Кислоты — это соединения, которые при электролитической диссоциации образуют ионы водорода. В водных растворах кислоты диссоциируют на ионы водорода и кислотный остаток. Количество атомов водорода, способное замещаться металлами с образованием солей, определяет основность кислот. Различают кислоты одноосновные (HCl, HNO3), двухосновные (H2SO4) и трехосновные (H3PO4). По происхождению кислоты бывают органические (уксусная, лимонная) и неорганические (серная, соляная, азотная), по агрегатному состоянию — твердые (борная, лимонная, стеариновая и др.) и жидкие (соляная, азотная, фосфорная, серная и др.). Среди неорганических кислот наибольшее значение имеют серная, азотная и соляная кислоты. Серная кислота (H2SO4) безводная — тяжелая, маслянистая, бесцветная, весьма гигроскопическая жидкость плотностью 1840,7 кг/м3, температура плавления 10,45°C, температура кипения 296,2°C. Реагируя с водой, серная кислота выделяет большое количество тепла, что сопровождается «кипением» и разбрызгиванием жидкости. Поэтому для приготовления разбавленных растворов необходимо более тяжелую концентрированную кислоту тонкой струей добавлять к воде. Концентрированная серная кислота вступает в реакцию почти со всеми металлами, образуя кислые соли (гидросульфаты) и средние соли (сульфаты). Она причиняет сильные ожоги. Сырьем для производства серной кислоты являются пирит (серный колчедан) Fe2S, газы, образующиеся в качестве отходов при восстановлении цветных металлов из их руд, сероводород H2S, содержащийся в газах при коксовании угля, а также свободная сера. Существует два промышленных способа получения серной кислоты: контактный и нитрозный. Контактный метод предполагает получение сернистого газа SO2 (оксида серы), очищение его от примесей и окисление при 400—600°C кислородом воздуха в присутствии катализаторов (пятиокисла ванадия V2O5, платины и других добавок) в специальных контактных аппаратах. Получаемый серный газ SO3 орошают концентрированной 96—98%-й серной кислотой. При этом образуется олеум H2S2O7 (дымящаяся серная кислота, из которой выделяется серный газ). При нагревании олеума серный ангидрид выделяется до тех пор, пока кислота не станет 98,5%-й. Таким образом, контактный метод позволяет получать серную кислоту любой концентрации. Нитрозный метод отличается тем, что окисление сернистого газа осуществляется нитрозой (раствором окислов азота в концентрированной серной кислоте). Процесс окисления производится в специальных башнях (камерах), футерованных кислотостойкой керамикой. Поэтому полученную кислоту называют башенной, или камерной. Серная кислота, получаемая нитрозным методом, имеет умеренную концентрацию (70—78 %). Соляная (HCl), или хлористоводородная, кислота — раствор хлористого водорода в воде. Взаимодействует со многими металлами и окислами. Соляная кислота — бесцветная «дымящая» на воздухе жидкость (техническая соляная кислота желтоватая из-за примесей Fe, Cl2 и др.). Максимальная концентрация соляной кислоты (при температуре 20°C) 36 % по массе, плотность такого раствора 1180 кг/м3. Процесс производства соляной кислоты состоит из двух этапов: получение газообразного хлористого водорода HCl и растворения его в воде. Наиболее простой метод получения газообразного HCl — взаимодействие NaCl с серной кислотой. Наибольшее распространение получил метод производства соляной кислоты из водорода и хлора, которые реагируют с образованием хлористого водорода. Этот метод называется синтетическим, а полученная соляная кислота — синтетической. Азотная кислота (HNO3) — сильная кислота, характеризующаяся ярко выраженными окислительными свойствами. По внешнему виду это бесцветная жидкость с резким удушливым запахом; плотность 1520 кг/м3; температура плавления 41,15°C; температура кипения 84°C. При кипении и на свету разлагается, выделяя NO2 и окрашиваясь в бурый цвет. С водой азотная кислота смешивается в любых соотношениях. Животные и растительные ткани при действии на них азотной кислоты очень быстро разрушаются. Азотная кислота, реагируя с металлами, образует соли (нитраты). Существуют следующие способы получения азотной кислоты: аммиачный (промышленный), лабораторный и дуговой. Аммиачный способ состоит в окислении аммиака NH3 при его пропускании с избытком воздуха сквозь нагретый платиново-родиевый катализатор в присутствии железа и других металлов. Образующаяся двуокись азота NО2 соединяется с водой и образуется 60—62 %-я кислота. Для получения концентрированной азотной кислоты ее раствор испаряют в присутствии серной кислоты или растворяют (под давлением при температуре 60—80°C) двуокись азота в воде в присутствии большого излишка кислорода. Лабораторный способ предполагает действие концентрированной серной кислоты на нитрат натрия при небольшом нагреве. До разработки аммиачного способа данный процесс использовался для промышленного получения азотной кислоты. Дуговой способ заключается в пропускании струй воздуха через электрическую дугу, окислении образующегося NO в NO2, получении HNO3. Однако этот способ не нашел широкого распространения из-за большого расхода электроэнергии и высокой стоимости кислоты. Ассортимент, применение, хранение и перевозка кислот Серная кислота в отечественной промышленности выпускается следующих марок: купоросное масло (92— 96 % H2SO4), камерная (65 % H2SO4), башенная (75 % H2SO4), олеум (раствор серного ангидрида SO3 в серной кислоте обычно 18—20%), аккумуляторная (32—39% H2SO4), реактивная («ч» — чистая, «чда» — чистая для анализа, «хч» — химически чистая, «оч» — особой чистоты) и регенерированная. Серную кислоту башенную, купоросное масло и олеум хранят и транспортируют в стальных, нефутерованных баках и цистернах. Для хранения и перевозки кислоты более низкой концентрации стальные емкости футеруются кислостойкими материалами (керамикой, свинцом, полиизобутиленом, винипластом). Емкости для перевозки олеума выкладываются термоизоляцией для предупреждения замерзания. Температура хранения олеума — не ниже 5°C (во избежание кристаллизации). Серная кислота используется в производстве удобрений (40%), кислот из их солей, взрывчатых веществ, для очистки нефтепродуктов, приготовления лекарств и моющих средств, красителей, искусственных волокон, пластмасс, для осушки газов, приготовления электролитов. Соляная кислота выпускается техническая синтетическая (ГОСТ 857—88) и реактивная. Первая производится двух сортов с содержанием HCl соответственно 31,0 и 27,5%, а вторая марок А — для предприятий цветной металлургии, Б — для медицинской и пищевой промышленности, сельского хозяйства и других специальных целей и В — для всех других потребителей. Содержание HCl соответственно 35—38 %, не менее 31,5 и не менее 31,0%. Кислота соляная реактивная выпускается концентрации 35—38%. Соляная кислота транспортируется в стальных, гуммированных, герметически закрываемых цистернах или контейнерах, стеклянных бутылях или полиэтиленовых канистрах вместимостью до 40 л. Стеклянные бутыли помещают в деревянные обрешетки, свободные места заполняют древесной стружкой или соломой. Цистерны окрашивают снаружи алюминиевой или белой краской. На боковой поверхности вдоль оси наносится полоса желтого цвета с надписью «Опасно — соляная кислота». Днище цистерны окрашивают в белый цвет, рисуют квадрат зеленого цвета размером 1000X1000 мм с надписью «Соляная кислота». Пары кислоты раздражают верхние дыхательные пути и слизистую оболочку глаз, в результате чего может быть вызван катар дыхательных путей, помутнение роговицы глаз. При воздействии на кожу кислота вызывает ожоги и раздражение. Поэтому ее хранят в хорошо вентилируемых помещениях, герметичных, защищенных от коррозии емкостях. Соляная кислота применяется в гидрометаллургии и гальванопластике, для очистки поверхности металлов при паянии и лужении, получения хлоридов цинка, марганца, железа и других металлов. Так как соляная кислота является составной частью желудочного сока, разведенную HCl применяют в медицине при лечении больных с пониженной кислотностью. Азотная кислота выпускается двух марок: разбавленная (50—60 % HNO3) и концентрированная (более высокой концентрации «хч», «чда», «ч» и «оч»). Она является одним из крупнотоннажных продуктов химической промышленности. Ее широко применяют для получения удобрений, бездымного пороха, взрывчатых веществ, красителей, пластмасс, серной кислоты, для травления металлов, в ракетной технике (как окислитель) и др.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Классификация и методы получения кислот» з дисципліни «Товарознавство сировини і матеріалів»
