Общая химия

Сернистая кислота H₂SO₃ — очень непрочное соединение. Она известна только в водных растворах. При попытках выделить сернистую кислоту она распадается на SO₂ и воду. Например, при действии концентрированной серной кислоты на сульфит натрия вместо сернистой кислоты выделяется диоксид серы:

Раствор сернистой кислоты необходимо предохранять от доступа воздуха, иначе она, поглощая из воздуха кислород, медленно окисляется в серную кислоту:

Сернистая кислота — хороший восстановитель. Например, свободные галогены восстанавливаются ею в галогеноводороды:

Однако при взаимодействии с сильными восстановителями сернистая кислота может играть роль окислителя. Так, реакция ее с сероводородом в основном протекает согласно уравнению:

Будучи двухосновной ^^^ , сернистая кислота образует два ряда солей. Средние ее соли называются сульфитами, кислые — гидросульфитами.

Как и кислота, сульфиты и гидросульфиты являются восстановителями. При их окислении получаются соли серной кислоты.

Сульфиты наиболее активных металлов при прокаливании разлагаются с образованием сульфидов и сульфатов (реакция самоокисления - самовосстановления):

Сульфиты калия и натрия применяются для отбеливания некоторых материалов, в текстильной промышленности при крашении тканей, в фотографии. Раствор ^^^ (эта соль существует только в растворе) применяется для переработки древесины в так называемую сульфитную целлюлозу, из которой потом получают бумагу.

130. Триоксид серы. Серная кислота.

Диоксид серы может присоединять кислород, переходя при этом в триоксид (трехокись) серы. При обычных условиях эта реакция протекает чрезвычайно медленно. Гораздо быстрее и легче она проходит при повышенной температуре в присутствии катализаторов.

Триоксид серы представляет собой бесцветную легкоподвижную жидкость плотностью ^^^ , кипящую при ^^^ и кристаллизующуюся при ^^^ . При хранении, особенно в присутствии следов влаги, это вещество видоизменяется, превращаясь в длинные шелковистые кристаллы.

Свободные молекулы ^^^ (в газообразном состоянии) построены в форме правильного треугольника, в центре которого находится атом серы, а в вершинах — атомы кислорода. Как и в молекуле ^^^ , атом серы находится здесь в состоянии ^^^ -гибридизации; в соответствии с этим ядра всех четырех атомов, входящих в состав молекулы ^^^ , расположены в одной плоскости, а валентные углы ^^^ равны ^^^ :

Атом серы в молекуле ^^^ связан с атомами кислорода тремя двухцентровыми о-связями и одной четырехцентровой ^^^ -связью (ср. со структурой молекулы ^^^ § 129). Кроме того, за счет неподеленных ^^^ -электронных пар атомов кислорода и свободных ^^^ -орбиталей атома серы здесь возможно образование дополнительных ковалентных связей, подобно тому, как это имеет место в молекуле ^^^ (стр. 341).

Триоксид серы — ангидрид серкой кислоты; последняя образуется при взаимодействии ^^^ с водой:

Структура молекул серной кислоты соответствует формуле:

Безводная ^^^ бесцветная маслянистая жидкость, кристаллизующаяся при ^^^ .

При нагревании безводная серная кислота (так называемый «моногидрат») отщепляет ^^^ , который улетучивается. Отщепление идет до тех пор, пока не получится азеотропный раствор. Он содержит ^^^ (масс.) ^^^ и ^^^ (масс.) воды. Этот раствор кипит и перегоняется без изменения состава при ^^^ . Азеотропный раствор в конечном счете получается и при перегонке разбавленной серной кислоты. В этом случае отгоняется преимущественно вода до тех пор, пока концентрация кислоты ^^^ достигает ^^^ .

При растворении серной кислоты в воде образуются гидраты и выделяется очень большое количество теплоты. Поэтому смешивать концентрированную серную кислоту с водой следует с осторожностью. Во избежание разбрызгивания разогретого поверхностного слоя раствора, надо вливать серную кислоту (как более тяжелую) в воду небольшими порциями или тонкой струйкой; ни в коем случае не следует вливать воду в кислоту.

Серная кислота жадно поглощает пары воды и поэтому часто применяется для осушения газов. Способностью поглощать воду объясняется - и обугливание многих органических веществ, особенно относящихся к классу углеводов (клетчатка, сахар и др.), при действии на них концентрированной серной кислоты. В состав углеводов водород и кислород - входят в таком же отношении, в каком они находятся в воде. Серная кислота отнимает от углеводов водород и кислород, которые образует воду, а углерод выделяется в виде угля.

Концентрированная серная кислота, особенно горячая, — энергичный окислитель. Она окисляет HI и ^^^ (но не ^^^ ) до свободных галогенов, уголь — до ^^^ , серу — до ^^^ . Указанные реакции выражаются уравнениями:

Взаимодействие серной кислоты с металлами ^^^ различно в зависимости от ее концентрации. Разбавленная серная кислота окисляет своим ионом водорода. Поэтому она взаимодействует только с теми металлами, которые стоят в ряду напряжений до водорода, например:

Однако свинец не растворяется в разбавленной кислоте, поскольку образующаяся соль ^^^ нерастворима.