Kyselina sírová - vitriol

Kyselina sírová (zastarale též vitriol) je silná dvojsytná kyselina. Je jednou z nejdůležitějších průmyslově ve velkém množství vyráběných chemikálií. Její sumární vzorec je H₂SO₄ značí, že se skládá ze dvou atomů vodíku, jednoho atomu síry a čtyř atomů kyslíku. Soli od kyseliny sírové jsou sírany.

Využití kyseliny sírové je velmi široké. Kyselina sírová se používá zejména

• při výrobě průmyslových hnojiv
• při výrobě chemikálií
• při výrobě plastů
• při výrobě léčiv
• při výrobě barviv
• při výrobě výbušnin
• v papírenském průmyslu
• v textilním průmyslu
• při výrobě syntetických vláken
• při zpracování rud
• při zpracování ropy
• jako elektrolyt do olověných akumulátorů
• při sušení a odvodňování látek
• při úpravě pH vody
• při výrobě kolových nápojů
• v domácnostech jako čistič odpadů
• pro snížení pH bazénové vody. V případě tvrdé vody doporučujeme použít kyselinu solnou, jelikož zároveň rozpouští vápenec.
• samozřejmě též používá jako elektrolyt k plnění suchých údržbových olověných akumulátorů, např. autobaterie, motobaterie apod.

Výroba kyseliny sírové probíhá třístupňově, přičemž prvním krokem je příprava oxidu siřičitého, který se obvykle získává buď přímým spalováním síry,

{\displaystyle {\mathsf {S\,(s)+O_{2}\,(g)\ \to \ SO_{2}\,(g),}}}

nebo pražením pyritu či markazitu

{\displaystyle {\mathsf {4\,FeS_{2}\,(s)+11\,O_{2}\,(g)\ \to \ 8\,SO_{2}\,(g)+2\,Fe_{2}O_{3}(s),}}}

nebo pražením sulfidu železnatého či jiných sulfidů

{\displaystyle {\mathsf {4\,FeS+7\,O_{2}\,(g)\ \to \ 4\,SO_{2}\,(g)+2\,Fe_{2}O_{3}\,(s).}}}

Druhým krokem je oxidace oxidu siřičitého na oxid sírový. Při této reakci se jako katalyzátoru používá oxidu vanadičného V₂O₅

{\displaystyle {\mathsf {2\,SO_{2}\,(g)+O_{2}\,(g)\ {\xrightarrow {V_{2}O_{5}}}\ 2\,SO_{3}\,(g)}}} (tzv. kontaktní způsob),

{\displaystyle {\mathsf {\,SO_{2}\,(g)+NO_{2}\,(g)\ \to \ \,SO_{3}\,(g)+NO\,(g)}}} (tzv. komorový způsob).

Nakonec reakcí oxidu sírového s vodou vzniká kyselina sírová

{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}\,(g)+H_{2}O\,(l)\ \to \ H_{2}SO_{4}\,(aq).}}}

V průmyslu je voda nahrazena koncentrovanou kyselinou sírovou (96–98%), přičemž jako mezistupeň vzniká kyselina disírová, což je vlastně jen hemihydrát oxidu sírového 2 SO₃.H₂O

{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}\,(g)+H_{2}SO_{4}\,(aq)\ \to \ H_{2}S_{2}O_{7}\,(aq)}}}

{\displaystyle {\mathsf {H_{2}S_{2}O_{7}\,(aq)+H_{2}O\,(l)\ \to \ 2\,H_{2}SO_{4}\,(aq).}}}

Dalším rozpouštěním oxidu sírového v kyselině sírové vzniká kyselina disírová a následně tzv. oleum, jehož ředěním se získává kyselina sírová požadované koncentrace.

{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}+H_{2}SO_{4}\ \to \ H_{2}S_{2}O_{7}}}}

{\displaystyle {\mathsf {SO_{3}+H_{2}S_{2}O_{7}\ \to \ H_{2}S_{3}O_{10}}}}

Vlastnosti

Roztok oxidu sírového v kyselině sírové se nazývá oleum. Kyselina sírová tvoří dva typy solí – sírany a hydrogensírany. Některé její soli tvoří hydráty.

Chemické reakce 
Neušlechtilé kovy se v kyselině sírové rozpouštějí za vývoje vodíku a vzniku příslušných síranů, např.

{\displaystyle {\mathsf {H_{2}SO_{4}\,(aq)+Zn\,(s)\ \to \ H_{2}\,(g)+ZnSO_{4}\,(aq)}}}

Kyselina sírová reaguje se zinkem za vzniku vodíku a síranu zinečnatého.

{\displaystyle {\mathsf {3\,H_{2}SO_{4}\,(aq)+2\,Al\,(s)\ \to \ 3\,H_{2}\,(g)+Al_{2}(SO_{4})_{3}\,(aq)}}}

Kyselina sírová reaguje s hliníkem za vzniku vodíku a síranu hlinitého.

Podobně většina oxidů kovů se v kyselině sírové rozpouští za vzniku solí

{\displaystyle {\mathsf {CuO\,(s)+H_{2}SO_{4}\,(aq)\ \to \ H_{2}O\,(l)+CuSO_{4}\,(aq)}}}

Oxid měďnatý reaguje s kyselinou sírovou za vzniku vody a síranu měďnatého.

Reakcí s amoniakem nebo jeho vodným roztokem (čpavkem) vzniká síran amonný

{\displaystyle {\mathsf {2\,NH_{3}\,(g)+H_{2}SO_{4}\,(aq)\ \to \ (NH_{4})_{2}SO_{4}\,(aq),}}}

resp.

{\displaystyle {\mathsf {2\,NH_{4}OH\,(aq)+H_{2}SO_{4}\,(aq)\ \to \ (NH_{4})_{2}SO_{4}\,(aq)+H_{2}O\,(l).}}}

Průmyslově významnou je reakce s fosforečnanem vápenatým, jejímž produktem je směs síranu vápenatého, hydrogenfosforečnanu vápenatého, dihydrogenfosforečnanu vápenatého a volné kyseliny fosforečné známá jako fosforečné hnojivo superfosfát

{\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}\,(s)+H_{2}SO_{4}\,(aq)\ \to \ 2\,CaHPO_{4}\,(aq)+CaSO_{4}\,(s),}}}

{\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}\,(s)+2\,H_{2}SO_{4}\,(aq)\ \to \ Ca(H_{2}PO_{4})_{2}\,(aq)+2\,CaSO_{4}\,(s),}}}

{\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}\,(s)+3\,H_{2}SO_{4}\,(aq)\ \to \ 2\,H_{3}PO_{4}\,(aq)+3\,CaSO_{4}\,(s).}}}

Touto reakcí se původně téměř nerozpustný fosforečnan vápenatý přemění na směs rozpustnějších kyselých fosforečnanů a dobře rozpustné kyseliny fosforečné, což urychluje využití fosforu rostlinami.