Сульфаты и их применение

Сульфаты — соли серной кислоты, которые находят широкое применение в хозяйственной деятельности. Различают растворимые и нерастворимые сульфаты.

Характерной реакцией на растворимые сульфаты является взаимодействие их водных растворов с хлоридом или нитратом бария, в результате которого образуется белый мелкокристаллический осадок, нерастворимый в разбавленных кислотах. Краткое ионное уравнение

Химические свойства сульфатов определяются наличием в них сульфат-иона и соответствующего катиона.

Рассмотрим некоторые наиболее важные в хозяйственном отношении сульфаты.

Глауберова соль (10-ти водный кристаллогидрат сульфата натрия) Na₂S0₄* ЮН₂0; растворим, содержится в морской воде; используют в медицине, лабораторной практике и для получения нерастворимых или малорастворимых сульфатов.

Сульфат калия K₂S0₄ — ценное калийное удобрение, используют и как реактив в лаборатории.

Железный купорос [7-ми водный кристаллогидрат сульфата железа (Н)] FeS0₄* 7Н₂0; применяют как железосодержащее микроудобрение и ядохимикат, а также для получения комплексных соединений, содержащих двухвалентное железо, и т. д.

Медный купорос [5-ти водный кристаллогидрат сульфата меди (П)] CuS0₄*5H₂0, ядохимикат, используют как сырье для производства других ядохимикатов (бордосской жидкости и т. д.), а также как медьсодержащее микроудобрение, реактив в химических лабораториях, сырье для получения медных покрытий (меднения) и т. д.

Ангидрит (безводный сульфат кальция) CaS0₄, используют как сырье для получения диоксида серы, вяжущее в строительстве (ангидритовый цемент), реактив в лаборатории, сырье для получения других сульфатов и т. д.

Алебастр, или полуводный гипс (полуводный сульфат кальция), формулу записывают либо 2CaS0₄ • Н₂0, либо CaS0₄ • 0,5Н₂О (в последнем случае подразумеваются моли сульфата и воды); используется в строительстве, в архитектуре и медицине как быстротвердеющее вяжущее, так как при реакции с водой превращается в двуводный гипс, образуя прочный искусственный камень, устойчивый в воздушной среде. Реакция называется твердением алебастра:

Это уравнение можно записывать и так:

Двуводный (природный) гипс (двуводный сульфат кальция) CaS0₄ • 2Н₂0; природное соединение, являющееся сырьем для получения алебастра и ангидрита (его подвергают нагреванию при определенной температуре и получают либо ангидрит, либо алебастр) (см. выше; напишите соответствующие уравнения реакций их получения).

Квасцы — кристаллогидраты смешанных сульфатов, содержащие однои трехзарядные катионы, например, катион калия и алюминия, аммония и алюминия, калия и хрома, аммония и хрома (Ш), железа (Ш) и калия, железа (Ш) и аммония и т. д.; примеры некоторых квасцов: (NH₄)A1(S0₄)₂ • 12Н₂0 — аммониево-алюминиевые квасцы, (NH₄)Cr (S0₄)₂ • 12Н₂0 — аммониево-хромовые квасцы, KCr (S0₄)₂ • 12Н₂0 — калиево-хромовые квасцы и т. д. Формулы квасцов записывают и так: K₂S0₄ • Cr₂(S0₄)₃ • 24Н₂0; применяют для протравливания семян, в качестве дубителей кож в кожевенном деле, как реактивы в лабораториях и т. д.

Сульфат аммония (NH₄)₂S0₄ — ценное азотное удобрение; применяется и как реактив в лабораториях и т. д.

Практическое значение имеют сульфаты цинка ZnS0₄ (применяют для получения цинковых защитных покрытий, других сульфатов), бария BaS0₄ (используют в медицине для диагностики заболеваний и т. д.), свинца (П) PbS0₄ (применяют как белый пигмент в красках) и т. д.

Рассмотренные сульфаты относятся к средним солям. Существуют и кислые сульфаты (гидросульфаты), например гидросульфат натрия NaHS0₄ и др. Эти соли имеют меньшее практическое значение. Получают такие соли при воздействии на основание серной кислотой в определенных соотношениях либо при действии на средний сульфат концентрированной серной кислотой:

Сульфаты в природных условиях являются основой для получения серосодержащих аминокислот, которые далее участвуют в синтезе белков, в чем состоит важнейшая экологическая роль сульфатов.

• ? Задания для самостоятельной работы
• 1. Назовите классы солей, которые можно получить из серной кислоты; напишите уравнения реакций между гидроксидом натрия и серной кислотой с получением разных солей, дайте им названия.
• 2. Напишите формулы сульфатов, содержащих кальций, охарактеризуйте области их применения.
• 3. Поясните, как доказать, что в растворе содержится сульфат.
• 4. Поясните, в чем состоит экологическая роль сульфатов; обоснуйте необходимость поступления данных веществ в организм растений.