3. Властивості сірчаної кислоти та олеуму

Особливість сірчаної кислоти полягає в тому, що її можна отримати будь-якої концентрації.

Безводна сірчана кислота містить 81,63 мас. % SО₃ і 18,37 мас. % Н₂О; 100%-на Н₂SО₄— моногідрат — утворюється; при з'єднанні 1 моль Н₂O з 1 моль SО₃.

Олеум утворюється при розчиненні SО₃ в 100%-ній сірчаній кислоті; формула олеуму Н₂SО₄-SO₃.

У зв'язку з тим, що температура кристалізації сірчаної кислоти залежить від її концентрації, щоб уникнути кристалізації Н₂SО₄ при її зберіганні і перевезенні встановлені норми на концентрацію продукційної сірчаної кислоти залежно від мінімальних температур її кристалізації.

Акумуляторну кислоту отримують контактним методом, вона містить 92—94 % Н₂SО₄. Якість акумуляторної кислоти повинна відповідати ГОСТ 667—73.

Реактивна кислота випускається хімічно чиста (х.ч.), чиста для аналізу (ч.д.а) і чиста (ч.) і містить 92— 94 мас. % Н₂SО₄.

Щільність. Залежність щільності сірчаної кислоти і олеуму від їх концентрацій при 20 °С.

Щільність сірчаної кислоти зростає пропорційно її концентрації, досягаючи максимуму при 98,3 мас. % Н₂SО₄. При подальшому підвищенні концентрації, щільність кислоти декілька знижується. У інтервалі концентрацій від 0 до 95 мас. % Н₂SО₄ по щільності кислоти визначають її концентрацію. У інтервалі 95—100 мас. % Н₂SО₄ із-за незначної зміни щільності концентрацію кислоти точніше визначати за допомогою хімічного аналізу.

Максимальна щільність олеуму відповідає 69 % SО₃ (вільн.).

З підвищенням температури щільність зменшується, з зниженням — збільшується. У зв'язку з цим при вимірі щільності вводять поправку на температуру, наводячи до стандартної температури 20 °С.

Теплота розбавлення та змішування кислот. Теплотою розведення називають кількість тепла, що виділяється при додаванні води до сірчаної кислоти; воно виражається в кДж на 1кг 100%-ной Н₂SО₄.

Одним із способів визначення теплоти розбавлення є визначення різниці теплоти утворення сірчаної кислоти кінцевої Q₂ і початковій концентрації Q₁

Q_розб = Q₂ – Q₁

При розбавленні сірчаної кислоти водою — кислоту вливають у воду тонким струменем, безперервно перемішуючи. Не можна вливати воду в кислоту щоб уникнути сильного розігрівання і виплеску кислоти.

Теплотою змішування називають кількість тепла, отримуваного при змішуванні кислот різної концентрації. Теплоту змішування Q_зміш розраховують по рівнянню:

Q_зміш = Q₃ (n₁ - n₂) – Q₁ n₁ - Q₂ n₂

де Q₁, Q₂, Q₃ —теплоти розбавлення 100%-ної Н₂SО₄ до концентрацій вихідних кислот і кінцевої концентрації після змішування; n₁, n₂ — маси сірчаної кислоти, узяті для змішування, кг 100%-ної Н₂SО₄.

Температура кипіння зростає з підвищенням концентрації Н₂SО₄ в розчині аж до 98,3 мас. %; температура кипіння такої кислоти складає 338,8 °С. До 200 °С при кипінні 85%-ної Н₂SО₄ в парову фазу виділяється лише вода, при подальшому підвищенні температури кислоти в парах збільшується вміст сірчаної кислоти і при 98,3% Н₂SО₄ склад парової і рідкої фаз рівний. Ця крапка відповідає складу азеотропної суміші (постійно киплячою суміші) і означає, що шляхом нагрівання при атмосферному тиску концентрацію сірчаної кислоти можна підвищити лише до 98,3 мас. %.

Теплоємність сірчаної кислоти зменшується при: підвищенні її концентрації і досягає мінімуму для безводної сірчаної кислоти—1,42 Дж/(г°С), або 0,338 кал/(г°С). Теплоємність олеуму зростає при підвищенні вмісту: SО₃ (вільн.). При збільшенні температури теплоємність сірчаної кислоти і олеуму декілька зростає.