Сульфатын хүчил: томъёо ба химийн шинж чанар

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 17:52

Хүнд мэдэгдэж байсан хамгийн анхны эрдэс хүчлүүдийн нэг бол хүхэр буюу сульфат юм. Тэр өөрөө төдийгүй түүний олон давсыг барилга, анагаах ухаан, хүнсний үйлдвэр, техникийн зориулалтаар ашиглаж байжээ. Одоогоор энэ тал дээр юу ч өөрчлөгдөөгүй байна. Сульфатын хүчилд агуулагдах хэд хэдэн шинж чанар нь түүнийг химийн нийлэгжилтэнд зайлшгүй шаардлагатай болгодог. Үүнээс гадна түүний давсыг өдөр тутмын амьдрал, үйлдвэрлэлийн бараг бүх салбарт ашигладаг. Тиймээс бид энэ нь юу болох, илэрсэн шинж чанаруудын онцлог шинж чанаруудыг нарийвчлан авч үзэх болно.

Төрөл бүрийн нэр

Энэ бодис маш олон нэртэй байдгаас яриагаа эхэлье. Тэдгээрийн дотроос оновчтой нэршлийн дагуу бүрэлдэн тогтсон, түүхэн хөгжсөн нь бий. Тиймээс энэ холболтыг дараах байдлаар тодорхойлсон:

• сульфатын хүчил;
• витриол;
• хүхрийн хүчил;
• олем.

Хэдийгээр энэ бодис нь хүхрийн хүчил ба хүхрийн өндөр ислийн холимог тул "олеум" гэсэн нэр томъёо нь тийм ч тохиромжтой биш юм -SO_3.

Сульфатын хүчил: томъёо ба молекулын бүтэц

Химийн товчлолын үүднээс авч үзвэл энэ хүчлийн томъёог дараах байдлаар бичиж болно: H₂SO_{4. Мэдээжийн хэрэг, молекул нь устөрөгчийн хоёр катион ба хүчиллэг үлдэгдэл - сульфатын ионоос бүрддэг бөгөөд энэ нь 2+ цэнэгтэй сульфатын ион юм.}

Энэ тохиолдолд молекул дотор дараах холбоо үйлчилнэ:

• хүхэр ба хүчилтөрөгчийн хоорондох ковалент туйл;
• устөрөгч ба хүчлийн үлдэгдэл SO_{4 хооронд хүчтэй туйлшралтай ковалент.}

Хүхэр нь 6 хосгүй электронтой бөгөөд хүчилтөрөгчийн хоёр атомтай хоёр давхар холбоо үүсгэдэг. Өөр хоёртой - ганц бие, тэдгээр нь эргээд устөрөгчтэй ганц бие. Үүний үр дүнд молекулын бүтэц нь хангалттай хүчтэй байх боломжийг олгодог. Үүний зэрэгцээ устөрөгчийн катион нь маш хөдөлгөөнтэй бөгөөд амархан орхидог, учир нь хүхэр ба хүчилтөрөгч нь илүү электрон сөрөг байдаг. Тэд электроны нягтыг өөртөө татснаар устөрөгчийг хэсэгчлэн эерэг цэнэгтэй болгож, салгахад дүүрдэг. H+ байгаа хүчиллэг уусмалууд ингэж үүсдэг.

Хэрэв бид нэгдэл дэх элементүүдийн исэлдэлтийн төлөвийн талаар ярих юм бол сульфатын хүчил, томъёо нь H₂SO_{4, тэдгээрийг хялбархан тооцоолох боломжийг танд олгоно: устөрөгч +1, хүчилтөрөгч -2, хүхэр +6.}

Аливаа молекулын нэгэн адил нийт цэнэг тэг байна.

Нээлтийн түүх

Сульфатын хүчлийг эрт дээр үеэс хүмүүс мэддэг байсан. Алхимичид хүртэл янз бүрийн витриолыг шохойжуулж яаж авахаа мэддэг байсан. -тай9-р зуунд хүмүүс энэ бодисыг хүлээн авч хэрэглэж байсан. Хожим Европт Альберт Магнус төмрийн сульфатын задралаас хүчил гаргаж авах аргыг сурсан.

Гэхдээ аль ч арга нь ашигтай байсангүй. Дараа нь синтезийн камерын хувилбар гэж нэрлэгддэг болсон. Үүний тулд хүхэр, нитратыг шатааж, ялгарсан уурыг усаар шингээж авдаг. Үүний үр дүнд сульфатын хүчил үүссэн.

Хожим нь Британичууд энэ бодисыг хамгийн хямд аргаар олж авах аргыг олж чаджээ. Үүнд пирит ашигласан - FeS_{2, төмрийн пирит. Үүнийг шарж, дараа нь хүчилтөрөгчтэй харьцах нь хүхрийн хүчлийг нийлэгжүүлэх үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал аргуудын нэг хэвээр байна. Ийм түүхий эд нь их хэмжээний үйлдвэрлэлд илүү боломжийн, хямд, чанартай байдаг.}

Физик шинж чанар

Сульфатын хүчлийг бусдаас ялгах хэд хэдэн үзүүлэлт, түүний дотор гаднах үзүүлэлтүүд байдаг. Түүний физик шинж чанарыг хэд хэдэн зүйлээр тайлбарлаж болно:

1. Стандарт нөхцөлд шингэн.
2. Баяжуулсан төлөвтөө хүнд, тослог тул "витриол" гэсэн нэрийг авсан.
3. Бодисын нягт - 1.84 г/см3.
4. Өнгө, үнэр байхгүй.
5. Энэ нь тод "зэс" амттай.
6. Усанд маш сайн уусдаг, бараг хязгааргүй.
7. Гигроскопик, эд эсээс чөлөөт болон холбогдсон усыг хоёуланг нь барьж авах чадвартай.
8. Дэгдэмхий биш.
9. Буцлах цэг - 296oC.
10. 10 хэмд хайлж, 3oC.

Энэ нэгдлийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг нь их хэмжээний дулаан ялгаруулж чийгшүүлэх чадвар юм. Тийм ч учраас хүүхдүүдийг сургуулийн вандан сандал дээрээс ч гэсэн хүчилд ус нэмэх боломжгүй, харин эсрэгээр нь зааж өгдөг. Эцсийн эцэст ус нь илүү хөнгөн нягтралтай тул гадаргуу дээр хуримтлагдах болно. Хэрэв хүчилд гэнэт нэмбэл уусгах урвалын үр дүнд ийм их хэмжээний энерги ялгарч, ус буцалгаж, аюултай бодисын тоосонцортой хамт цацаж эхэлнэ. Энэ нь гарын арьсанд химийн хүчтэй түлэгдэлт үүсгэж болзошгүй.

Тиймээс хүчилийг нимгэн урсгалаар ус руу асгавал хольц нь маш халуун болох боловч буцлахгүй тул шингэн нь бас асгарна гэсэн үг.

Химийн шинж чанар

Химийн үүднээс авч үзвэл энэ хүчил нь маш хүчтэй, ялангуяа өтгөрүүлсэн уусмал юм. Энэ нь хоёр үндсэн шинж чанартай тул гидросульфат ба сульфатын анион үүсэх замаар алхам алхмаар задалдаг.

Ерөнхийдөө түүний янз бүрийн нэгдлүүдтэй харилцан үйлчлэл нь энэ ангиллын бодисын бүх үндсэн урвалд нийцдэг. Бид сульфатын хүчил оролцдог хэд хэдэн тэгшитгэлийн жишээг өгч болно. Химийн шинж чанар нь түүний харилцан үйлчлэлээр илэрдэг:

• давс;
• металл исэл ба гидроксид;
• амфотерийн исэл ба гидроксид;
• металууд устөрөгч хүртэл цуваа хүчдэлтэй.

БИйм харилцан үйлчлэлийн үр дүнд бараг бүх тохиолдолд өгөгдсөн хүчил (сульфат) эсвэл хүчиллэг давс (гидросульфат) -ын дунд давсууд үүсдэг.

Мөн нэг онцлог шинж чанар нь ердийн схемийн дагуу металуудтай Me + H₂SO₄=MeSO₄ + H_{2↑ зөвхөн тухайн бодисын уусмал, өөрөөр хэлбэл шингэрүүлсэн хүчил урвалд ордог. Хэрэв бид төвлөрсөн эсвэл өндөр ханасан (олеум) авбал харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүн нь огт өөр байх болно.}

Хүхрийн хүчлийн онцгой шинж чанар

Эдгээрт зөвхөн төвлөрсөн уусмалын металлтай харилцан үйлчлэл орно. Тиймээс ийм урвалын зарчмыг бүхэлд нь тусгасан тодорхой схем байдаг:

1. Хэрэв метал идэвхтэй байвал үр дүнд нь устөрөгчийн сульфид, давс, ус үүснэ. Энэ нь хүхэр -2 болж буурсан байна.
2. Хэрэв метал нь дунд зэргийн идэвхжилтэй бол үр дүн нь хүхэр, давс, ус юм. Энэ нь сульфатын ионыг чөлөөт хүхэр болгон бууруулах явдал юм.
3. Бага урвалд ордог металлууд (устөрөгчийн дараа) - хүхрийн давхар исэл, давс, ус. Исэлдэлтийн төлөвт байгаа хүхэр +4.

Мөн сульфатын хүчлийн онцгой шинж чанар нь зарим металл бус бодисыг исэлдэх хамгийн дээд хэмжээнд хүртэл исэлдүүлэх, нийлмэл нэгдлүүдтэй урвалд орж энгийн бодис болгон исэлдүүлэх чадвар юм.

Салбараас олж авах арга

Хүхрийн хүчил үйлдвэрлэх сульфатын процесс нь хоёр үндсэн төрлөөс бүрдэнэ:

• холбоо барих;
• цамхаг.

Хоёулаа хамгийн түгээмэл аргадэлхийн бүх улс оронд аж үйлдвэрийн. Эхний сонголт нь төмрийн пирит эсвэл хүхрийн пиритийг түүхий эд болгон ашиглахад үндэслэсэн болно - FeS_{2. Нийт гурван үе шаттай:}

1. Түүхий эдийг шаталтын бүтээгдэхүүн болгон хүхрийн давхар исэл үүсгэн шарах.
2. Энэ хийг ванадийн катализатороор хүчилтөрөгчөөр дамжуулж хүхрийн ангидрид - SO_3.
3. Шингээх цамхагт ангидридыг сульфатын хүчлийн уусмалд уусгаж өндөр концентрацитай уусмал - олеум үүсдэг. Маш хүнд тослог өтгөн шингэн.

Хоёр дахь сонголт нь бараг ижил боловч азотын ислийг катализатор болгон ашигладаг. Бүтээгдэхүүний чанар, өртөг болон эрчим хүчний зарцуулалт, түүхий эдийн цэвэр байдал, бүтээмж зэрэг үзүүлэлтүүдийн үүднээс авч үзвэл эхний арга нь илүү үр ашигтай, хүлээн зөвшөөрөгдөхүйц тул илүү олон удаа ашигладаг.

Лабораторийн синтез

Хэрэв лабораторийн судалгаанд хүхрийн хүчлийг бага хэмжээгээр авах шаардлагатай бол хүхэрт устөрөгчийг идэвхгүй металлын сульфатуудтай харилцан үйлчлэх арга хамгийн тохиромжтой.

Эдгээр тохиолдолд хар металлын сульфид үүсэх ба дагалдах бүтээгдэхүүн болох хүхрийн хүчил үүсдэг. Жижиг судалгааны хувьд энэ сонголт тохиромжтой боловч ийм хүчил нь цэвэршилтээрээ ялгаатай биш юм.

Мөн лабораторид сульфатын уусмалд чанарын урвал явуулж болно. Ба²⁺ ионы хамт хамгийн түгээмэл урвалж нь барийн хлорид юм.сульфатын анион цагаан тунадас болж тунадаг - барит сүү: H₂SO₄ + BaCL₂=2HCL + BaSO_4↓

Хамгийн түгээмэл давс

Сульфатын хүчил ба түүний үүсгэсэн сульфатууд нь хүнс зэрэг олон үйлдвэр, өрхөд чухал нэгдлүүд юм. Хүхрийн хүчлийн хамгийн түгээмэл давсууд нь:

1. Гипс (алебастр, селенит). Химийн нэр нь усан кальцийн сульфатын талст гидрат юм. Томъёо: CaSO_{4. Барилга, эм, целлюлоз, цаас, үнэт эдлэлийн үйлдвэрлэлд ашигладаг.}
2. Барит (хүнд жад). барийн сульфат. Уусмалын хувьд энэ нь сүүн тунадас юм. Хатуу хэлбэрээр - тунгалаг талстууд. Оптик хэрэгсэл, рентген туяа, тусгаарлагч бүрхүүлд ашигладаг.
3. Мирабилит (Глауберийн давс). Химийн нэр нь натрийн сульфат декахидрат юм. Томъёо: Na₂SO₄10H_{2O. Анагаах ухаанд тайвшруулах үйлчилгээтэй.}

Практик ач холбогдолтой давсны олон жишээ бий. Гэхдээ дээр дурдсан нь хамгийн түгээмэл.

Сульфатын сүүн шингэн

Энэ бодис нь мод буюу целлюлозыг дулааны боловсруулалтын үр дүнд үүссэн уусмал юм. Энэхүү нэгдлийн гол зорилго нь тунадасжуулах замаар түүний үндсэн дээр сульфатын саван авах явдал юм. Сульфатын уусмалын химийн найрлага нь дараах байдалтай байна:

• лигнин;
• гидрокси хүчил;
• моносахарид;
• фенол;
• давирхай;
• дэгдэмхий болон тосны хүчил;
• натрийн сульфид, хлорид, карбонат, сульфат.

Энэ бодис нь цагаан ба хар сульфатын хоёр үндсэн төрөл байдаг. Цагаан нь целлюлоз, цаасны үйлдвэрт ордог бол хар нь үйлдвэрлэлд сульфаттай саван хийхэд ашиглагддаг.

Үндсэн програмууд

Хүхрийн хүчлийн жилийн үйлдвэрлэл жилд 160 сая тонн. Энэ бол маш чухал үзүүлэлт бөгөөд энэ нэгдлийн ач холбогдол, тархалтыг илтгэнэ. Сульфатын хүчлийг ашиглах шаардлагатай хэд хэдэн үйлдвэр, газар байдаг:

1. Батерейнд электролит хэлбэрээр, ялангуяа хар тугалгад байдаг.
2. Сульфатын бордоо үйлдвэрлэдэг үйлдвэрүүдэд. Энэ хүчлийн ихэнх хэсгийг ургамлын эрдэс бордоо үйлдвэрлэхэд тусгайлан ашигладаг. Тиймээс хүхрийн хүчил үйлдвэрлэх болон бордоо үйлдвэрлэх үйлдвэрүүдийг ихэвчлэн зэрэгцүүлэн байгуулдаг.
3. Хүнсний үйлдвэрт эмульгатор хэлбэрээр E513 кодоор тэмдэглэгдсэн.
4. Олон тооны органик нийлэгжилтэнд усгүйжүүлэгч бодис, катализатор. Тэсрэх бодис, давирхай, цэвэрлэгээний болон угаалгын нунтаг, нейлон, полипропилен ба этилен, будагч бодис, химийн утас, эфир болон бусад нэгдлүүдийг ингэж гаргаж авдаг.
5. Ус цэвэршүүлэх, нэрмэл ус хийхэд шүүлтүүрт ашигладаг.
6. Хүдрээс ховор элемент гаргаж авах, боловсруулахад ашигладаг.

Бас маш их халхавчхүчил нь лабораторийн судалгаанд ордог бөгөөд тэндээс орон нутгийн аргаар гаргаж авдаг.