1.2.4. Общие свойства кислот

Многие химические вещества, в частности кислоты (и щелочи), перевозят в металлических емкостях.

Кислоты взаимодействуют почти со всеми металлами, разрушая их. Степень разрушения, образование тех или иных продуктов взаимодействия кислот

9

с металлами зависит не только от активности металла, но и от природы кислоты, и ее концентрации. В народном хозяйстве наиболее широко используется соляная, азотная, серная, фосфорная кислоты.

Взаимодействуя с металлами, кислоты окисляют их. Окислителем в бескислородных кислотах, разбавленной серной и фосфорной кислотах являются ионы водорода:

Fe + 2HCl  FeCl₂ + H₂; (17)

2Cr + 3H₂SO₄  Cr(SO₄)₃ + 3H₂; (18)

2 Cr⁰ — 6  2Cr³⁺ 1 (Oкисление восстановителя);

2H⁺ + 2  H₂⁰ 3 (Bосстановление окислителя).

В кислородосодержащих кислотах (HNO₃, HClO₄, концентрированной H₂SO₄ и др.) окислителем являются анионы этих кислот:

Fe + 6HNO₃  Fe(NO₃)₃ + 3NO₃ + 3H₂O; (19)

Fe⁰ — 3  Fe³⁺ 1 (Oкисление восстановителя);

NO₃^— + + 2H⁺  NO₂ + H₂O 3 (Bосстановление окислителя).

Cu + 2H₂SO₄  CuSO₄ +SO₂ + 2H₂O; (20)

C u⁰ — 2  Cu²⁺ (Oкисление восстановителя);

SO₄^2— + 2 + 4H⁺  SO₂ + 2H₂O (Bосстановление окислителя).

1.2.5. Химические свойства кислот и особенности их транспортировки

С о л я н а я к и с л о т а. Большое количество соляной кислоты расходуется в производстве солей, синтетических смол, красителей. В промышленности выпускается три сорта соляной кислоты: концентрированная (37 % НСl), синтетическая (31 %), техническая (27,5 %).

Соляная кислота обладает высокой химической активностью, содержащиеся в ней ионы хлора разрушают защитные оксидные пленки металлов, поэтому перевозят соляную кислоту в специальных гуммированных (покрытых изнутри слоем резины) цистернах. В лаборатории кислоту хранят в стеклянных бутылях.

Соляную кислоту с содержанием 1825 % хлорида водорода ингибируют  вводят в нее специальные противокоррозионные добавки (гексаметилентетрааммин, каталин и др.). Транспортируют ингибированную кислоту в цис-тернах, покрытых изнутри кислотоустойчивой эмалью, на цистернах с соляной кислотой должны быть трафареты “ОПАСНО”, “СОЛЯНАЯ КИСЛОТА” или “ИН-

10

ГИБИРОВАННАЯ СОЛЯНАЯ КИСЛОТА”. На документах ставят штемпели “ОПАСНО”, “НЕ СПУСКАТЬ С ГОРКИ”.

В специальных гуммированных цистернах перевозят также плавиковую кислоту HF. Хранят ее в сосудах, покрытых изнутри парафином или каучуком, так как плавиковая кислота разрушает стекло:

4HF + SiO₂  SiF₄ + 2H₂O. (21)

А з о т н а я к и с л о т а. В больших количествах азотная кислота расходуется в производстве минеральных удобрений, взрывчатых веществ, органических красителей.

Б езводная азотная кислота  бесцветная едкая жидкость, гигроскопична, “дымит” на воздухе. Под действием света она разлагается с выделением бурого газа  диоксида азота:

2HNO₃ 2NO₂ + ¹/₂O₂ + H₂O. (22)

В лаборатории такую кислоту хранят в темных склянках и под тягой.

Азотная кислота является сильнейшим окислителем. Она разрушает животные и растительные ткани, окисляет почти все металлы и неметаллы. Однако концентрированная азотная кислота пассивирует такие металлы как алюминий, железо, кобальт, никель, хром, образуя на их поверхности прочные защитные оксидные пленки. Поэтому концентрированную азотную кислоту перевозят в цистернах с котлом из алюминия. Хранить ее можно в железной таре.

Концентрированная азотная кислота энергично окисляет многие органические вещества и материалы  скипидар, хлопок, бумагу, древесину и пр. Кусочки раскаленного угля, попадая в концентрированную азотную кислоту, быстро сгорают в ней:

3С + 4HNO₃  3CO₂ + 4NO + 2H₂O + Q. (23)

Это свойство азотной кислоты следует обязательно учитывать при комплектовании железнодорожных составов. Сильными окислительными свойствами обладает смесь концентрированных азотной и серной кислот. В технике используется кислотный меланж  смесь, содержащая 89 % концентрированной азотной кислоты, 7,5 % концентрированной серной кислоты и 0,3 % оксидов азота. Эта смесь пассивирует железо, поэтому перевозят ее в цистернах из низколегированной углеродистой стали.

Разбавленную азотную кислоту перевозят в цистернах из коррозионностойкой нержавеющей стали.

С е р н а я к и с л о т а. Одним из главных потребителей серной кислоты является промышленность, производящая минеральные удобрения. Серная кислота используется в металлургической промышленности и в промышленности органического синтеза, для получения кислот, солей и т. д.

11

Чистая 100%-ная серная кислота (моногидрат)  бесцветная, вязкая, маслообразная жидкость, застывающая при температуре +10,3С. Она пассивирует хром, железо. Перевозят ее в специальных цистернах с котлом из нержавеющей стали, снабженным обогревательным устройством.

В специальных цистернах-термосах перевозят также олеум  раствор триоксида серы в концентрированной серной кислоте.

Концентрированная серная кислота окисляет почти все металлы, восстанавливаясь в зависимости от их активности до SO₂, S или H₂S:

Cu + 2H₂SO₄  CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O; (24)

3Zn + 4H₂SO₄  3ZnSO₄ + S + 4H₂O; (25)

4Ca + 5H₂SO₄  CaSO₄ + H₂S + 4H₂O. (26)

Горячая концентрированная серная кислота окисляет серу, уголь:

2H₂SO₄ + S  3SO₂ + 2H₂O; (27)

2H₂SO₄ + C  2SO₂ + CO₂ + 2H₂O. (28)

Энергично окисляя углеводы, растительные и животные ткани, концентрированная серная кислота отнимает от них воду. Вещества обугливаются, вспучиваются выделяющимися при окислении газами:

C₁₂H₂₂O₁₁ + 8H₂SO₄  4CO₂ + 8C + 8SO₂ + 19H₂O. (29)

Растворение концентрированной серной кислоты в воде сопровождается большим выделением тепла и сильным разбрызгиванием. Поэтому при приготовлении растворов серной кислоты приливают осторожно кислоту к воде, а не наоборот!

В случае разлива больших количеств серной кислоты ее нейтрализуют известью:

H₂SO₄ + CaO  CaSO₄ + H₂O. (30)

Над местом обработки кислоты известью от соприкосновения капелек влаги с воздухом образуется туман.

Разбавленную серную кислоту, аккумуляторную (3039 %), купоросное масло (содержит 90,592,5 % H₂SO₄) перевозят в специальных сернокислотных стальных цистернах.

Ф о с ф о р н ы е к и с л о т ы. Оксид фосфора Р₂О₅ образует несколько кислот. Важнейшая из них  ортофосфорная кислота Н₃РО₄, которую часто называют просто фосфорной кислотой. Остальные фосфорные кислоты являются полимерными соединениями.

Ортофосфорная кислота является важным полупродуктом в производстве минеральных удобрений. Ее используют для создания защитных покрытий металлов, при изготовлении многих органических веществ.

12

В промышленности в основном используется ортофосфорная кислота двух сортов  экстракционная (60 % Р₂О₅) и термическая  более чистая и концентрированная (75 % Р₂О₅).

Безводная ортофосфорная кислота  бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. При нагревании кислота летуча, в горячем состоянии разъедает стекло и почти все металлы.

Фосфорные кислоты перевозят в специальных цистернах из нержавеющей стали.