Путешествие в Страну элементов

В особых печах обжигают сернистые металлы (как правило, железный колчедан, или пирит). При обжиге получается сернистый газ в смеси с воздухом. Он подвергается тщательной очистке от пыли и, что еще важнее, от различных примесей, которые могут отравлять катализатор: например, от трехокиси мышьяка.

И лишь после этого подогретая смесь газов идет в контактный аппарат. Образовавшийся серный ангидрид «улавливается» концентрированной серной кислотой, которая, насыщаясь, превращается в маслянистую густую жидкость — олеум. Так называют раствор серного ангидрида в безводной серной кислоте.

В качестве катализатора сначала пользовались платиной. При условии хорошей очистки газа платина сохраняла свою активность почти 15 лет. И все-таки это было нерентабельно, так как платина очень дорога.

В последнее время стали использовать ванадиевый ангидрид. Он гораздо дешевле и менее чувствителен к разного рода «отравлениям».

Итак, серная кислота получена. Это тяжелая маслянистая жидкость. «Нордгаузенское масло», — говорили немцы. И, наконец, общее для всех времен и народов название концентрированной серной кислоты — олеум, что в переводе с латинского также означает масло.

Серная кислота обладает крайне причудливым характером. Трудно найти еще такое же вещество, свойства которого так резко изменялись бы в зависимости от концентрации. По отношению к металлам концентрированная и разбавленная серные кислоты ведут себя как совершенно различные соединения.

Разбавленная серная кислота растворяет все металлы, стоящие левее водорода в ряду напряжений, кроме свинца; при этом выделяется водород. Нерастворимость свинца в разбавленной серной кислоте сыграла решающую роль в производстве серной кислоты камерным способом. Концентрированная же серная кислота способствует полному растворению свинца, поэтому при контактном способе, когда получается серная кислота больших концентраций, свинец не может использоваться в технологическом процессе.

Концентрированная серная кислота при нагревании также растворяет почти все металлы, но здесь она проявляет свою окислительную способность, и вместо водорода образуется сернистый газ. И тут снова неожиданность. Оказывается, концентрированная серная кислота не растворяет железо. Именно на этом свойстве основана транспортировка серной кислоты в железных цистернах.

Серная кислота обладает большим сродством к воде, с которой соединяется с выделением значительного количества тепла.

Способностью серной кислоты поглощать водяные пары и объясняется употребление ее для осушения газов и приготовления бездымных порохов.

Концентрированная серная кислота обладает свойством обугливать различные органические соединения, например углеводы.

И в этом случае серная кислота вновь выступает как некое двуликое существо.

Возьмем, например, кусок растительной клетчатки и подействуем на нее серной кислотой разной концентрации. Отнимая у клетчатки воду, концентрированная серная кислота способствует ее обугливанию.

Теперь попробуем капнуть на клетчатку разбавленной серной кислотой. Клетчатка в этом случае не обугливается, а начинает крошиться. Налицо то же разрушающее действие серной кислоты, но сущность процесса уже иная, совершенно противоположная. Клетчатка на этот раз не теряет воду, а присоединяет ее к себе, превращаясь в чрезвычайно хрупкое вещество — гидроцеллюлозу, — которое сразу же начинает крошиться.

Серная кислота относится к числу сильных и двуосновных, то есть металлы могут замещать в ней один или два атома водорода. Поэтому ей соответствуют два ряда солей: сульфаты и бисульфаты. Почти все соли серной кислоты растворимы в воде, кроме сульфатов бария и свинца. Все остальные соли бария, кроме его сульфата, хорошо растворимы в воде и кислотах. Поэтому, если после добавления в раствор какой-нибудь соли бария появляется белый нерастворимый осадок, можно считать, что там присутствует или серная кислота, или какая-нибудь ее соль. Таким образом, соли бария являются реактивом на ион SO₄^2–.

Каково же будущее серной кислоты? Потеряет ли она когда-нибудь свое лидирующее положение в химической промышленности?

Ведь многие важнейшие материалы прошлого и настоящего начинают понемногу сдавать позиции: на смену железу, стали, чугуну идут такие металлы, как литий, магний, титан, молибден; на смену многим химическим реагентам приходят другие, более эффективные. Однако вряд ли человечество придумает такое универсальное вещество, которое смогло бы заменить серную кислоту во всех областях ее применения.

Сероводород — враг и друг

Шестьдесят лет тому назад на острове Мартиника в пяти километрах от вулкана Мон-Пеле существовал небольшой городок Сен-Пьер. Сейчас этого города нет на карте: его постигла очень трагичная судьба.

…Однажды из кратера вулкана усилилось выделение сероводорода. Жители города скоро заметили это: их серебряные вещи стали чернеть. И вот за одну ночь все население города погибло в результате мощного извержения Мон-Пеле; в живых остался лишь один человек.