Олеум


Серная кислота
Изображение химической структуры
Sulfuric acid chemical structure.png
Изображение молекулярной модели
Общие
Систематическое
наименование
серная кислота
Традиционные названия купоросное масло, серная кислота
Хим. формула H2SO4
Физические свойства
Состояние жидкость
Молярная масса 98,082 г/моль
Плотность 1,8356 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления −10,38 °C
 • кипения 279,6 °C
 • воспламенения не воспламеняется °C
Удельная теплота плавления 10,73 Дж/кг
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты −3
Растворимость
 • в воде смешивается
Оптические свойства
Показатель преломления 1,397
Структура
Дипольный момент 2,72 Д
Классификация
Рег. номер CAS 8014-95-7
PubChem
Рег. номер EINECS 616-954-1
RTECS WS5600000
Безопасность
ЛД50 100[1] мг/кг
Токсичность обладает общетоксическим действием[2], вызывает удушье[3]
Пиктограммы ECB Пиктограмма «T: Токсично» системы ECBПиктограмма «T+: Крайне токсично» системы ECBПиктограмма «C: Разъедающее» системы ECBПиктограмма «O: Окислитель» системы ECBПиктограмма «N: Опасно для окружающей среды» системы ECBПиктограмма «Xn: Вредно» системы ECBПиктограмма «Xi : Раздражитель» системы ECB
NFPA 704
Огнеопасность 0: Негорючее веществоОпасность для здоровья 3: Кратковременное воздействие может привести к серьёзным временным или умеренным остаточным последствиям (например, хлор, серная кислота)Реакционноспособность 2: Подвергается серьёзным химическим изменениям при повышенной температуре и давлении, бурно реагирует с водой или может образовывать взрывчатые смеси с водой (например, фосфор, калий, натрий)Специальный код W: Реагирует с водой необычным или опасным образом (например, цезий, натрий, рубидий)NFPA 704 four-colored diamond
0
3
2
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Олеум, дымящий на воздухе

О́леум (от лат. Oleum - масло) — раствор серного ангидрида SO3 в серной кислоте H2SO4.

Олеум представляет собой вязкую маслянистую бесцветную жидкость или легкоплавкие кристаллы, которые, однако, могут приобретать самые различные оттенки вследствие наличия примесей. При попадании на кожу человека вызывает тяжёлые ожоги, «шипение» и последующее кипение подобно маслу на раскалённой сковороде, разъедая кожу. На воздухе «дымит», реагирует с водой с выделением тепла. Концентрация серного ангидрида может варьироваться в очень широких пределах: от единиц до десятков процентов. Олеум содержит также пиросерные кислоты, получающиеся по реакциям:

Физические свойства

Температура кипения водных растворов серной кислоты повышается с ростом её концентрации и достигает максимума при содержании 98,3 % H2SO4. При пользовании нижеприведенной таблицы следует также ознакомиться с таблицами ГОСТ 2184-77 (действующий) и ГОСТ 2184-2013 в части массовой доли серного ангидрида в олеуме в процентах.

Свойства водных растворов серной кислоты и олеума
Содержание % по массе Плотность при 20 ℃, г/см³ Температура плавления, ℃ Температура кипения, ℃
H2SO4 SO3 (свободный)
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 SO3 понижается. При увеличении концентрации водных растворов серной кислоты общее давление пара над растворами понижается и при содержании 98,3 % H2SO4 достигает минимума. С увеличением концентрации SO3 в олеуме, общее давление пара над ним повышается. Давление пара над водными растворами серной кислоты и олеума можно вычислить по уравнению:

величины коэффициентов А и В зависят от концентрации серной кислоты. Пар над водными растворами серной кислоты состоит из смеси паров воды, H2SO4 и SO3, при этом состав пара отличается от состава жидкости при всех концентрациях серной кислоты, кроме соответствующей азеотропной смеси.

С повышением температуры усиливается диссоциация:

Уравнение температурной зависимости константы равновесия:

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

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

С повышением концентрации растворов серной кислоты их теплоёмкость уменьшается и достигает минимума для 100%-ной серной кислоты, теплоёмкость олеума с повышением содержания SO₃ увеличивается.

При повышении концентрации и понижении температуры теплопроводность λ уменьшается:

где С — концентрация серной кислоты, в %.

Максимальную вязкость имеет олеум H₂SO₄·SO₃, с повышением температуры η снижается. Электрическое сопротивление серной кислоты минимально при концентрации 30 и 92 % H2SO4 и максимально при концентрации 84 и 99,8 % H₂SO₄. Для олеума минимальное ρ при концентрации 10 % SO₃. С повышением температуры ρ серной кислоты увеличивается. Диэлектрическая проницаемость 100%-ной серной кислоты 101 (298,15 К), 122 (281,15 К); криоскопическая постоянная 6,12, эбулиоскопическая постоянная 5,33; коэффициент диффузии пара серной кислоты в воздухе изменяется в зависимости от температуры; D = 1,67⋅10−5T3/2 см²/с.

Стандарты

Согласно ГОСТу 2184-77 олеум является разновидностью серной кислоты и бывает техническим и улучшенным по виду:

Настоящий стандарт распространяется на техническую серную кислоту следующих видов: контактную (улучшенную и техническую); олеум (улучшенный и технический); башенную и регенерированную.

Коды ОКП технической серной кислоты приведены в табл.
Вид кислоты Коды ОКП
Олеум: -
улучшенный 21 2111 0600
технический 21 2111 0650

Применение

Применяется в промышленности при производстве серной кислоты, капролактама и многих других веществ. В органической химии применяется как сульфирующий, водоотнимающий или окисляющий реагент.

Особенности экспериментальной работы

Hazard T.svg
Hazard TT.svg
Hazard C.svg
Hazard O.svg
Hazard N.svg

Олеум является крайне едким веществом[4]: оставляет сильные ожоги на коже, быстро разъедает многие материалы, за исключением наименее реакционноспособных. Тем не менее, вследствие эффекта пассивации может храниться в стальных ёмкостях.

Олеум не следует[5] разбавлять водой или выливать его в воду из-за сильно экзотермической реакции. Разбавление олеума производится прибавлением его к серной кислоте. При приливании в воду жидкость закипает, образуя туман из серной кислоты.

Примечания

  1. Олеум
  2. Sulphuric acid
  3. Oleum
  4. Особенности работы с олеумом
  5. Олеум: техника безопасности

Ссылки