Просмотр кода страницы Серная кислота

{{Не путать|[[Сернистая кислота|сернистой кислотой]]}}
{{Вещество
| заголовок = Серная кислота
| картинка = Sulfuric-acid-2D-dimensions.svg
| картинка3D = Sulfuric-acid-Givan-et-al-1999-3D-balls.png
| картинка малая = Sulfuric-acid-3D-vdW.png
| изображение = Sulphuric acid 96 percent extra pure.jpg
| наименование = Серная кислота, тетраоксосульфат(VI) водорода
| традиционные названия = Купоросное масло
| сокращения = 
| хим. формула = H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
| рац. формула = H{{sub|2}}SO{{sub|4}}
| молярная масса = 98,078 ± 0,006
| плотность = 1,8356
| предел прочности = 
| твёрдость = 
| примеси = 
| состояние = Жидкость
| динамическая вязкость = 
| кинематическая вязкость = 
| темп. плавления = +10,38
| темп. кипения = +337
| темп. разложения = +450
| темп. вспышки = 
| темп. воспламенения = 
| темп. самовоспламенения = 
| тройная точка = 
| критическая точка = 
| теплоёмкость = 
| теплоёмкость2 = 
| теплопроводность = 
| энтальпия образования = 
| удельная теплота парообразования = 
| удельная теплота плавления = 10,73
| тепловое расширение = 
| интервал трансформации = 
| температура размягчения = 
| давление пара = 
| конст. диссоц. кислоты = -3
| растворимость = смешивается в любых пропорциях
| растворимость1 = 
| вещество1 = 
| растворимость2 = 
| вещество2 = 
| растворимость3 = 
| вещество3 = 
| растворимость4 = 
| вещество4 = 
| вращение = 
| изоэлектрическая точка = 
| диапазон прозрачности = 
| показатель преломления = 1.397
| угол Брюстера = 
| гибридизация = 
| координационная геометрия = 
| кристаллическая структура = 
| дипольный момент = 2.72
| CAS = 7664-93-9
| PubChem = 1118
| EINECS = 231-639-5
| SMILES = 
| RTECS = WS5600000
| ПДК = 1 мг/м<sup>3</sup>
| ЛД50 = 100
| СГС = {{СГС|Череп и скрещённые кости|Коррозия|Пламя над окружностью|Восклицательный знак|Опасность для здоровья|Окружающая среда}}
| NFPA 704 = {{NFPA 704
  | опасность для здоровья = 3
  | огнеопасность          = 0
  | реакционноспособность   = 2
  | прочее                 = <s>W</s><s>OX</s>
 }}
| токсичность = 2-й класс опасности<ref name=ГОСТ>[[s:ГОСТ 2184—77|Кислота серная техническая ГОСТ 2184—77]]</ref>, общетоксическое действие.
}}
'''Се́рная кислота́''' ({{Lang-la|Acidum sulphuricum}}, [[химическая формула]] — '''{{химическая формула|H|2|S|1|O|4|sort=no}}''') — [[Сильные электролиты|сильная]] [[неорганические кислоты|неорганическая кислота]], отвечающая высшей степени окисления [[сера|серы]] (+6).

При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая [[жидкость]] без [[цвет]]а и [[запах]]а, с сильнокислым «медным» вкусом. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом [[Серный ангидрид|SO<sub>3</sub>]]. Если [[Концентрация растворов|молярное отношение]] SO<sub>3</sub> : H<sub>2</sub>O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1 — раствор [[Оксид серы(VI)|SO<sub>3</sub>]] в серной кислоте ([[олеум]]). Токсична в больших дозах<ref>name=https://docs.cntd.ru_Серная кислота</ref>, обладает исключительно сильной коррозионной активностью.

Зарегистрирована как пищевая добавка E513.

== Название ==
В XVIII—XIX веках серную кислоту называли «купоросным маслом»<ref>''Ушакова Н. Н., Фигурновский Н. А.'' Василий Михайлович Севергин: (1765—1826) / Ред. И. И. Шафрановский. М.: Наука, 1981. C. 59.</ref><ref name="ЭСБЕ">{{ВТ-ЭСБЕ|Купоросное масло}}</ref>, очевидно отсюда происхождение названия её солей (точнее, кристаллогидратов) — [[купорос]]ы.

== Исторические сведения ==
[[Файл:Dalton's-sulphuric-acid.jpg|thumb|left|230px|Молекула серной кислоты по [[Дальтон, Джон|Дальтону]]]]
Серная кислота известна с древности, она встречается в природе в свободном виде, например, в виде озёр вблизи вулканов. Возможно, первое упоминание о кислых газах, получаемых при прокаливании [[Квасцы|квасцов]] или [[Сульфат железа(II)|железного купороса]] «зеленого камня», встречается в сочинениях, приписываемых арабскому алхимику [[Джабир ибн Хайян#Псевдо-Гебер|Джабир ибн Хайяну]].

В IX веке персидский алхимик [[Ар-Рази (химик)|Ар-Рази]], прокаливая смесь железного и медного купороса (FeSO<sub>4</sub>•7H<sub>2</sub>O и CuSO<sub>4</sub>•5H<sub>2</sub>O), также получил раствор серной кислоты. Этот способ усовершенствовал европейский алхимик [[Альберт Великий|Альберт Магнус]], живший в XIII веке.

Схема получения серной кислоты из [[Сульфат железа(II)|железного купороса]] — термическое разложение сульфата железа(II) с последующим охлаждением смеси{{sfn|Эпштейн|с=40|1979}}:
{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem> 4FeSO4 -> 2Fe2O3 + 4SO2 ^ + O2 ^</chem>
|2=<chem> 2SO2 + 2H2O + O2 -> 2H2SO4</chem>
}}
{{bi/end}}
В трудах [[Василий Валентин|алхимика Василия Валентина]] (XVI век) описывается способ получения серной кислоты путём поглощения водой газа (серный ангидрид), выделяющегося при сжигании смеси порошков серы и [[Селитра|селитры]].

Алхимикам XV века в известен был также способ получения серной кислоты из [[пирит]]а — серного колчедана, более дешёвого и распространенного сырья, чем сера. Таким способом получали серную кислоту на протяжении 300 лет, небольшими количествами в стеклянных [[реторта]]х.

В середине XVIII века стали постепенно переходить от стеклянных реторт к большим свинцовым коробкам или камерам ( т. н. «камерный» способ). Производство серной кислоты получило быстрое развитие в начале XIX века, что было вызван развитием производства [[Карбонат натрия|соды]] и других продуктов, для которых требовалась серная кислота. В это время химики [[Клеман-Дезорм, Николя|Н. Клеман]] и [[Дезорм, Шарль-Бернар|Ш.-Б. Дезорм]]  предложили питать камеры непрерывным током [[сернистый газ|сернистого газа]] SO<sub>2</sub>, для чего стали сжигать серу в отдельных печах, а вместо селитры стали потреблять [[азотная кислота|азотную кислоту]]<ref>{{cite news|last=Кошель|first=О.|title=Серная кислота|url=https://him.1sept.ru/article.php?ID=200601801|access-date=2025-04-15|agency=Химия|issue=18|date=2006-09-16}}</ref>.

В [[Россия|России]] производство серной кислоты впервые было организовано в 1805 году в [[Звенигородский уезд (Московская губерния)|Звенигородском уезде]] [[Московская губерния|Московской губернии]]. В 1913 году [[Российская империя]] по производству серной кислоты занимала 13-е место в мире.{{sfn|Эпштейн|с=41|1979}}

В настоящее время серную кислоту получают каталитическим окислением (на V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) оксида серы(IV) в оксид серы(VI), и последующим растворением оксида серы(VI) в 70 % серной кислоте с образованием олеума.

== Физические и физико-химические свойства ==
Серная кислота — это очень сильная двухосновная кислота, при 18<sup>о</sup>С pK<sub>a</sub> (1) = −2,8, pK<sub>a</sub> (2) = 1,92 (К₂ 1,2 10<sup>−2</sup>); длины связей в молекуле S=O 0,143 нм, S—OH 0,154 нм, угол HOSOH 104°, OSO 119°; кипит, образуя [[Азеотропная смесь|азеотропную смесь]] (98,3 % H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> и 1,7 % H<sub>2</sub>О с температурой кипения 338,8<sup>о</sup>С). Смешивается с водой и SO<sub>3</sub>, во всех соотношениях. В водных растворах серная кислота практически полностью диссоциирует на H<sub>3</sub>О<sup>+</sup>, HSO<sub>3</sub><sup>+</sup>, и 2НSO₄<sup>−</sup>. Образует гидраты H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>·''n''H<sub>2</sub>O, где ''n'' = 1, 2, 3, 4 и 6,5.
{| class="wikitable"
|+Серная кислота, отвечающая 100%-ному содержанию H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, имеет состав (%):
!
!H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
!HSO<sub>4</sub><sup>−</sup>
!H<sub>3</sub>SO<sub>4</sub><sup>+</sup>
!H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>
!HS<sub>2</sub>O<sub>7</sub>⁻
!H<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>7</sub>
|-
!scope='row'|состав, %
|99,5
|0,18
|0,14
|0,09
|0,05
|0,04
|}

=== Олеум ===
{{main|Олеум}}
Растворы серного ангидрида SO<sub>3</sub> в серной кислоте называются олеумом, они образуют два соединения H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>·SO<sub>3</sub> и H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>·2SO<sub>3</sub>.

Олеум содержит также [[пиросерная кислота|пиросерные кислоты]], образующиеся по реакциям:

{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem>H2SO4 + SO3 -> H2S2O7</chem>
|2=<chem>H2SO4 + 2SO3 -> H2S3O10</chem>
}}
{{bi/end}}
Температура кипения водных растворов серной кислоты повышается с ростом её концентрации и достигает максимума при содержании 98,3 % H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>.

{|class=wikitable
|+ Свойства водных растворов серной кислоты и олеума
!colspan=2|Содержание % по массе||rowspan=2|Плотность при 20&nbsp;°C, г/см<sup>3</sup>||rowspan=2|[[Температура плавления]], °C||rowspan=2| [[Температура кипения]], °C
|-
!H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>||SO<sub>3</sub> (свободный)
|-
|10||-||1,0661||−5,5||102,0
|-
|20||-||1,1394||−19,0||104,4
|-
|40||-||1,3028||−65,2||113,9
|-
|60||-||1,4983||−25,8||141,8
|-
|80||-||1,7272||−3,0||210,2
|-
|98||-||1,8365||0,1||332,4
|-
|100||-||1,8305||10,4||296,2
|-
|104,5||20||1,8968||−11,0||166,6
|-
|109||40||1,9611||33,3||100,6
|-
|113,5||60||2,0012||7,1||69,8
|-
|118,0||80||1,9947||16,9||55,0
|-
|122,5||100||1,9203||16,8||44,7
|}

Температура кипения олеума с увеличением содержания SO<sub>3</sub> понижается. При увеличении концентрации водных растворов серной кислоты общее давление пара над растворами понижается и при содержании 98,3 % H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> достигает минимума. С увеличением концентрации SO<sub>3</sub> в олеуме общее давление пара над ним повышается. Давление пара над водными растворами серной кислоты и олеума можно вычислить по уравнению:

{{bi|1=<math> \lg p\ {{=}}\ \rm {A}\ {{-}}\ {B \over \it {T}}\ {{+}}\ 2{,}126{,}</math>}}

Величины коэффициентов А и В зависят от концентрации серной кислоты. Пар над водными растворами серной кислоты состоит из смеси паров воды, H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> и SO<sub>3</sub>, при этом состав пара отличается от состава жидкости при всех концентрациях серной кислоты, кроме соответствующей азеотропной смеси.

В парах водных растворов серной кислоты при концентрации до 70% при нагревании не наблюдается сама серная кислота. При концентрации выше 70% количество серной кислоты в парах растёт экспоненциально. Так, при 80% концентрация H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> в парах составляет около 5%, при 85% около 10% , при концентрации в 90% около 20%, но при 95% пар преимущественно представляет собой серную кислоту (все данные представлены в массовом отношении)<ref>{{Cite web|url=https://www.dedietrich.com/en/solutions-and-products/mineral-acid-treatment/sulfuric-acid-treatment|title=Sulfuric Acid Treatment {{!}} De Dietrich Process Systems|website=www.dedietrich.com|access-date=2023-10-01|archive-date=2023-10-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20231011102116/https://www.dedietrich.com/en/solutions-and-products/mineral-acid-treatment/sulfuric-acid-treatment|url-status=live}}</ref>.

С повышением температуры усиливается диссоциация:

{{bi|1=<chem> H2SO4 <=> SO3 + H2O - Q</chem>}}

Уравнение температурной зависимости [[Константа равновесия|константы равновесия]]:

{{bi|1=<math> \ln {\it {K_p}} = 14{,}74965 - 6{,}71464 \ln {298 \over \it {T}} - 8{,}10161 \cdot 10^4 \it {T^2} - {\rm 9643{,}04 \over \it {T}} - \rm 9{,}4577 \cdot 10^{-3} \it {T} + \rm 2{,}19062 \cdot  10^{-6}\it {T^2}.</math>}}

При нормальном давлении степень диссоциации: 10<sup>−5</sup> (373 К), 2,5 (473 К), 27,1 (573 К), 69,1 (673 К).

Плотность 100%-ной серной кислоты можно определить по уравнению:

{{bi|1=<math>d = 1{,}8517 - 1{,}1 \cdot 10^{-3} t + 2 \cdot 10^{-6} t^2.</math>}}

С повышением концентрации растворов серной кислоты их теплоемкость уменьшается и достигает минимума для 100%-ной серной кислоты, теплоемкость олеума с повышением содержания SO<sub>3</sub> увеличивается.

При повышении концентрации и понижении температуры теплопроводность λ уменьшается:

{{bi|1=<math>\lambda = 0{,}518 + 0{,}0016 t - (0{,}25 + t/1293)\cdot C/ 100,</math>}}

где ''С'' — концентрация серной кислоты, в %.

Максимальную вязкость имеет олеум H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>·SO<sub>3</sub>, с повышением температуры η снижается. Для олеума минимальное ρ при концентрации 10 % SO<sub>3</sub>. С повышением температуры ρ серной кислоты увеличивается. Диэлектрическая проницаемость 100%-ной серной кислоты 101 (298,15 К), 122 (281,15 К); [[криоскопия|криоскопическая постоянная]] 6,12, [[эбулиоскопия|эбулиоскопическая постоянная]] 5,33; коэффициент диффузии пара серной кислоты в воздухе изменяется в зависимости от температуры; ''D'' = 1,67·10<sup>−5</sup>''T''<sup>3/2</sup> см<sup>2</sup>/с.

{| class="wikitable" style="width:20em"
|+Зависимость плотности растворов H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> от её массовой доли в водном растворе при 25&nbsp;°C<ref>{{Cite web|lang=en|url=https://www.handymath.com/cgi-bin/sulfurictble11.cgi?submit=Entry|title=Density-Concentration Calculator|archive-url=https://web.archive.org/web/20211221015929/https://www.handymath.com/cgi-bin/sulfurictble11.cgi?submit=Entry|archive-date=2021-12-21|access-date=2021-12-21|url-status=live}}</ref>
|-
!ω, %
!ρ H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, г/мл
|-
|5
|1,03
|-
|10
|1,064
|-
|20
|1,1365
|-
|30
|1,215
|-
|40
|1,2991
|-
|50
|1,3911
|-
|60
|1,494
|-
|70
|1,6059
|-
|80
|1,7221
|-
|85
|1,7732
|-
|86
|1,7818
|-
|87
|1,7897
|-
|88
|1,7968
|-
|89
|1,8033
|-
|90
|1,8091
|-
|91
|1,8142
|-
|92
|1,8188
|-
|93
|1,8227
|-
|94
|1,826
|-
|95
|1,8286
|-
|96
|1,8305
|-
|97
|1,8314
|-
|98
|1,831
|-
|99
|1,8292
|-
|100
|1,8255
|}

== Химические свойства ==
Серная кислота в концентрированном виде при нагревании — довольно сильный окислитель. Окисляет [[Иодоводород|HI]] и частично [[Бромоводород|HBr]] до свободных [[галогены|галогенов]]:
{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem> 8HI + H2SO4 -> 4I2 v + H2S ^ + 4H2O</chem> (ΔH° = −561.9 кДж/моль (экзотермическая)<ref name=":0">{{Cite web|lang=en|url=https://www.wolframalpha.com/input?i=sulfuric+acid+%2B+hydrogen+iodide+-%3E+iodine+%2B+H2S+%2B+water|title=sulfuric acid hydrogen iodide -> iodine H2S water - Wolfram{{!}}Alpha|website=www.wolframalpha.com|access-date=2022-05-19|archive-date=2022-05-19|archive-url=https://web.archive.org/web/20220519192511/https://www.wolframalpha.com/input?i=sulfuric+acid+%2B+hydrogen+iodide+-%3E+iodine+%2B+H2S+%2B+water|url-status=live}}</ref> ΔG° = −305.4 кДж/моль (экзэргоническая)<ref name=":0" />)
|2=<chem> 2HBr + H2SO4 -> Br2 v + SO2 ^ + 2H2O</chem> (ΔH° = 18.14 кДж/моль (эндотермическая)<ref name=":1">{{Cite web|lang=en|url=https://www.wolframalpha.com/input?i=hydrogen+bromide+%2B+sulfuric+acid+-%3E+bromine+%2B+sulfur+dioxide+%2B+water&assumption=%22ClashPrefs%22+-%3E+%22%22|title=sulfuric acid hydrogen bromide -> bromine sulfur dioxide water - Wolfram{{!}}Alpha|website=www.wolframalpha.com|access-date=2022-05-19|archive-date=2022-05-19|archive-url=https://web.archive.org/web/20220519192630/https://www.wolframalpha.com/input?i=hydrogen+bromide+%2B+sulfuric+acid+-%3E+bromine+%2B+sulfur+dioxide+%2B+water&assumption=%22ClashPrefs%22+-%3E+%22%22|url-status=live}}</ref> ΔS° = −14.95 Дж/моль (экзоэнтропическая)<ref name=":1" /> ΔG° = 22.5 кДж/моль ([[Эндергонические реакции|эндергоническая]])<ref name=":1" />)
}}
{{bi/end}}

[[Углерод]] до [[Диоксид углерода|CO<sub>2</sub>]], [[сера|серу]] — до [[Оксид серы(IV)|SO<sub>2</sub>]]:

{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem> C + 2H2SO4 -> 2SO2 ^ + CO2 ^ + 2H2O</chem>
|2=<chem> S + 2H2SO4 -> 3SO2 ^ + 2H2O</chem>
}}
{{bi/end}}
Окисляет угарный газ до углекислого:
{{bi|1=<chem> CO + H2SO4 -> CO2 ^ + SO2 + H2O</chem>}}
Окисляет многие металлы (исключения: [[Золото|Au]], [[Платина|Pt]], [[Иридий|Ir]], [[Родий|Rh]], [[Тантал (элемент)|Ta]]). При этом концентрированная серная кислота восстанавливается до [[Оксид серы(IV)|диоксида серы]], например<ref name="Uch">{{книга|часть=§ 91. Химические свойства серной кислоты|автор=Ходаков Ю.В., Эпштейн Д.А., Глориозов П.А.|заглавие=Неорганическая химия: Учебник для 7—8 классов средней школы|издание=18-е изд|год=1987|место=М.|издательство=[[Просвещение (издательство)|Просвещение]]|страницы=209—211|страниц=240|тираж=1630000}}</ref>:

{{bi|1=<chem> Cu + 2H2SO4 ->[t] CuSO4 + 2H2O + SO2 ^</chem>}}

На холоде в концентрированной серной кислоте [[Железо|Fe]], [[Алюминий|Al]], [[Хром|Cr]], [[Кобальт|Co]], [[Никель|Ni]], [[Барий|Ba]] пассивируются, и реакции не протекают.

Разбавленная H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> взаимодействует со всеми [[металлы|металлами]], находящимися в электрохимическом [[ряд напряжений|ряду напряжений]] левее [[водород]]а с его выделением, например<ref name="Uch"/>:

{{bi|1=<chem> 2Na + H2SO4 -> Na2SO4 + H2 ^</chem>}}

Окислительные свойства для разбавленной H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> нехарактерны. Серная кислота образует два ряда солей: средние — [[сульфаты]] и кислые — [[гидросульфаты]], а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или [[кислота Каро]]) H<sub>2</sub>SO<sub>5</sub> и [[Пероксодисерная кислота|пероксодисерная]] H<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>8</sub> кислоты.

{{bi|1=<chem> H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O</chem>}}

Серная кислота реагирует с [[Гидроксиды|гидроксидами]] и [[Оксиды|оксидами]] металлов, образуя [[Сульфаты|сульфат]] металла и [[Вода|воду]], а также некоторыми основаниями, образуя соль (например, [[аммиак]]ом и [[гидразин]]ом):
{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem>CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O</chem>
|2=<chem>2NaOH + H2SO4 -> Na2SO4 + 2H2O</chem>
|3=<chem>2NH3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4</chem>
|4=<chem>N2H4 + H2SO4 -> N2H6SO4</chem>
}}
{{bi/end}}
На металлообрабатывающих заводах раствор серной кислоты применяют для удаления слоя оксида металла с поверхности металлических изделий, подвергающихся в процессе изготовления сильному нагреванию. Так, оксид железа удаляется с поверхности листового железа действием нагретого раствора серной кислоты:

{{bi|1=<chem> Fe2O3 + 3H2SO4 ->[t] Fe2(SO4)3 + 3H2O</chem>}}

[[Качественный анализ (химия)|Качественная реакция]] на серную кислоту и её растворимые соли — это их взаимодействие с растворимыми солями [[барий|бария]], при котором образуется белый осадок [[сульфат бария|сульфата бария]], нерастворимый в воде и кислотах, например<ref name="Uch_2">{{книга|часть=§ 92. Качественная реакция на серную кислоту и её соли|автор=Ходаков Ю.В., Эпштейн Д.А., Глориозов П.А.|заглавие=Неорганическая химия: Учебник для 7—8 классов средней школы|издание=18-е изд|год=1987|место=М.|издательство=[[Просвещение (издательство)|Просвещение]]|страницы=212|страниц=240|тираж=1630000}}</ref>:

{{bi|1=<chem> H2SO4 + BaCl2 -> BaSO4 v + 2HCl ^</chem>}}

Концентрированная серная кислота является очень сильным обезвоживающим агентом. Эти свойства используются в промышленности для осушения газов (кроме основных и восстановителей, например, [[аммиак]]а и [[водород]]а), проведения чувствительных в воде реакций (например, реакций [[Этерификация|этерификации]]), а также применяется в [[эксикатор]]ах. Она способна отнимать воду у химических соединений, иногда, разрушая их. Данный процесс обусловлен тем, что серная кислота образует с водой гидраты H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>·''n''H<sub>2</sub>O (''n'' = 1-4, 6, 8), при этом в данная реакция сильно экзотермична. При смешивании кислоты и воды смесь может вскипеть, потому, при разбавлении серной кислоты рекомендуется аккуратно вливать кислоту в воду (не наоборот), перемешивая её.

Может отнимать воду у кристаллогидратов, например, синий [[Сульфат меди(II)|пентагидрат сульфата меди(II)]] обесцвечивается ввиду потери кристаллизационной воды, которая связывается серной кислотой:

{{bi|1=<chem>CuSO4*5H2O ->[H2SO4] CuSO4 + 5H2O</chem>}}

[[Углеводы]] при контакте с концентрированной серной кислотой обугливаются. Например, [[сахароза]] разлагается концентрированной серной кислотой до [[углерод]]а и воды, что сопровождается чернением смеси и увеличением объёма смеси ввиду выделения пара (реакция часто сопровождается большим выделением тепла, что и вызывает испарение воды):

{{bi|1=<chem>C12H22O11 -> 12C + 11H2O</chem>}}

Также, серная кислота способна обезвоживать [[Древесина|древесину]], обугливая её. При комнатной температуре серная кислота способна обугливать древесину при концентрациях свыше 70-75% масс.

Концентрированная серная кислота способна разрушать многие [[органические вещества]] таким образом, потому, со временем она может темнеть при хранении в пластиковой таре и при попадании туда пыли. Для осветления коричневой и чёрной серной кислоты, к ней добавляют небольшое количество [[Пероксид водорода|пероксида водорода]]. В зависимости от степени загрязнения, от 0,01% до 0,03% раствора с концентрацией 30%. После перемешивания, она становится жёлтой или светло-жёлтой. Добавление избыточного количества пероксида водорода чревато образованием [[Кислота Каро|пероксомоносерной кислоты]], которая может быть разрушена [[Оксид серы(IV)|сернистым газом]]<ref>{{Книга|автор=Карякин Ю. В.|заглавие=Чистые химические вещества|язык=ru|страницы=186}}</ref> При нагревании можно достичь полного обесцвечивания кислоты (при условии отсутствия иных окрашивающих примесей, например, [[Соли|солей]]).

Серная кислота, являясь сильной кислотой, протонирует другие вещества. Например, в воде она диссоциирует в две ступени. По первой как сильная кислота, а по второй - как кислота средней силы, что обусловлено слабыми кислотными свойствами [[Гидросульфаты|гидросульфат иона]].

{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem>H2O + H2SO4 -> H3O^+ + HSO4^-</chem>, pKa = -3
|2=<chem>H2O + HSO4^- <=> H3O^+ + SO4^2-</chem>, pKa = 1,92
}}
{{bi/end}}
Ввиду этого, серная кислота реагирует со своими средними солями, образуя кислые соли:

{{bi|1=<chem>Na2SO4 + H2SO4 -> 2NaHSO4</chem>}}

Также, безводная серная кислота при смешивании с безводной [[Азотная кислота|азотной кислотой]], протонирует её, образуя сильный нитрующий агент нитроний — NO<sub>2</sub><sup>+</sup>:

{{bi|1=<chem>2H2SO4 + HNO3 -> NO2^+ + H3O^+ + 2HSO4^-</chem>}}

Равновесие при использовании безводных кислот практически полностью смещено вправо. Вода смещает равновесие влево, вплоть до некоторых концентраций, серная кислота способа связать её. Такую смесь иногда называют меланж.

Серная кислота часто применяется как кислотный [[катализатор]] и подкислитель в некоторых реакциях. Разбавленная серная кислота не является окислителем и склонна проявлять свойства обычной кислоты. Например, в растворе серной кислоты можно гидролизовать сахарозу до [[Фруктоза|фруктозы]] и [[Глюкоза|глюкозы]]. Серную кислоту часто используют в смеси с [[Перманганат калия|перманганатом калия]] для создания кислой среды, в которой [[Перманганаты|перманганат ион]] обладает высшими окислительными свойствами и в смеси с [[Дихромат калия|дихроматом калия]] для создания так называемой [[Хромовая смесь|хромовой смеси]], которая способна разрушать многие загрязнения.

Концентрированная серная кислота может вытеснять даже сильные кислоты из их солей (однако для полноты реакции рекомендуется нагрев). Например, [[хлороводород]], [[Азотная кислота|азотную кислоту]], [[Марганцовая кислота|марганцовую кислоту]] (нестабильна, может разложиться до [[оксид марганца(VII)|оксида марганца(VII)]]). При этом если кислота сильнее гидросульфат иона, то образовываться будут [[гидросульфаты]], например:

{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem>NaCl + H2SO4 -> NaHSO4 + HCl ^</chem>
|2=<chem>KNO3 + H2SO4 -> KHSO4 + HNO3</chem>
}}
{{bi/end}}
Если кислота стабильна термически, получающийся гидросульфат при очень высокой температуре (несколько сотен [[Градус Цельсия|градусов Цельсия]] и выше) вновь реагирует с исходной солью, вытесняя из неё кислоту:
{{bi|1=<chem>NaCl + NaHSO4 ->[t] Na2SO4 + HCl ^</chem>}}
Общая реакция будет выглядеть так:

{{bi|1=<chem>2NaCl + H2SO4 ->[t] Na2SO4 + 2HCl</chem>}}

Слабые кислоты способна вытеснять полностью без нагревания:

{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem>Na2CO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + CO2 ^ + H2O</chem>
|2=<chem>2KCN + H2SO4 -> K2SO4 + 2HCN</chem>
}}
{{bi/end}}
== Получение серной кислоты ==
{{main|Производство серной кислоты}}

=== Промышленный (контактный) способ ===
В промышленности серную кислоту получают окислением [[Оксид серы(IV)|диоксида серы]] ([[Оксид серы(IV)|сернистый газ]], образующийся в процессе сжигания элементарной [[Сера|серы]], [[Пирит|серного колчедана]] или сероводород-содержащих газов, поступающих с установок [[Гидроочистка|гидроочистки]] и систем отпарки кислых стоков) до [[Оксид серы(VI)|триоксида (серного ангидрида)]] на твёрдом [[Ванадий|ванадиевом]] [[катализатор]]е в четыре ступени (данная реакция экзотермична, поэтому применяется промежуточное охлаждение после первого слоя с помощью трубных пучков, через которые подаётся воздух, и после следующих двух ступеней — с помощью кольцевой трубы, имеющей большой диаметр, через которую подаётся воздух, над которой расположен дефлектор. Воздух нагнетается воздуходувками, часть горячего воздуха подаётся на горелочные устройства котлов, в которых производится сжигание сероводородсодержащих газов) последующим охлаждением и взаимодействием SO<sub>3</sub> с водой. Получаемую данным способом серную кислоту также называют «контактной» (концентрация 92-94 %).
{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem> 2SO2 + O2 -> 2SO3</chem>
|2=<chem> H2O + SO3 -> H2SO4</chem>
}}
{{bi/end}}
=== Нитрозный (башенный) способ ===
Раньше серную кислоту получали исключительно нитрозным методом в специальных башнях, а кислоту называли «башенной» (концентрация 75 %). Сущность этого метода заключается в окислении диоксида серы [[Оксид азота(IV)|диоксидом азота]] в присутствии воды. Именно таким способом произошла реакция в воздухе [[Лондон]]а во время [[Великий смог 1952 года|Великого смога]].
{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem> 2NO + O2 -> 2NO2</chem>
|2=<chem> SO2 + NO2 + H2O -> H2SO4 + NO ^</chem>
}}
{{bi/end}}
Нетто реакция:
{{bi|1=<chem> 2SO2 + 2H2O + O2 ->[NO/NO2] 2H2SO4 ^</chem>}}

=== Лабораторные методы ===
В лаборатории можно получить серную кислоту взаимодействием [[сероводород]]а, элементарной [[Сера|серы]] и [[Оксид серы(IV)|диоксида серы]] с [[Хлорная вода|хлорной]] или [[Бромная вода|бромной водой]] или [[Пероксид водорода|пероксидом водорода]] с дальнейшим концентрированием продукта осторожным выпариванием без кипения:

{{bi/start}}
{{unbulleted list
|1=<chem> H2S + 4Br2 + 4H2O -> H2SO4 + 8HBr ^</chem>
|2=<chem>S + 3Br2 + 4H2O -> H2SO4 + 6HBr ^</chem>
|3=<chem>SO2 + Br2 + 2H2O -> H2SO4 + 2HBr ^</chem>
|4=<chem> H2S + 4Cl2 + 4H2O -> H2SO4 + 8HCl ^</chem>
|5=<chem>S + 3Cl2 + 4H2O -> H2SO4 + 6HCl ^</chem>
|6=<chem>SO2 + Cl2 + 2H2O -> H2SO4 + 2HCl ^</chem>
|7=<chem>H2S + 4H2O2 -> H2SO4 + 4H2O</chem>
|8=<chem>S + 3H2O2 -> H2SO4 + 2H2O</chem>
|9=<chem>SO2 + H2O2 -> H2SO4</chem>
}}
{{bi/end}}
Также её можно получить взаимодействием [[Оксид серы(IV)|диоксида серы]] с [[кислород]]ом и [[Вода|водой]] при +70&nbsp;°C под давлением в присутствии [[Сульфат меди(II)|сульфата меди(II)]]:

{{bi|1=<chem>2SO2 +2H2O + O2 ->[70^o{C}, p, CuSO4] 2H2SO4</chem>}}
Или электролизом растворов [[Сульфаты|сульфатов]] металлов, стоящих в [[Электрохимический ряд активности металлов|ряду напряжений]] после [[водород]]а (для максимизации выхода):

{{bi|1=<chem>2CuSO4 + 2H2O ->[e^-] 2Cu v + 2H2SO4 + O2 ^</chem>}}

Помимо этого, возможно получение серной кислоты термическим разложением сульфатов переходных металлов или [[Пиросульфат натрия|пиросульфатов натрия]] или [[Дисульфат калия|калия]] с выделением серного ангидрида, который впоследствии растворяют в воде. Сульфаты [[Щелочные металлы|щелочных металлов]] устойчивы термически, однако [[гидросульфаты]] разлагаются с выделением воды и переходят в пиросульфаты:

{{bi|1=<chem> 2KHSO4 ->[320-340^oC] K2S2O7 + H2O ^</chem>}}

Из-за того, что разница температур, при которых происходит пиролиз гидросульфатов и пиросульфатов относительна велика, возможно отогнать воду из первых, а последние разложить до SO<sub>3</sub>:

{{bi|1=<chem> K2S2O7 ->[440^oC] K2SO4 + SO3 ^</chem>}}

Разложение сульфатов переходных металлов часто записывают до [[Оксид серы(IV)|SO<sub>2</sub>]] и [[Кислород|O<sub>2</sub>]], что, однако, не всегда верно, ибо [[Оксид серы(VI)|SO<sub>3</sub>]] выделяется, однако [[оксиды]] [[Переходные металлы|переходных металлов]] [[катализ]]ируют его разложение до SO<sub>2</sub> и O<sub>2</sub>, однако примесь SO<sub>3</sub> так или иначе будет присутствовать в газовой фазе. Однако [[сульфат железа(III)]] способен выделять значительное количество SO<sub>3</sub> при пиролизе:

{{bi|1=<chem> Fe2(SO4)3 ->[500-700^oC] Fe2O3 + 3SO3 ^</chem>}}

== Применение ==
[[Файл:Вагон-цистерна для серной кислоты f005.jpg|мини|Перевозка серной кислоты [[Железнодорожный транспорт|железнодорожным транспортом]] осуществляется в [[Вагон-цистерна|специализированных вагонах-цистернах]]]]
[[Файл:Sulfuric acid tank car.jpg|thumb|[[Контейнер-цистерна|Контейнеры-цистерны]] для перевозки серной кислоты погруженные на [[Фитинговая платформа|железнодорожные фитинговые платформы]], [[Волковская (железнодорожная станция)|станция Волковская]], [[Санкт-Петербург]]]]
Серную кислоту применяют:
* в обработке руд, особенно при добыче редких элементов, в том числе [[Уран (элемент)|урана]], [[иридий|иридия]], [[цирконий|циркония]], [[осмий|осмия]] и т. п.;
* в производстве минеральных удобрений;
* в качестве [[электролит]]а в свинцовых аккумуляторах;
* для получения различных минеральных кислот и солей;
* в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ;
* в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности;
* в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве [[пищевая добавка|пищевой добавки]] '''E513''' ([[эмульгатор]]);
* в промышленном органическом синтезе в реакциях:
** [[Реакция дегидратации|дегидратации]] (получение [[диэтиловый эфир|диэтилового эфира]], сложных эфиров);
** [[Гидратация|гидратации]] ([[этанол]]а из [[этилен]]а);
** [[Сульфирование|сульфирования]] ([[синтетические моющие средства]] и промежуточные продукты в производстве красителей);
** [[Алкилирование|алкилирования]] (получение [[изооктан]]а, [[полиэтиленгликоль|полиэтиленгликоля]], [[капролактам]]а) и др.;
** восстановления смол в фильтрах на производстве дистиллированной воды.

Мировое производство серной кислоты около 200 млн тонн в год<ref>[http://www.essentialchemicalindustry.org/chemicals/sulfuric-acid.html Sulfuric acid] {{Wayback|url=http://www.essentialchemicalindustry.org/chemicals/sulfuric-acid.html |date=20170526004533 }}{{ref|en}} // «The Essential Chemical Industry — online»</ref>. Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 тонну P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> фосфорных удобрений расходуется 2,2—3,4 тонн серной кислоты, а на (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> расход серной кислоты составляет 75 % от массы получающегося (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

== Токсическое действие ==
{{align|left|2=
{{col-ib|width=3.4em|style=margin-right:8px}}
{{ECB|T}}
{{col-ib-b|width=4em}}
{{ECB|T+}}
{{col-ib-b|width=4em}}
{{ECB|C}}
{{col-ib-b|width=4em}}
{{ECB|O}}
{{col-ib-b|width=4em}}
{{ECB|N}}
{{col-ib-e}}
}}
Серная кислота и [[олеум]] — очень едкие вещества, поражающие все ткани организма. При вдыхании паров этих веществ они вызывают затруднение дыхания, [[кашель]], нередко — [[ларингит]], [[трахеит]], [[бронхит]] и т. д. Попадание кислоты на глаза в высокой концентрации может привести как к [[конъюнктивит]]у, так и к полной потере зрения<ref>{{Cite web|url=https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/5193|title=SULFURIC ACID {{!}} CAMEO Chemicals {{!}} NOAA|publisher=cameochemicals.noaa.gov|access-date=2020-05-22|archive-date=2020-10-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20201020231812/https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/5193|url-status=live}}</ref>.

[[Предельно допустимая концентрация]] (ПДК) паров серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1 мг/м<sup>3</sup>, в атмосферном воздухе 0,3 мг/м<sup>3</sup> (максимальная разовая) и 0,1 мг/м<sup>3</sup> (среднесуточная). [[Поражающая концентрация]] паров серной кислоты 0,008 мг/л ([[экспозиция]] 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин).

Серная кислота — токсичное вещество. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 серная кислота является токсичным высокоопасным веществом<ref>name=https://docs.cntd.ru_ГОСТ{{Недоступная ссылка|date=июня 2021 |bot=InternetArchiveBot }} 12.1.007-76. ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования</ref> по воздействию на организм, 2-го [[Класс опасности|класса опасности]].

[[Аэрозоль]] серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросов химических и металлургических производств, содержащих оксиды серы и выпадать в виде [[кислотный дождь|кислотных дождей]].

В [[Россия|Российской Федерации]] и [[Казахстан|Республике Казахстан]] оборот серной кислоты концентрации 45 % и более — законодательно ограничен<ref>{{Cite web |url=http://www.fskn.gov.ru/pages/main/info/legal_foundation/4043/9697/# |title=Постановление Правительства Российской Федерации от 3 июня 2010 года № 398<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2016-05-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160630103023/http://www.fskn.gov.ru/pages/main/info/legal_foundation/4043/9697/# |archive-date=2016-06-30 |url-status=dead }}</ref><ref>{{Cite web|url=https://adilet.zan.kz/rus/docs/P1900000470|title=Об утверждении Списка наркотических средств, психотропных веществ и прекурсоров, подлежащих контролю в Республике Казахстан, Сводной таблицы об отнесении наркотических средств, психотропных веществ, их аналогов и прекурсоров, обнаруженных в незаконном обороте, к небольшим, крупным и особо крупным размерам, Списка заместителей атомов водорода, галогенов и (или) гидроксильных групп в структурных формулах наркотических средств, психотропных веществ - ИПС "Әділет"|website=adilet.zan.kz|access-date=2023-10-01|archive-date=2023-06-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20230603044720/https://adilet.zan.kz/rus/docs/P1900000470|url-status=live}}</ref>.

== Дополнительные сведения ==
Мельчайшие капельки серной кислоты могут образовываться в средних и верхних слоях атмосферы в результате реакции [[водяной пар|водяного пара]] и [[вулкан]]ического пепла, содержащего большие количества серы. Получившаяся взвесь из-за высокого [[альбедо]] облаков серной кислоты, затрудняет доступ солнечных лучей к поверхности планеты. Поэтому (а также в результате большого количества мельчайших частиц вулканического пепла в верхних слоях атмосферы, также затрудняющих доступ солнечному свету к планете) после особо сильных вулканических извержений могут произойти значительные изменения климата. Например, в результате извержения вулкана [[Ксудач]] ([[Полуостров Камчатка]], 1907 г.) повышенная концентрация пыли в атмосфере держалась около 2 лет, а характерные серебристые облака серной кислоты наблюдались даже в [[Париж]]е<ref>см. статью [http://www.space.com.ua/gateway/news.nsf/NewsAnalitR/B2C4B63702CCBF7BC2257245003996D8!open «Вулканы и климат»] {{Wayback|url=http://www.space.com.ua/gateway/news.nsf/NewsAnalitR/B2C4B63702CCBF7BC2257245003996D8!open |date=20070928031822 }}{{ref|ru}}</ref>. Взрыв вулкана [[Пинатубо]] в 1991 году, отправивший в атмосферу 3{{e|7}} тонн серы, привёл к тому, что 1992 и 1993 года были значительно холоднее, чем 1991 и 1994<ref>[http://www.archipelag.ru/agenda/geoklimat/influence/guilty/ Русский архипелаг — Виновато ли человечество в глобальном изменении климата?<!-- Заголовок добавлен ботом -->] {{Wayback|url=http://www.archipelag.ru/agenda/geoklimat/influence/guilty/ |date=20071201113942 }}{{ref|ru}}</ref>.

С 1980-х годов в странах [[Южная Азия|Южной]] и [[Юго-Восточная Азия|Юго-Восточной Азии]] распространилась практика [[Обливание кислотой|обливания кислотой]]. Столкновение традиционной морали, религиозных норм и изменяющегося современного быта привело к многочисленным случаям нападений из ревности (более 200 эпизодов в [[Бангладеш]] в 1999 году<ref name="CNN-2000">{{cite news|title=CNN.com - Bangladesh combats an acid onslaught against women - November 11, 2000|url=http://archives.cnn.com/2000/ASIANOW/south/11/11/bangladesh.acid.ap/index.html|access-date=2008-03-13|url-status=dead|archive-url=https://web.archive.org/web/20070922210725/http://archives.cnn.com/2000/ASIANOW/south/11/11/bangladesh.acid.ap/index.html|archive-date=2007-09-22}}</ref>). Мотивом такого преступления чаще всего служит месть за отвержение женщиной или за несогласие выйти замуж. Несмотря на введение [[Смертная казнь|смертной казни]] и длительных сроков заключения за обливание кислотой, проблема является острой в Бангладеш, [[Индия|Индии]], [[Шри-Ланка|Шри-Ланке]], [[Пакистан]]е, а также в [[Мьянма|Мьянме]], [[Лаос]]е и [[Камбоджа|Камбодже]]<ref>{{книга|ref=Various|ссылка=http://www.lawschool.cornell.edu/womenandjustice/upload/Combating-Acid-Violence-Report.pdf|автор=Various|заглавие=Combating acid violence in Bangladesh, India, and Cambodia|язык=en|место=New York|издательство={{Нп3|Cornell Law School|Avon Global Center for Women and Justice at Cornell Law School|en|Cornell Law School}}, {{Нп3|New York City Bar Association|Committee on International Human Rights of the, New York City Bar Association|en|New York City Bar Association}}, {{Нп3|Cornell Law School|Cornell Law School International Human Rights Clinic|en|Cornell Law School}} and the Virtue Foundation|archive-url=https://web.archive.org/web/20180418002706/http://www.lawschool.cornell.edu/womenandjustice/upload/Combating-Acid-Violence-Report.pdf|archive-date=2018-04-18}}</ref><ref name="video.nytimes.com">{{cite news|title=Acid Attacks|first=Rob|last=Harris|url=http://video.nytimes.com/video/2008/11/29/opinion/1194834033797/acid-attack.html|work=The New York Times|access-date=2018-03-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20120331081215/http://video.nytimes.com/video/2008/11/29/opinion/1194834033797/acid-attack.html|archive-date=2012-03-31}}</ref>.

От обливания кислотой пострадали известные произведения [[Живопись|живописи]]: «[[Даная (картина Рембрандта)|Даная]]» [[Рембрандт]]а ([[Эрмитаж]], [[Санкт-Петербург]], 1985), триптих [[Дюрер]]а «[[Алтарь Паумгартнеров]]» ([[Старая пинакотека]], [[Мюнхен]], 1988) и другие картины. [[Реставрация]] требует многих лет работы и сопряжена с невосполнимыми потерями.

== Стандарты ==
* [[s:ГОСТ 2184—77|Кислота серная техническая ГОСТ 2184—77]]
* Кислота серная аккумуляторная. Технические условия ГОСТ 667—73
* Кислота серная особой чистоты. Технические условия ГОСТ 14262—78
* Реактивы. Кислота серная. Технические условия ГОСТ 4204—77

== Примечания ==
{{примечания|2}}

== Литература ==
{{Навигация
| Портал = Химия
| Тема = Серная кислота
| Викицитатник = Серная кислота
| Викитека = МЭСБЕ/Серная кислота
| Викисловарь  = серная кислота

}}
* Справочник сернокислотчика [Текст] / А. С. Ленский, П. А. Семенов, Г. А. Максудов; ред. [[Малин, Константин Михайлович|К. М. Малин]]. — 2 изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1971. — 744 с. — Библиогр. в конце разд.- Предм. указ.: с. 723—744.
* {{книга
 | автор = Эпштейн Д. А.
 | заглавие = Общая химическая технология
 | место = М.
 | издательство  = Химия
 | год = 1979
 | страниц = 312
 | isbn = 
 | ref = Эпштейн
 }}

== Ссылки ==
* [http://www.chemport.ru/chemical_encyclopedia_article_3393.html Статья «Серная кислота» (Химическая энциклопедия)]
* [http://twt.mpei.ac.ru/MCS/Worksheets/Chem/Sulfuric-acid-density-pH.xmcd Плотность и значение pH серной кислоты при t=20 °C]

{{ВС}}

[[Категория:Неорганические кислородсодержащие кислоты]]
[[Категория:Серосодержащие кислоты]]
[[Категория:Пищевые добавки]]
[[Категория:Прекурсоры, оборот которых ограничен в РФ (Список IV)]]
[[Категория:Окислители]]