Sumporna kiselina poznata je i kao sulfatna kiselina. Molekula sumporne kiselina ima strukturu H2SO4. Ova je tekućina bezbojna, lagano uljasta, i danas je jedan od najvažnijih proizvoda kemijske industrije. Sumprna kiselina nagriza, i jako je opasna za rukovanje. Oprezno rukovanje je neophodno, kao i zaštitna oprema.
U nastavku ćemo malo detaljnije opisati sumpornu kiselinu.
H2SO4 – Kemijska i fizikalna svojstva
Sumporna kiselina je bezbojna tekućina, uljasta i nagrizajuća. Sa vodom se miješa u svim omjerima, ali je važno paziti na pravilo (uvijek se kiselina miješa sa vodom, a nikada obratno).
Riječ je o snažnoj anorganskoj kiselini, koja ima izraženo oksidirajuće i dehidratacijsko djelovanje.
Kada se sumporna kiselina pomiješa sa vodom, treba znati da se kiselina uvijek dodaje u vodu, a nikad obratno!.
Ako sumpornu kiselinu pomiješate sa vodom, doći će do egzotermne reakcije, odnosno reakcije prilikom koje se oslobađa energija – toplina. Treba biti oprezan prilikom miješanja kiseline sa vodom, jer u suprotnom može doći do neželjenih reakcija. S obzirom da je sumporna kiselina nagrizajuća, i opasna, potrebno je pažljivo rukovati s njom.
Kada se miješa sa vodom, potrebno je tekućinu pažljivo miješati, da ne dođe do naglog porasta temperature, ključanja i prskanja tekućine okolo.
Koncentrirana H2SO4 kiselina uništava kožu i tkivo, a isparavanje i sitne kapljice mogu dovesti do sljepoće, ili gušenja ako slučajno udahnemo otrovne pare.
Ukoliko pak dođe do toga da sumporna kiselina kapne na kožu, potrebno je prvo uz pomoć suhe krpe posušiti mjesto, pa onda dobro isprati vodom.
Ako je kiselina dospjela u oči, što prije dobro isperite čistom vodom. Najbolje je kiselinu ispirati iz očiju sa velikom količinom hladne tekuće vode.
!! Ako se susrećete, odnosno koristite sumpornu kiselinu, svakako vrijedi pročitati Odjeljak 4 – Mjere prve pomoći. https://petrokemija.hr/Portals/0/Dokumenti_Kompanija/SumpornaKiselina.pdf?ver=2017-10-11-141654-433
Unatoč svim opasnostima, ako se pažljivo rukuje sumpornom kiselinom, ona može biti upotrebljena na mnoge načine. Danas je sumporna kiselina neizostavan komercijalni proizvod, i koristi se u mnogim industrijskim granama.
Sumporna kiselina (H2SO4) je jaka kiselina, koja će u vodenoj otopini u potpunosti disocirati na vodikove ione (H+) i sulfatne ione (SO42-). Svaka će molekula otpustiti 2 iona vodika H+. Zbog toga kažemo da je sumporna kiselian diprotonska kiselina. Čak i razrijeđene otopine sumporne kiseline imaju sve karakteristike kiselina. Otopine imaju kiseli okus, one provode električnu struju, neutraliziraju lužine i nagrizaju kemijski aktivne metale.
Upotreba sumporne kiseline
Upotreba sumporne kiseline raznolika je, i možemo reći da je sumporna kiselina prisutna u gotovo svim vrstama proizvodnih postrojenja. Poznata je i pod nazivom vitriol, da vas ne zbuni, a koristi se:
- kao sredstvo za sušenje u eksikatorima
- koristi se za proizvodnju umjetnih gnojiva
- u kemijskoj industriji
- za proizvodnju boja i lakova
- u proizvodnji željeza i čelika
- u petrokemijskoj industriji
- ostalim industrijama kao što su tekstilna, industrija prerade kože i prehrambena industrija…
Kada se zagrije, sumporna kiselina može oksidirajuće djelovati na neke metale. Uz pomoć vruće sumporne kiseline možemo otapati slabije aktivne metale kao što je bakar, živa i olovo.
Danas bilježimo veliku primjenu sumporne kiseline u proizvodnji umjetnih gnojiva. Sve je krenulo još u 19. stoljeća, kada je njemački kemičar Baron Justus von Liebig otkrio da sumporna kiselina u tlu pomaže boljem rastu biljaka. Veće količine u tlu pogoduju biljkama, pa su umjetna gnojiva zapravo obogaćena fosforom i nekim drugim elementima.
Još jedna dobro poznata primjena sumporne kiseline je u automobilskoj industriji – u proizvodnji olovnih akumulatora za automobile.
Sumporna kiselina djeluje višestruko:
- Djeluje kao kiselina – Ako je razrijedimo, onda će sumporna kiselina reagirati samo sa metalima čiji je elektrodni redukcijski potencijal manji (negativniji) od vodika, a kao produkt nastaje vodik.
- Oksidacijsko djelovanje – Vrijedi znati da će vruća koncentrirana sumporna kiselina djelovati kao jaki oksidans, da će reagirati sa metalima pozitivnog redukcijskog elektrodnog potencijala (osim platine i zlata). U ovoj se reakciji neće reducirati vodik, nego nastaje sumpor iz sumporne kiseline (plinoviti sumporov (IV) oksid).
- Djeluje dehidracijski – To se lako može dokazati u kontroliranim uvjetima (ako se na tvari organskog podrijetla stavi nekoliko kapi koncentrirane sumporne kiseline). Organske tvari različito reagiraju, čime se dokaže karboniziranje organskih tvari.
- Higroskopno djelovanje – Nekada se koristi za održavanje suhog zraka u posebnim prostorijama, što znači da sumporna kiselina djeluje higroskopno.
Dobivanje sumporne kiseline
Danas se najčešće koriste dva postupka za dobivanje sumporne kiseline. Spomenut ćemo ih ukratko, i objasniti postupak.
Poznajemo još od prije postupak korištenja olovnih komora, pri kojem će sumpor dioksid, SO2, dobiven prženjem pirita ili izgaranjem sumpora, oksidirati u velikim olovnim komorama ili posebnim tornjevima uz prisutnost vode s pomoću dušikovih oksida.
Danas se ipak najviše koristi proces kontaktnim postupkom: sumpor dioksid oksidira se zrakom uz katalizator (najčešće vanadijev (V) oksid) u sumporov trioksid, SO3, koji se apsorbira u 98%-tnoj sumpornoj kiselini. Pritom nastaje disumporna kiselina, H2S2O7, koja ako se razrijedi sa vodom daje koncentriranu sumpornu kiselinu. Ovako dobivena sumporna kiselina znatno je čišća od one dobivene korištenjem olovnih komora.
U čistom obliku, sumporna kiselina ima najveću gustoću 1,83 g/mL na 25°C, a točku ledišta na 10,37°C. Temperatura vrenja sumporne kiseline je 337°C, pri atmosferskom tlaku 1 atmosfere.
Topiva je u vodi, te se može s vodom miješati u svim omjerima. Kada se miješa sa vodom, temperatura tekućine se povećava, pa sve do 100°C i više, no neće doći do vrenja na 100°C jer se točka vrenja povećava sa povećanjem udjela sumporne kiseline u vodi.
Za kraj jedan zanimljiv GIF
Djelovanje sumporne kiseline na kuhinjski šećer.
Na ovom kratkom GIF-u možete vidjeti dehidrirajuće djelovanje sumporne kiseline na kuhinjski šećer u kristalu. Crna struktura koja izlazi iz staklene posude je karbon.
Inače je poznato da sumporna kiselina ima izraženo dehidrirajuće djelovanje. Sumporna kiselina će “izvući” vodu iz organskih spojeva, pa tako i šećera, kao što se vidi na gornjem primjeru.
