Большая Советская Энциклопедия (СЕ)

Се'рная кислота', H₂SO₄, сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике С. к. называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом. Если молярное отношение SO₃: Н₂О меньше 1, то это водный раствор С. к., если больше 1, — раствор SO₃ в С. к.

  Физические и химические свойства. 100%-ная H₂SO₄ (моногидрат, SO₃×H₂O) кристаллизуется при 10,45 °С; t_kип 296,2 °С; плотность 1,9203 г/см³; теплоёмкость 1,62 дж/г (К. H₂SO₄ смешивается с Н₂О и SO₃ в любых соотношениях, образуя соединения:

  H₂SO₄×4H₂O (t_пл  — 28,36°С),

  H₂SO₄×3H₂O (t_пл — 36,31°С),

  H₂SO₄×2H₂O (t_пл — 39,60°С),

  H₂SO₄×H₂O (t_пл — 8,48 °С),

  H₂SO₄×SO₃ (H₂S₂O₇ — двусерная или пиросерная кислота, t­_пл 35,15 °С), H₂SO×2SO₃ (H₂S₃O₁₀ — трисерная кислота, t_пл 1,20 °C). При нагревании и кипении водных растворов С. к., содержащих до 70% H₂SO₄, в паровую фазу выделяются только пары воды. Над более концентрированными растворами появляются и пары С. к. Раствор 98,3%-ной H₂SO₄ (азеотропная смесь) при кипении (336,5 °С) перегоняется полностью. С. к., содержащая свыше 98,3% H₂SO₄, при нагревании выделяет пары SO₃.

  Концентрированная С. к. — сильный окислитель. Она окисляет HI и НВг до свободных галогенов; при нагревании окисляет все металлы, кроме Au и платиновых металлов (за исключением Pd). На холоде концентрированная С. к. пассивирует многие металлы, в том числе РЬ, Cr, Ni, сталь, чугун. Разбавленная С. к. реагирует со всеми металлами (кроме РЬ), предшествующими водороду в ряду напряжении, например: Zn + H₂SO₄= ZnSO₄ + Н₂.

  Как сильная кислота С. к. вытесняет более слабые кислоты из их солей, например борную кислоту из буры:

  Na2B₄O₇ + H₂SO₄ + 5H₂O = Na₂SO₄ + 4H₂BO₃, а при нагревании вытесняет более летучие кислоты, например:

  NaNO₃ + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HNO₃.

  С. к. отнимает химически связанную воду от органических соединений, содержащих гидроксильные группы — ОН. Дегидратация этилового спирта в присутствии концентрированной С. к. приводит к получению этилена или диэтилового эфира. Обугливание сахара, целлюлозы, крахмала и др. углеводов при контакте с С. к. объясняется также их обезвоживанием. Как двухосновная, С. к. образует два типа солей: сульфаты и гидросульфаты.

  Получение. Первые описания получения «купоросного масла» (т. е. концентрированной С. к.) дали итальянский учёный В. Бирингуччо в 1540 и немецкий алхимик, чьи труды были опубликованы под именем Василия Валентина в конце 16 — начале17 вв. В 1690 французские химики Н. Лемери и Н. Лефевр положили начало первому промышленному способу получения С. к., реализованному в Англии в 1740. По этому методу смесь серы и селитры сжигалась в ковше, подвешенном в стеклянном баллоне, содержавшем некоторое количество воды. Выделявшийся SO3 реагировал с водой, образуя С. к. В 1746 Дж. Робек в Бирмингеме заменил стеклянные баллоны камерами из листового свинца и положил начало камерному производству С. к. Непрерывное совершенствование процесса получения С. к. в Великобритании и Франции привело к появлению (1908) первой башенной системы. В СССР первая башенная установка была пущена в 1926 на Полевском металлургическом заводе (Урал).

  Сырьём для получения С. к. могут служить: сера, серный колчедан FeS2, отходящие газы печей окислительного обжига сульфидных руд Си, РЬ, Zn и других металлов, содержащие SO₂. В СССР основное количество С. к. получают из серного колчедана. Сжигают FeS₂ в печах, где он находится в состоянии кипящего слоя. Это достигается быстрым продуванием воздуха через слой тонко измельченного колчедана. Получаемая газовая смесь содержит SO₂, O₂, N₂, примеси SO₃, паров Н₂О, As₂O₃, SiO₂ и др. и несёт много огарковой пыли, от которой газы очищаются в электрофильтрах.

  С. к. получают из SO₂ двумя способами: нитрозным (башенным) и контактным. Переработка SO₂ в С. к. по нитрозному способу осуществляется в продукционных башнях — цилиндрических резервуарах (высотой 15 м и более), заполненных насадкой из керамических колец. Сверху, навстречу газовому потоку разбрызгивается «нитроза» — разбавленная С. к., содержащая нитрозилсерную кислоту NOOSO₃H, получаемую по реакции:

  N₂O₃ + 2H₂SO₄ = 2 NOOSO₃H + H₂O.

  Окисление SO₂ окислами азота происходит в растворе после его абсорбции нитрозой. Водою нитроза гидролизуется:

  NOOSO₃H + H₂O = H₂SO₄ + HNO₂.

  Сернистый газ, поступивший в башни, с водой образует сернистую кислоту: SO₂ + H₂O = H₂SO₃.

  Взаимодействие HNO₂ и H₂SO₃ приводит к получению С. к.:

  2 HNO₂ + H₂SO₃ = H₂SO₄ + 2 NO + H₂O.