Kyselina sírová: Rozdiel medzi revíziami

Smazaný obsah Přidaný obsah
HRoestBot (diskusia | príspevky)
→‎Chemické vlastnosti: rozšírenie obsahu, pridanie chem. reakcií
Riadok 26:
 
== Chemické vlastnosti ==
Pri rôznej koncentrácii kyseliny sírovej sa vyznačujú rôzne chemické vlastnosti. Vo veľkej koncentrácii sa prejavujú jej oxidačné účinky centrálneho atómu [[síra|síry]] a v malej koncentrácii zasa jej kyslosť (resp. oxidačné účinky kyslého vodíka).
V čistej kyseline sírovej nastáva jej [[autoprotolýza]]:
 
: H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>&nbsp;+&nbsp;H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> ↔ H<sub>3</sub>SO<sub>4</sub><sup>+</sup>&nbsp;+&nbsp;HSO<sub>4</sub><sup>-</sup>
 
Riedenie kyseliny sírovej s vodou je prudko [[exotermická reakcia]]. V prípade, že sa leje voda do koncentrovanej kyseliny sírovej, môže roztok zovrieť a nebezpečne prskať. Vždy by sa mala liať kyselina do vody a nikdy nie naopak. Toto sa dá zapamätať mnemotechnickou pomôckou: "nelejeme [[Dunaj]] do kyseliny, ale kyselinu do [[Dunaj]]a". Nutnosť tohto postupu vyplýva z relatívnych hustôt týchto kvapalín. Voda je redšiamenšiu hustotu ako kyselina sírová, a preto má tendenciu držať sa nad kyselinou. Riedenie si môžeme najlepšie predstaviť ako tvorbu [[hydroxóniový katión|hydroxóniových katiónov]]:
 
: H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + H<sub>2</sub>O → H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> + HSO<sub>4</sub><sup>−</sup>,
Řádek 38 ⟶ 39:
: HSO<sub>4</sub><sup>-</sup> + H<sub>2</sub>O → H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> + SO<sub>4</sub><sup>2−</sup>.
 
Pretože hydratácia kyseliny sírovej je [[termodynamika|termodynamicky]] veľmi priaznivá, kyselina sírová je excelentné dehydratačné činidlo. Pohlcuje aj vodnú paru zo vzduchu, preto ,keď ju necháme otvorenú, jej objem sa "paradoxne" zväčší. V laboratóriu sa používa ako vysušovadlo. Afinita kyseliny sírovej k vode je taká silná, že ju dokáže odoberať i naviazanú z iných látok, napríklad [[škrob]] (C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>)<sub>n</sub> sa pôsobením kyselinou sírovou takmer okamžite rozkladá na elementárny [[uhlík]] a vodu, ktorá je ňou hneď absorbovaná (a tak sa mierne zriedi):

: (C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>)<sub>n</sub> → 6C + 6H<sub>2</sub>O.
 
Následne reaguje uhlík s kyselinou sírovou za vzniku [[oxid siričitý|oxidu siričitého]] a [[oxid uhličitý|oxidu uhličitého]]:
C(s) + 2 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>(l) → CO<sub>2</sub>(g) + 2 H<sub>2</sub>O(l) + 2 SO<sub>2</sub>(g)
 
: C(s) + 2 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>(l) → CO<sub>2</sub>(g) + 2 H<sub>2</sub>O(l) + 2 SO<sub>2</sub>(g)
 
Podobný výsledok môžeme vidieť, keď vylejeme koncentrovanú kyselinu sírovú na papier; škrob v papieri reaguje a papier vyzerá akoby bol spálený (sadze po spálenom papieri sú vlastne ten istý elementárny uhlík). Ešte dramatickejšia reakcia prebieha, keď sa kyselina sírová kvapne na lyžičku bieleho [[cukor|cukru]]; okamžite sa z neho stane iba čierny pórovitý uhlík páchnuci po [[karamel]]i (pri hydratácii kyseliny sírovej sa uvoľní teplo, ktoré skaramelizuje ešte nezreagovaný cukor). Kyselina sírová podobne reaguje s mnohými inými organickými materiálmi vrátane kože, tkanív a textilu!
 
=== Ďaľšie reakcie ===
Kyselina sírová vytvára s väčšinou zásad príslušné sírany. Napríklad, modrý [[síran meďnatý]], používaný pri galvanickom pokovovaní a ako [[fungicíd]], sa pripravuje reakciou [[oxid meďnatý|oxidu meďnatého]] s kyselinou sírovou:
 
: CuO (s) + {{chem|H|2|SO|4}} (aq) → {{chem|CuSO|4}} (aq) + {{chem|H|2|O}} (l)
 
Kyselina sírová sa tiež používa na vytesnenie slabších kyselín z ich solí, napríklad [[kyselina octová|kyseliny octovej]] z [[octan sodný|octanu sodného]]:
 
:{{chem|H|2|SO|4}} + {{chem|CH|3|COONa}} → {{chem|NaHSO|4}} + {{chem|CH|3|COOH}}
 
Podobne môže byť pripravená kyselina dusičná z [[dusičnan draselný|dusičnanu draselného]]. Ako druhý produkt vzniká [[hydrogensíran draselný]].
V kombinácii s kyselinou dusičnou pôsobí kyselina sírová ako dehydratačné činidlo, vytvárajúce nitrónium {{chem|NO|2|+}}, ktoré je dôležité pri elektrofilných substitúciách aromatických zlúčenín.
Koncentrovaná kyselina sírová reaguje s [[chlorid sodný|chloridom sodným]]:
 
:NaCl + H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> → NaHSO<sub>4</sub> + HCl
 
Zriedená kyselina sírová rozpúšťa [[železo]], [[hliník]], [[zinok]], [[mangán]], [[horčík]], [[nikel]] a iné kovy. Na rozpustenie [[meď|medi]] a [[cín|cínu]] je potrebná horúca koncentrovaná kyselina. [[Olovo]] a [[wolfrám]] sa nerozpúšťajú. Reakcia kyseliny so železom za vývoja [[vodík|vodíka]] je typická pre väčšinu kovov, ale pri rozpúšťaní cínu sa vyvíja oxid siričitý:
 
: Fe (s) + {{chem|H|2|SO|4}} (aq) → {{chem|H|2}} (g) + {{chem|FeSO|4}} (aq)
 
: Sn (s) + 2 {{chem|H|2|SO|4}} (aq) → {{chem|SnSO|4}} (aq) + 2 {{chem|H|2|O}} (l) + {{chem|SO|2}} (g)
 
Tento rozdiel je spôsobený oxidačnými vlastnosťami koncentrovanej kyseliny pri rozpúšťaní cínu, medi, alebo zinku.
V prípade aromatických zlúčenín, napríklad [[benzén]]u, prebieha [[elektrofilná substitúcia]], pričom vzniká príslušná sulfónová kyselina:
 
:[[File:BenzeneSulfonation.png|300px]]
 
== Výroba ==