Серная кислота H2SO4, молярная масса 98,082; бесцветная маслянистая жидкость без запаха. Очень сильная двухосновная кислота, при 18°С pKa1 - 2,8, K21,2·10-2, pKa2 1,92; длины связей в молекуле S=O 0,143 нм, S—ОН 0,154 нм, угол HOSOH 104°, OSO 119°; кипит с разложением, образуя азеотропную смесь (98,3% H2SO4 и 1,7% Н2О с температурой кипения 338,8°С; см. также табл. 1). Серная кислота, отвечающая 100%-ному содержанию H2SO4, имеет состав (%): H2SO4 99,5%, HSO4- 0,18%, H3SO4+ 0,14%, H3О+ 0,09%, H2S2O7 0,04%, HS2O7 0,05%. Смешивается сводой и SO3 во всех соотношениях. В водных растворах серная кислота практически полностью диссоциирует на Н+, HSO4- и SO42-. Образует гидраты H2SO4·nH2O, где n=1, 2, 3, 4 и 6,5.
растворы SO3 в серной кислоте называются олеумом, они образуют два соединения H2SO4·SO3 и H2SO4·2SO3. Олеум содержит также пиросерную кислоту, получающуюся по реакции: Н2SO4+SO3=H2S2O7.
Температура кипения водных растворов сернаой кислоты повышается с ростом ее концентрации и достигает максимума при содержании 98,3% H2SO4 (табл. 2). Температура кипения олеума с увеличением содержания SO3понижается. 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 общеедавление пара над ним повышается. Давление пара над водными растворами серной кислоты и олеума можно вычислить по уравнению: lgp(Пa) = А — В/Т + 2,126, величины коэфициентов А и В зависят от концентрации серной кислоты. Пар над водными растворами серной кислоты состоит из смеси паров воды, Н2SO4 и SO3, при этом состав пара отличается от состава жидкости при всех концентрациях серной кислоты, кроме соответствующей азеотропной смеси.
С повышением температуры усиливается диссоциация H2SO4 H2О + SO3 — Q, уравнение температурной зависимостиконстанты равновесия lnКp = 14,74965 - 6,71464ln(298/T) - 8, 10161·104T2-9643,04/T-9,4577·10-3Т+2,19062·10-6T2. При нормальном давлении степень диссоциации: 10-5 (373 К), 2,5 (473 К), 27,1 (573 К), 69,1 (673 К). Плотность 100%-нойсерной кислоты можно определить по уравнению: d=1,8517 — 1,1·10-3 t + 2·10-6t2 г/см3. С повышением концентрации растворов серной кислоты их теплоемкость уменьшается и достигает минимума для 100%-ной серной кислоты, теплоемкость олеума с повышением содержания SO3 увеличивается.
так что 4