαγής ιόντων κατά την οποία σχηματίζεται αέριο υδραλογόνο:
CaCl 2 + H 2 SO 4 (συμπ.) → CaSO 4 + 2HCl
CaF 2 + H 2 SO 4 (συμπ.) → CaSO 4 + 2HF
Όμως τα αλογόνα στη σύνθεση βρωμιδίων και ιωδιδίων (καθώς και στη σύνθεση των αντίστοιχων υδραλογονιδίων) οξειδώνονται σε ελεύθερα αλογόνα. Μόνο το θείο ανάγεται με διάφορους τρόπους: το ιωδίδιο είναι ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας από το βρωμίδιο. Επομένως, το ιωδίδιο μειώνει το θείο σε υδρόθειο και το βρωμίδιο σε διοξείδιο του θείου:
2Η 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) + 2NaBr → Na 2 ΕΤΣΙ 4 + 2Η 2 O+SO 2 +Br 2
H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) + 2HBr → 2H 2 O+SO 2 +Br 2
5Η 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) + 8NaI → 4Na 2 ΕΤΣΙ 4 + 4 Ω 2 O+H 2 S+4I 2 ↓
H 2 ΕΤΣΙ 4( συν. .) + 8HI → 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓
Το υδροχλώριο και το υδροφθόριο (καθώς και τα άλατά τους) είναι ανθεκτικά στην οξειδωτική δράση του H2SO4 (συμπ.).
Και τέλος, το τελευταίο πράγμα: αυτό είναι μοναδικό για το συμπυκνωμένο θειικό οξύ, κανείς άλλος δεν μπορεί να το κάνει αυτό. Αυτή έχει ιδιότητα αφαίρεσης νερού.
Αυτό επιτρέπει τη χρήση του πυκνού θειικού οξέος με διάφορους τρόπους:
Πρώτον, ξήρανση ουσιών. Το συμπυκνωμένο θειικό οξύ αφαιρεί το νερό από την ουσία και «γίνεται στεγνό».
Δεύτερον, ένας καταλύτης σε αντιδράσεις στις οποίες αποβάλλεται το νερό (για παράδειγμα, αφυδάτωση και εστεροποίηση):
H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (συμπ.)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O
H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (συμπ.)) → H 2 C =CH 2 + H 2 O
ΑΝΑΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΠΡΟΣ ΟΞΕΑ
Τις περισσότερες φορές στη χημική πρακτική, χρησιμοποιούνται ισχυρά οξέα όπως το θειικό οξύ. H 2 SO 4, υδροχλωρικό HCl και άζωτο HNO 3 . Στη συνέχεια, εξετάζουμε τη σχέση των διαφόρων μετάλλων με τα αναφερόμενα οξέα.
Υδροχλωρικό οξύ ( HCl)
Το υδροχλωρικό οξύ είναι η τεχνική ονομασία για το υδροχλωρικό οξύ. Λαμβάνεται με τη διάλυση αερίου υδροχλωρίου στο νερό - HCl . Λόγω της χαμηλής διαλυτότητάς του στο νερό, η συγκέντρωση του υδροχλωρικού οξέος υπό κανονικές συνθήκες δεν ξεπερνά το 38%. Επομένως, ανεξάρτητα από τη συγκέντρωση του υδροχλωρικού οξέος, η διαδικασία διάστασης των μορίων του σε ένα υδατικό διάλυμα προχωρά ενεργά:
HCl H + + Cl -
Σε αυτή τη διαδικασία σχηματίζονται ιόντα υδρογόνουΗ+ δρα ως οξειδωτικός παράγοντας, οξειδωτικός μέταλλα που βρίσκονται στη σειρά δραστηριοτήτων στα αριστερά του υδρογόνου . Η αλληλεπίδραση προχωρά σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
Μου + HClαλάτι +H 2
Σε αυτή την περίπτωση, το αλάτι είναι ένα χλωριούχο μέταλλο ( NiCl 2, CaCl 2, AlCl 3 ), όπου ο αριθμός των ιόντων χλωρίου αντιστοιχεί στην κατάσταση οξείδωσης του μετάλλου.
Το υδροχλωρικό οξύ είναι ένας ασθενής οξειδωτικός παράγοντας, επομένως τα μέταλλα με μεταβλητό σθένος οξειδώνονται σε χαμηλότερες θετικές καταστάσεις οξείδωσης:
Fe 0 → Fe 2+
Co 0 → Co2+
Ni 0 → Ni 2+
Κρ 0 →Cr 2+
Mn 0 → Mn 2+ Και και τα λοιπά. .
Παράδειγμα:
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2
2│ Al 0 – 3 μι- → Al 3+ - οξείδωση
3│2 H + + 2 μι- → H 2 - ανάκτηση
Το υδροχλωρικό οξύ παθητικοποιεί τον μόλυβδο ( Pb ). Η παθητικοποίηση του μολύβδου προκαλείται από το σχηματισμό χλωριούχου μολύβδου, το οποίο είναι δύσκολο να διαλυθεί στο νερό, στην επιφάνειά του ( II ), το οποίο προστατεύει το μέταλλο από περαιτέρω έκθεση σε οξύ:
Pb + 2 HCl → PbCl 2 ↓ + H 2
Θειικό οξύ (H 2 ΕΤΣΙ 4 )
Η βιομηχανία παράγει θειικό οξύ πολύ υψηλής συγκέντρωσης (έως 98%). Θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η διαφορά στις οξειδωτικές ιδιότητες ενός αραιού διαλύματος και του πυκνού θειικού οξέος σε σχέση με τα μέταλλα.
Αραιώστε το θειικό οξύ
Σε ένα αραιό υδατικό διάλυμα θειικού οξέος, τα περισσότερα από τα μόριά του διασπώνται:
H 2 SO 4 H + + HSO 4 -
HSO 4 - H + + SO 4 2-
Ιόντα που παράγονται Η+ εκτελέσει μια λειτουργία μέσο οξείδωσης .
Όπως το υδροχλωρικό οξύ, αραιωμένο αντιδρά διάλυμα θειικού οξέος μόνο με ενεργά μέταλλα Και μέση δραστηριότητα (βρίσκεται στη σειρά δραστηριότητας μέχρι υδρογόνο).
Η χημική αντίδραση εξελίσσεται σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
Meh+H2SO4(razb .) → άλας+Η2
Παράδειγμα:
2 Al + 3 H 2 SO 4 (dil.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2
1│2Al 0 – 6 μι- → 2Al 3+ -οξείδωση
3│2 H + + 2 μι- → H 2 - ανάκτηση
Μέταλλα με μεταβλητό σθένος οξειδώνονται με αραιό διάλυμα θειικού οξέος σε χαμηλότερες θετικές καταστάσεις οξείδωσης:
Fe 0 → Fe 2+
Co 0 → Co2+
Ni 0 → Ni 2+
Κρ 0 → Cr 2+
Mn 0 → Mn 2+ Και και τα λοιπά. .
Οδηγω ( Pb ) δεν διαλύεται σε θειικό οξύ (αν η συγκέντρωσή του είναι κάτω από 80%) , αφού το αλάτι που προκύπτει PbSO4 αδιάλυτο και δημιουργεί ένα προστατευτικό φιλμ στη μεταλλική επιφάνεια.
Συμπυκνωμένο θειικό οξύ
Σε ένα συμπυκνωμένο διάλυμα θειικού οξέος (πάνω από 68%), τα περισσότερα μόρια βρίσκονται σε αδιάσπαστος κατάσταση, επομένως το θείο δρα ως οξειδωτικός παράγοντας , το οποίο βρίσκεται στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης ( S+6 ). Συμπυκνωμένος H2SO4 οξειδώνει όλα τα μέταλλα των οποίων το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου είναι μικρότερο από το δυναμικό του οξειδωτικού παράγοντα - θειικού ιόντος SO 4 2- (0,36 V). Από αυτή την άποψη, με συμπυκνωμένος αντιδρούν με θειικό οξύ και ορισμένα μέταλλα χαμηλής αντίδρασης .
Η διαδικασία αλληλεπίδρασης μετάλλων με πυκνό θειικό οξύ στις περισσότερες περιπτώσεις προχωρά σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
Μου + H 2 ΕΤΣΙ4 (σύν.)αλάτι + νερό + προϊόν αναγωγής H 2 ΕΤΣΙ 4
Προϊόντα ανάκτησης Το θειικό οξύ μπορεί να περιέχει τις ακόλουθες ενώσεις θείου:
Η πρακτική έχει δείξει ότι όταν ένα μέταλλο αντιδρά με πυκνό θειικό οξύ, απελευθερώνεται ένα μείγμα αναγωγικών προϊόντων που αποτελείται από H 2 S, S και SO 2. Ωστόσο, ένα από αυτά τα προϊόντα σχηματίζεται σε κυρίαρχες ποσότητες. Καθορίζεται η φύση του κύριου προϊόντος μεταλλική δραστηριότητα : όσο υψηλότερη είναι η δραστηριότητα, τόσο βαθύτερη είναι η διαδικασία αναγωγής του θείου στο θειικό οξύ.
Η αλληλεπίδραση μετάλλων ποικίλης δραστικότητας με πυκνό θειικό οξύ μπορεί να αναπαρασταθεί από το ακόλουθο διάγραμμα:
Αλουμίνιο (Αλ ) Και σίδερο ( Fe ) δεν αντιδρούν με κρύο συμπυκνωμένος H2SO4 , καλύπτεται με πυκνές μεμβράνες οξειδίου, αλλά όταν θερμαίνεται, η αντίδραση προχωρά.
Αγ , Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt δεν αντιδρούν με θειικό οξύ.
Συμπυκνωμένος θειικό οξύ είναι ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας , επομένως, όταν μέταλλα με μεταβλητό σθένος αλληλεπιδρούν με αυτό, τα τελευταία οξειδώνονται σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης παρά στην περίπτωση διαλύματος αραιού οξέος:
Fe 0→ Fe 3+,
Κρ 0→ Cr3+,
Mn 0→Mn 4+,
Sn 0→ Sn 4+
Οδηγω ( Pb ) οξειδώνεται σε δισθενής κατάσταση με το σχηματισμό διαλυτού όξινου θειικού μολύβδουPb ( HSO 4 ) 2 .
Παραδείγματα:
Ενεργός μέταλλο
8 A1 + 15 H 2 SO 4 (συμπ.) →4A1 2 (SO 4) 3 + 12H 2 O + 3H 2 S
4│2 Al 0 – 6 μι- → 2 Al 3+ - οξείδωση
3│ S 6+ + 8 e → S 2- - ανάκτηση
Μέταλλο μέτριας δραστικότητας
2 Cr + 4 H 2 SO 4 (συμπ.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 4 H 2 O + S
1│ 2Cr 0 – 6e →2Cr 3+ - οξείδωση
1│ S 6+ + 6 e → S 0 - ανάκτηση
Μέταλλο χαμηλής ενεργότητας
2Bi + 6H 2 SO 4 (συμπ.) → Bi 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O + 3SO 2
1│ 2Bi 0 – 6e → 2Bi 3+ –οξείδωση
3│ S 6+ + 2 e → S 4+ - ανάκτηση
Νιτρικό οξύ ( HNO 3 )
Η ιδιαιτερότητα του νιτρικού οξέος είναι ότι το άζωτο που περιλαμβάνεται στη σύνθεσηΟΧΙ 3 - έχει την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης +5 και επομένως έχει ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες. Η μέγιστη τιμή του δυναμικού ηλεκτροδίου για το νιτρικό ιόν είναι 0,96 V, επομένως το νιτρικό οξύ είναι ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας από το θειικό οξύ. Ο ρόλος ενός οξειδωτικού παράγοντα στις αντιδράσεις των μετάλλων με το νιτρικό οξύ παίζεται απόΝ 5+ . Ως εκ τούτου, υδρογόνο H 2 ποτέ δεν ξεχωρίζει όταν τα μέταλλα αλληλεπιδρούν με το νιτρικό οξύ ( ανεξάρτητα από τη συγκέντρωση ). Η διαδικασία προχωρά σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
Μου + HNO 3 αλάτι + νερό + προϊόν αναγωγής HNO 3
Προϊόντα Ανάκτησης HNO 3 :
Συνήθως, όταν το νιτρικό οξύ αντιδρά με ένα μέταλλο, σχηματίζεται ένα μείγμα αναγωγικών προϊόντων, αλλά κατά κανόνα κυριαρχεί ένα από αυτά. Ποιο προϊόν θα είναι το κύριο εξαρτάται από τη συγκέντρωση του οξέος και τη δραστηριότητα του μετάλλου.
Συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ
Διάλυμα οξέος με πυκνότηταρ > 1,25 kg/m 3, που αντιστοιχεί σε
συγκεντρώσεις > 40%. Ανεξάρτητα από τη δραστηριότητα του μετάλλου, η αντίδραση της αλληλεπίδρασης με HNO3 (συγ.) προχωρά σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
Μου + HNO 3 (σύν.)→ αλάτι + νερό + ΟΧΙ 2
Τα ευγενή μέταλλα δεν αντιδρούν με πυκνό νιτρικό οξύ (Au , Ru , Os , Rh , Ir , Pt ), και μια σειρά από μέταλλα (Ο Αλ , Ti , Cr , Fe , Co , Ni ) στο χαμηλή θερμοκρασία παθητικοποιήθηκε με πυκνό νιτρικό οξύ. Η αντίδραση είναι δυνατή με την αύξηση της θερμοκρασίας· προχωρά σύμφωνα με το σχήμα που παρουσιάζεται παραπάνω.
Παραδείγματα
Ενεργό μέταλλο
Al + 6 HNO 3 (συμπ.) → Al (NO 3 ) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2
1│ Al 0 – 3 e → Al 3+ - οξείδωση
3│ N 5+ + e → N 4+ - ανάκτηση
Μέταλλο μέτριας δραστικότητας
Fe + 6 HNO 3 (συμπ.) → Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O + 3NO
1│ Fe 0 – 3e → Fe 3+ - οξείδωση
3│ N 5+ + e → N 4+ - ανάκτηση
Μέταλλο χαμηλής ενεργότητας
Ag + 2HNO 3 (συμπ.) → AgNO 3 + H 2 O + NO 2
1│ Ag 0 – e → Ag + - οξείδωση
1│ N 5+ + e → N 4+ - ανάκτηση
Αραιώστε το νιτρικό οξύ
Προϊόν ανάκτησης νιτρικό οξύ σε αραιό διάλυμα εξαρτάται από μεταλλική δραστηριότητα εμπλέκονται στην αντίδραση:
Παραδείγματα:
Ενεργό μέταλλο
8 Al + 30 HNO 3 (διυλ.) → 8Al(NO 3) 3 + 9H 2 O + 3NH 4 NO 3
8│ Al 0 – 3e → Al 3+ - οξείδωση
3│ N 5+ + 8 e → N 3- - ανάκτηση
Η αμμωνία που απελευθερώνεται κατά την αναγωγή του νιτρικού οξέος αντιδρά αμέσως με την περίσσεια νιτρικού οξέος, σχηματίζοντας ένα άλας - νιτρικό αμμώνιο NH4NO3:
NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3.
Μέταλλο μέτριας δραστικότητας
10Cr + 36HNO 3 (αρ.) → 10Cr(NO 3) 3 + 18H 2 O + 3N 2
10│ Cr 0 – 3 e → Cr 3+ - οξείδωση
3│ 2 N 5+ + 10 e → N 2 0 - ανάκτηση
Εκτός μοριακό άζωτο (Ν 2 ) όταν μέταλλα ενδιάμεσης δραστικότητας αλληλεπιδρούν με αραιό νιτρικό οξύ, σχηματίζονται σε ίσες ποσότητες Νιτρικό οξύ ( I) – N 2 O . Στην εξίσωση αντίδρασης πρέπει να γράψετε μία από αυτές τις ουσίες .
Μέταλλο χαμηλής ενεργότητας
3Ag + 4HNO 3(dil.) → 3AgNO 3 + 2H 2 O + NO
3│ Ag 0 – e → Ag + - οξείδωση
1│ N 5+ + 3 e → N 2+ - ανάκτηση
"Aqua regia"
Η «βασιλική βότκα» (προηγουμένως τα οξέα ονομάζονταν βότκες) είναι ένα μείγμα ενός όγκου νιτρικού οξέος και τριών έως τεσσάρων όγκων πυκνού υδροχλωρικού οξέος, το οποίο έχει πολύ υψηλή οξειδωτική δράση. Ένα τέτοιο μείγμα είναι ικανό να διαλύει ορισμένα μέταλλα χαμηλής δράσης που δεν αντιδρούν με νιτρικό οξύ. Μεταξύ αυτών είναι ο «βασιλιάς των μετάλλων» - ο χρυσός. Αυτή η επίδραση της «βότκας regia» εξηγείται από το γεγονός ότι το νιτρικό οξύ οξειδώνει το υδροχλωρικό οξύ, απελευθερώνοντας ελεύθερο χλώριο και σχηματίζοντας χλωροξείδιο του αζώτου ( III ), ή νιτροζυλοχλωρίδιο – NOCl:
HNO 3 + 3 HCl → Cl 2 + 2 H 2 O + NOCl
2 NOCl → 2 NO + Cl 2
Το χλώριο τη στιγμή της απελευθέρωσης αποτελείται από άτομα. Το ατομικό χλώριο είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, ο οποίος επιτρέπει στη «βότκα regia» να επηρεάζει ακόμη και τα πιο αδρανή «ευγενή μέταλλα».
Οι αντιδράσεις οξείδωσης χρυσού και πλατίνας προχωρούν σύμφωνα με τις ακόλουθες εξισώσεις:
Au + HNO 3 + 4 HCl → H + NO + 2H 2 O
3Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2 + 4NO + 8H2O
Για Ru, Os, Rh και Ir Το "Aqua regia" δεν λειτουργεί.
Ε.Α. Nudnova, M.V. Andryukhova