Күкерт әчелеге

Күкерт әчелеге H₂SO₄ - күкерт оксидлашуы иң югары дәрәҗәсенә (+6) туры килүче көчле ике нигезле әчелек.

Күкерт әчелеге
Систематик атама	Күкерт әчелеге
Формула	H2SO4
Физик үзлекләре
Халәт	Сыеклык
Моляр масса	98,078 ± 0,006 г/моль
Тыгызлык	1,8356 г/см³
Динамик үзлелек	0,027534 Па·с
Кинематик үзлелек	0,1501 см²/с (20 °C)
Эрү температурасы	10,38 °C
Кайнау температурасы	337 °C
Чагыштырма эрү җылылыгы	10,73 Дж/кг
Бу басымы	0,001 ± 0,001 мм тк бг
Сыну күрсәткече	1.397
Диполь моменты	2,72 Дебай
Химик үзлекләр
pKa (диссоциация константасы)	-3
Суда эрүчәнлек	катыша
Иминлек
Үлем дозасы ЛД50	510 мг/кг

Күкерт әчелеге (96%)

Гадәттәге шартларда куертылган күкерт әчелеге - төссез, иссез авыр майлы сыеклык (әче "бакыр" тәме белән).

Техникада H₂SO₄ су белән һәм күкерт анһидриды SO₃ белән катнашмалары да күкерт әчелеге дип атала.

SO₃ һәм H₂O моляр чагыштырмасы < 1 булган очракта кушылма күкерт әчелегенең сулы эремәсе дип атала, әгәр > 1 булса - күкерт әчелегендә SO₃ эремәсе яки олеум дип йөртелә.

Күкерт әчелеген чыгару

Сәнәгый ысул

Сәнәгатьтә күкерт әчелеген күкерт оксидыннан чыгаралар, әчелекнең концентациясе 92-94% җитә:

${\mathsf {2SO_{2}+O_{2}=2SO_{3}}}$

${\mathsf {H_{2}O+SO_{3}=H_{2}SO_{4}}}$

Нитроз ысулы

Элек күкерт әчелеге махсус манарада нитроз ысулы ярдәмендә чыгарыла иде, әчелекнең концентациясе 75% җитә:

${\mathsf {SO_{2}+NO_{2}+H_{2}O=H_{2}SO_{4}+NO\uparrow }}$

Бүтән ысул

Сирәк кенә күкертсутуар һәм тоз тәэсир итешүе нәтиҗәсендә чыгарыла:

${\mathsf {H_{2}S+CuSO_{4}=CuS+H_{2}SO_{4}}}$.

Бу металлар сульфидлары бик нык, кара төстә, ләкин азот әчелеге ярдәмендә сульфатларга оксидлашып була:

${\mathsf {CuS+8HNO_{3}\rightarrow CuSO_{4}+8NO_{2}\uparrow +4H_{2}O}}$

Физик һәм физик-химик үзлекләре

Күкерт әчелеге - бик көчле әчелек, 18 °С температурасында pK_a (1) = −2,8, pK_a (2) = 1,92 (К₂ 1,2 10⁻²);

• молекулада бәйләнешләр озынлыгы S=O 0,143 нм, S—OH 0,154 нм, почмак HOSOH 104°, OSO 119°;
• кайнаганда азеотроп катнашманы булдыра (98,3 % H₂SO₄ һәм 1,7 % H₂О, кайнау температурасы 338,8 °С).
• 100% күкерт әчелеге составы: (%): H₂SO₄ 99,5, HSO₄⁻ — 0,18, H₃SO₄⁺ — 0,14, H₃O⁺ — 0,09, H₂S₂O₇, — 0,04, HS₂O₇⁻ — 0,05.
• Сулы эремәләрдә H₃О⁺, HSO₃⁺, 2НSO₄⁻ кушылмаларына тулысынча таркала (диссоцияләнә).
• Гидратларны формалаша: H₂SO₄·nH₂O, биредә n = 1, 2, 3, 4 и 6,5.

Химик үзлекләре

Куертылган күкерт әчелеге җылытканда шактый көчле оксидлаштыручы булып тора.

Хәтта HI һәм өлешчә HBr ирекле һалогеннарга оксидлаштыра.

${\mathsf {8HI+H_{2}SO_{4}=4I_{2}\downarrow +H_{2}S\uparrow +4H_{2}O}}$

${\mathsf {2HBr+H_{2}SO_{4}=Br_{2}\downarrow +SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}$

Күкерт әчелеге күмерне CO₂ -га оксидлаштыра, ә күкертне — SO₂ -га оксидлаштыра.

${\mathsf {C+2H_{2}SO_{4}=2SO_{2}\uparrow +CO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}$

${\mathsf {S+2H_{2}SO_{4}=3SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}$

Күп кенә металларны оксидлаштыра (чыгармалар: алтын, агалтын, иридий, родий, тантал):

${\mathsf {Cu+2H_{2}SO_{4}=CuSO_{4}+2H_{2}O+SO_{2}}}$

Бик көчле кайтаргыч матдәләр белән куертылган күкерт әчелеге күкерткә һәм күкертсутуарга яңадан кайтарыла. Куертылган күкерт әчелеге су буларын йота, шуңа күрә газлар, сыеклыклар, каты җисемнәрне киптерү өчен кулланыла.

Ләкин куертылган күкерт әчелеге H₂SO₄ өлешчә сутуар белән кайтарыла, шуннан сутуарны киптерү өчен кулланыла.

Органик кушылмаларда күкерт әчелеге суны телеп ала һәм кара күмерне калдыра, шуннан үзагач, шикәр һ.б. күмерләнә.

Сыегайган H₂SO₄ электрохимик көчәнешләр рәтендә сутуардан сулда торган барлык металлар белән тәэсир итешү нәтиҗәсендә сутуар чыгарыла:

${\mathsf {Fe+H_{2}SO_{4}=FeSO_{4}+H_{2}{\uparrow }}}$

Күкерт әчелеге H₂SO₄ ике рәт тозны булдыра: уртача - сульфатлар, әче - гидросульфатлар һәм эфирлар. Шулай ук Каро әчелеге H₂SO₅ һәм H₂S₂O₈ билгеле.

${\mathsf {H_{2}SO_{4}+2NaOH=Na_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}$

${\mathsf {H_{2}SO_{4}+2NaOH=Na_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}$

Күкерт әчелеге төп оксидлар белән тәэсир итешеп, сульфат һәм су булдыра:

${\mathsf {CuO+H_{2}SO_{4}=CuSO_{4}+H_{2}O}}$

Металл эшкәртү заводларында күкерт әчелеге ярдәмендә металл эшләнмәләр өслегеннән металл оксидлары алып ташлана:

${\mathsf {Fe_{2}O_{3}+3H_{2}SO_{4}=Fe_{2}(SO_{4})_{3}+3H_{2}O}}$

Куертылган H₂SO₄ кайбер органик кушылмаларны күмернең бүтән кушылмаларына әйләндерә:

${\mathsf {HCOOH+H_{2}SO_{4}(k)=CO\uparrow +H_{2}SO_{4}\centerdot nH_{2}O}}$

Күкерт әчелеге һәм аның эрүчән тозларының сыйфат реакцияләре - эрүчән барий тозлары белән тәэсир итешү нәтиҗәсендә барий сульфаты ак утырмасы хасил була, ул әчелекләрдә һәм суда эреми, мәсәлән:

${\mathsf {H_{2}SO_{4}+BaCl_{2}=BaSO_{4}{\downarrow }+2HCl}}$

Куллану

Күкерт әчелеге күп тармакларда кулланыла:

• мәгъдәннәрне эшкәртүдә, аеруча сирәк элементларны чыгаруда, шул исәптәп уран, иридий, цирконий, осмий һ.б.
• минераль ашламалар җитештерүдә
• минераль әчелекләр һәм тозлар җитештерүдә
• кургаш аккумуляторларда электролит буларак
• химик җепселләр, буяулар, шартлаучан матдәләр җитештерүдә
• нефть, металл эшкәртү, тукымалар, күн эшкәртү һ.б. сәнәгать тармакларында
• азык-төлек сәнәгатендә, Е513 (эмульгатор)
• сәнәгый органик синтезда

Дөньяда бер елда 200 млн тонна күкерт әчелеге җитештерелә. Минераль ашламалар җитештерүдә иң күп күкерт әчелеге сарыф ителә.

Әдәбият

• Реутов О. А., Курц А. Л., Бутин К. П. Органическая химия. — 3-е изд. — М: Бином. Лаборатория знаний, 2010. — Т. 1. — 567 с. — ISBN 978-5-94774-613-6.
• Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия = Inorganic Chemistry / Пер. с англ. М. Г. Розовой, С. Я. Истомина, М. Е. Тамм, под ред. В. П. Зломанова. — М: Мир, 2004. — Т. 1. — 679 с. — ISBN 5-03-003628-8
• Статья «Серная кислота» (Химическая энциклопедия)
• Плотность и значение pH серной кислоты при t=20 °C