kénsav
(tetraoxokén(VI)sav, kamra eljárás, kontakt eljárás, E 513)

H₂SO₄

A teljes szisztematikus neve tetraoxokén(VI)sav. Régóta ismert, erős kétbázisú sav.

A kénsav molekulaképe balra golyó és pálcika jobbra térkitöltéses megjelenítésben.

A h2so4.pdb koordináta fájl térben megjeleníthető a https://sourceforge.net/projects/openrasmol/ címről letölthető molekulamegjelenítő programmal

Történet
Már a középkori alkimisták ismerték.
A XVIII. században vezette be a Roebuck az ólomkamrás eljárást Angliában.
A kontakt kénsavgyártást 1831-ben találta fel Philips, de csak 1900-ra fejlődött ki iparilag.

Előfordulás
Megtalálható bizonyos hőforrásokban és néhány csiga nyálmirigyének váladékában is.

Előállítás
A kontakt kénsavgyártás alapja, hogy a kén-trioxidot vízben nyeletik el:

H₂O + SO₃ = H₂SO₄

Kén-dioxid megfelelő oxidálása után kénsav állítható elő. Oxidálószerként salétromsavat, illetve a belőle keletkező nitrogén-oxidokat ("nitrózus gázokat") alkalmazza a kamraeljárás a következő módon:

H₂O + SO₂ + NO₂ = H₂SO₄ + NO

a nitrogén-oxidot levegő befuvatással nitrogén-dioxiddá oxidálják:

2NO + O₂ = 2NO₂

A nitrogén-dioxid tehát regenerálódik és így elméletileg nem is kellene további salétromsavat hozzáadni, a valóságban azonban szükséges kisebb mennyiségű salétromsav pótlás, mert mellékreakciók fogyasztják a nitrogén-oxidokat. A közbenső termékek közé tartozik a nitrozil-kénsav (HOSO₂ONO) is, amely az úgynevezett kamrakristályok alakjában rakódik a kamra falára, ha a vízgőz nem elegendő. Ez azonban vízzel szétesik kénsavra és NO + NO₂ elegyére.

Iparilag kétféle eljárást alkalmaznak:
A kamra eljárással 60-80%-os kénsavat termelnek főleg szuperfoszfát gyártásához.
A kontakt eljárással (ábra) 98%-os kénsavat, valamint fölöslegben lévő kén-trioxidot tartalmazó úgynevezett oleumot (füstölgő kénsavat) gyártanak. Ezt hígítják a megfelelő töménységre.

Fizikai tulajdonságok

A tiszta kénsav színtelen, olajszerű folyadék, lehűtve megfagy,
Olvadáspontja +10°C
Forráspontja 338 °C ezen a hőmérsékleten azonban már kén-trioxidra és vízgőzre bomlik.
Agresszív vízelvonószer. (A kristálycukor például elszenesedik a tömény kénsavban, mivel, még vegyületeiből is képes a vizet elvonni! - baloldali kép)
Híg vizes oldata bepárlással 98,3%-os töménységig koncentrálható,
az ilyen sav sűrűsége 1,84 g/cm³.
A kénsav nehezebben párolog, mint sok más sav.
A kénsavoldat vezeti az elektromos áramot, vezetőképessége a töménységtől függ, a 30%-os oldat vezetőképessége a legnagyobb.

Kémiai tulajdonságok
Erős kétbázisú sav.
Tömény állapotban igen erősen roncsol oxidálható, főleg szerves anyagokat.
Forrón a ként, foszfort, szenet, stb. is oxidálja.
A híg kénsav az aktívabb fémeket hidrogénfejlődéssel oldja. A tömény kénsav előbb oxidálja, majd oldja a kevésbé aktívakat is, ha forró pl. a rezet és az ezüstöt is.
A tömény kénsav a kovácsolható acélt nem támadja meg, a sziliciumacélt még kevésbé.
Az ólmot csak a nagyon tömény kénsav oldja.

Sói a szulfátok előállíthatók a megfelelő fém, fém-oxid, -hidroxid vagy -karbonát kénsavban történő feloldásával, vagy más sók kénsavas hevítésével.
Nehezen oldható szulfátok a megfelelő fém oldható sójának oldatából kénsavval leválaszthatók, pl. ólom-nitrát oldatból ólom-szulfát:
Pb(NO₃)₂ + H₂S0₄ = PbS0₄ + 2 HNO₃

Felhasználás, termelés
A legnagyobb mennyiségben gyártott ipari vegyszer.
Rendkívül széles körben használják.
Legnagyobb mennyiségben nyersfoszfát feltárására, szuperfoszfát műtrágya gyártásához.
Ammónium-szulfát műtrágya előállításához.
Más savak (pl. hidrogén-fluorid, foszforsav) illetve szulfátok (pl. réz-szulfát) előállításához.
Robbanóanyagok (pl. dinamit, TNT) gyártásához.
Ásványi és növényi olajok tisztítására.
Fémek pácolására.
Akkumulátorokban elektrolitként (a képen híg kénsav gépkocsi akkumulátorokhoz) .
Szerves anyagok előállítására, szulfonálásra, nitráláshoz.
Sok kénsavat használnak a műanyagiparban és a textiliparban.
Alkalmazzák festékalapanyagok és detergensek gyártásához.
Deszikkáns szerként.
Az élelmiszeriparban sav-szabályzóként használják.
Élelmiszeradalékként kódja E 513.

Kimutatás, meghatározás
Oldata bárium-kloriddal fehér, por alakú csapadékot, bárium-szulfátot ad ez vízben és híg savakban oldhatatlan. Súlyából a kénsav mennyisége kiszámítható.
Jellemző a benzidinnel (C₆H₅NH-NHC₆H₅) keletkező, ugyancsak oldhatatlan, kristályos csapadék, amely alkalmas a kénsav mennyiségének meghatározására.

Felhasznált irodalom