Kénsav H2SO4

ANYAGSZERKEZET: A,: ATOMSZERKEZET: A,: HALMAZSZERKEZET: H: 1 p+, 1 e–, 0 n0, 1 e–-héj, 1 külső e– O: 8 p+, 8 e–, 8 n0, 2 e–-héj, 6 külső e– S: 16 p+, 16 e–, 16 n0, 3 e–-héj, 6 külső e– A,: HALMAZSZERKEZET: 7 atomos poláris kovalens kötésű molekula 1 mol tömege 98 gramm.

FIZIKAI TULAJDONSÁGOK: Színtelen, szagtalan folyadék. Olajszerű, sűrűsége csaknem kétszerese a vízének. Vízben jól oldódik, oldódás közben erősen fölmelegszik. A kénsav tiszta állapotban színtelen, olajszerű folyadék, magas forráspontú (338 °C). Ezen tulajdonságai a kénsavmolekulák között fellépő hidrogénkötésen alapulnak. A tömény, vagy koncentrált kénsav 98 tömegszázalékos.

KÉMIAI TULAJDONSÁGOK: Vizes oldata nagyon erős oxidáló* sav. Az oldatban szulfát-ionok (SO42–) és oxonium-ionok (H3O+) találhatók: H2SO4 + 2 H2O ® SO42– + 2 H3O+ A híg sav a fémek nagy részét hidrogénfejlődés és szulfát-képződés közben oldja: H2SO4 + Fe ® FeSO4 + H2 A tömény kénsav nem támadja meg a vasat (passziválódás)**. A sav lúgokkal közömbösíthető. Ekkor szulfát és víz keletkezik. H2SO4 + 2 NaOH ® Na2SO4 + 2 H2O A tömény kénsav erős vízelvonószer: a szerves anyagokat elszenesíti. A kénsav a szerves anyagokat roncsolja, nagyon mérgező hatású. A tömény kénsav erős vízelvonó tulajdonságú. Az ilyen anyagokat higroszkóposnak nevezzük. A levegő nedvességtartalmát megköti, a szerves anyagokat, szénhidrátokat pedig elszenesíti. A hidrogént és az oxigént elvonja belőlük, visszamarad a szén, a kénsav a hangyasavat is elbontja, szén-monoxid fejlődése közben. Így állítanak elő a laboratóriumokban is CO-t. Elbont néhány szervetlen savat is, de még a sók kristályvízét is el képes vonni. A kénsav maró hatású anyag, nagyon óvatosan kell vele dolgozni. A kénsavat úgy kell hígítani, hogy az üvegbot állandó kevergetése közben vízbe öntjük. Tilos a tömény kénsavba vizet önteni! Ilyenkor a fejlődő hőtől a víz felforr, és szétfröccsenti a kénsavat, ami súlyos sérülést okozhat. A kénsav a vízzel korlátlanul elegyedik. Vízben való oldásakor két lépésben disszociál, először hidrogén-szulfátionra, majd szulfátionra. Mint minden kétértékű sav esetén, itt is az első disszociáció megy nagyobbrészt végbe, vagyis a kénsav erősebb sav, mint a hidrogén-szulfátion. Mindkettő a kénsav savmaradékionja. A kénsav és a hidrogén-szulfátion savkitevői: pKs1=-3,00; pKs2=1,99

ELŐFORDULÁS: A kénsav a természetben nagyon ritka, de sói, a szulfátok igen elterjedtek. (Kalcium-szulfát, gipsz = CaSO4˙2 H2O; nátrium-szulfát, glaubersó = Na2SO4˙10 H2O)

ELŐÁLLÍTÁS: A kénsavat iparilag három lépésben gyártják: 1. A ként kén-dioxiddá oxidálják: S + O2 ® SO2 2. A kén-dioxidot kén-trioxiddá alakítják: 2 SO2 + O2 ® 2 SO3 3. A kén-trioxidot vízben elnyeletik: H2O + SO3 ® H2SO4

FELHASZNÁLÁS: A kénsav a vegyipar egyik legfontosabb anyaga. Használják műtrágya-gyártásra, akkumulátorok töltésére, gyógyszergyártásra, festékek, műanyagok, robbanószerek előállítására.

ÉRDEKESSÉGEK: * A kénsav a rezet híg állapotban nem oldja, de a tömény kénsav feloldja, mégpedig úgy, hogy előtte oxiddá alakítja: Cu + H2SO4 ® CuO + H2O + SO2 A kén-dioxid elszáll, a réz-oxid a többi kénsavban feloldódik, réz-szulfáttá alakul: CuO + H2SO4 ® CuSO4 + H2O ** A tömény kénsav a vasat is oxidálja, de ezt az oxidréteget már nem képes feloldani, így a tömény kénsav nem oldja a vasat. Ezért a tömény kénsav acéltartályokban tárolható, míg a híg kénsavban feloldódik.