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.
- 375 -
Концентрированная серная кислота, особенно горячая, — энергичный окислитель. Она окисляет HI и HBr (но не HCl) до свободных галогенов, уголь — до CO2, серу — до SO2. Указанные реакции выражаются уравнениями:
Взаимодействие серной кислоты с металлами протекает 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 PbSO4 нерастворима.
Концентрированная серная кислота является окислителем за счет серы(VI). Она окисляет металлы, стоящие в ряду напряжений до серебра включительно. Продукты ее восстановления могут быть различными в зависимости от активности металла и от условий (концентрация кислоты, температура). При взаимодействии с малоактивными металлами, например с медью, кислота восстанавливается до SO2:
При взаимодействии с более активными металлами продуктами восстановления могут быть как SO2, так и свободная сера и сероводород. Например, при взаимодействии с цинком могут протекать реакции:
О действии серной кислоты на железо см. § 242.
Серная кислота — сильная двухосновная кислота. По первой ступени в растворах невысокой концентраций она диссоциирует практически нацело:
Диссоциация по второй ступени
протекает в меньшей степени. Константа диссоциации серной кислоты по второй ступени, выраженная через активности ионов, K2 = 10-2.
- 376 -
Как кислота двухосновная, серная кислота образует два ряда солей: средние и кислые. Средние соли серной кислоты называются сульфатами, а кислые — гидросульфатами.
Большинство солей серной кислоты довольно хорошо растворяется в воде. К практически нерастворимым относятся сульфаты бария BaSO4, стронция SrSO4 и свинца PbSO4. Мало растворим сульфат кальция CaSO4. Произведение растворимости BaSO4 равно 1,1·10-10, SrSO4 3,2·10-7, PbSO4 1,6·10-8, CaSO4 1,3·10-4.
Сульфат бария нерастворим не только в воде, но и в разбавленных кислотах. Поэтому образование белого нерастворимого в кислотах осадка при действии на какой-нибудь раствор солью бария служит указанием на присутствие в этом растворе ионов SO42-:
Таким образом, растворимые соли бария служат реактивом на сульфатион.
К важнейшим солям серной кислоты относятся следующие.
Сульфат натрия NaSO4. Кристаллизуется из водных растворов с десятью молекулами воды (NaSO4·10H2O) и в таком виде называется глауберовой солью по имени немецкого врача и химика И. Р. Глаубера, который первым получил ее действием серной кислоты на хлорид натрия. Безводная соль применяется при изготовлении стекла.
Сульфат калия K2SO4. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимы в воде. Образует ряд двойных солей, в частности квасцы (см. ниже).
Сульфат магния MgSO4. Содержится в морской воде. Из растворов кристаллизуется в виде гидрата MgSO4·7H2O.
Сульфат кальция CaSO4. Встречается в природе в больших количествах в виде минерала гипса CaSO4·2H2O. При нагревании до 150-170°C гипс теряет 3/4 содержащейся в нем кристаллизационной воды и переходит в так называемый жженый гипс, или алебастр (2CaSO4·H2O). Будучи замешан с водой в жидкое тесто, жженый гипс довольно быстро затвердевает, снова превращаясь в CaSO4·2H2O. Благодаря этому свойству гипс применяется для изготовления отливочных форм и слепков с различных предметов, а также в качестве вяжущего материала для штукатурки стен и потолков. В хирургии при переломах используют гипсовые повязки.
Безводный сульфат кальция называется ангидритом.
Купоросы. Так называются сульфаты меди, железа, цинка и некоторых других металлов, содержащие кристаллизационную воду.
Медный купорос CuSO4·5H2O образует синие кристаллы. Применяется для электролитического покрытия металлов медью, для приготовления некоторых минеральных красок, а также в качестве исходного вещества при получении других соединений меди.
- 377 -
В сельском хозяйстве разбавленным раствором медного купороса пользуются для опрыскивания растений и протравливания зерна перед посевом, чтобы уничтожить споры вредных грибков.
Железный купорос FeSO4·7H2O- см. стр. 668.
Квасцы. Если к раствору сульфата алюминия Al2(SO4)3 прибавить раствор сульфата калия K2SO4 и оставить жидкость кристаллизоваться, то из нее выделяются красивые бесцветные кристаллы состава K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O или KAl(SO4)2·12H2O. Это алюмокалиевые квасцы — двойная соль серной кислоты и металлов калия и алюминия*.
