Кислота Каро, или надсерная кислота (мононадсерная кислота), H₂SO₅ - простейшее пероксидное производное серной кислоты. Вместо одной из групп -ОН серной кислоты молекула мононадсерной кислоты содержит пероксидную группу -О-ОН.

Кислота Каро, или надсерная кислота (мононадсерная кислота), H₂SO₅

Близкий аналог - пероксодисерная кислота H₂S₂O₈.

Пероксодисерная кислота, H₂S₂O₈

Мононадсерная кислота впервые была описана немецким химиком Генрихом Каро в 1898 году. Является одним из сильнейших окислителей, в чистом виде нестабильна (очень взрывоопасна). Получают мононадсерную кислоту реакцией хлорсульфоновой кислоты или серной кислоты с перекисью водорода.

Мононадсерная кислота используется в качестве дезинфицирующего и чистящего средства, в лабораторных условиях данное соединение служит для разрушения органических веществ, поскольку она легко окисляет органику.

Как и все сильные окислители, пероксосерную кислоту следует хранить вдали от органических соединений. Особенно это касается таких веществ как эфиры и кетоны, поскольку при их взаимодействии с кислотой Каро образуются нестабильные и взрывоопасные органические перекиси, например, перекись ацетона.

Соли кислоты Каро - пероксосульфаты натрия, калия и аммония служат инициаторами радикальной полимеризации (получение пластмасс), травителями, окислителями в текстильной промышленности, применяются для обесцвечивания и дезодорации масел. Кислый пероксомоносульфат калия, KHSO₅ широко используется в качестве окислителя.

Про кислоту Каро читал еще в детстве, но работать с ней не приходилось, пока в один прекрасный момент не нашел ролики, в которых уснувших мух или тараканов помещали в концентрированную серную кислоту, а потом по капле добавляли пергидроль (30% раствор перекиси водорода). В самой серной кислоте с насекомыми ничего особенного не происходило, но стоило добавить перекись, как образовывалась надсерная кислота:

H₂SO₄ + H₂O₂ = H₂SO₅ + H₂O

В результате начиналась бурная реакция - вскоре от насекомого не оставалось и следа: в стакане была бесцветная и прозрачная жидкость и немного тумана серной кислоты над ней.

Решил повторить эксперимент: лучше один раз попробовать, чем сто раз увидеть. В комнату как раз залетели две жирные мухи. Таким образом, согласно пункту 5.11.a7/3.24 пользовательского соглашения (см. сноску мелким шрифтом) мухи выразили добровольное согласие принять участие в эксперименте. Может, и не выразили, но терпеть их присутствие в комнате не стал - поймал в спичечный коробок и подождал, пока они не уснут.

Налил в стакан примерно 15 мл концентрированной серной кислоты, поместил туда мух. Стал по каплям добавлять 30% раствор перекиси водорода. От попадания первых капель буквально ничего не произошло. И мухам - ничего, и бурного вскипания не наблюдалось (вспомним тот факт, что раствор перекиси водный, а добавление воды в концентрированную серною кислоту часто вызывает разогрев и бурное разбрызгивание, особенно, если кислоты много, а воды - мало). Позже стал образовываться белый аэрозоль, а возле мух появились пузырьки газа. Успел добавить несколько миллилитров перекиси, когда мухи понемногу стали "съеживаться" и растворяться. Немного помешал палочкой. Растворение ускорилось, верхний слой жидкости стал коричневым. Постепенно мухи растворились. Верхний слой жидкости окрасился в коричневый цвет. Перемешал. Образовалась однородная, почти бесцветная жидкость.

Опыт получился (пусть и не идеально), зато съемка получилась плохо (в частности, лампа над стаканом мешала перемешиванию) - желательно было повторить. Однако, "добровольцы" закончились, а мух зимой найти непросто. Разумеется, "show must go on!" (шоу должно продолжаться). Понял, что "добровольцы" не обязательно должны быть биологическими. Достаточно просто органических веществ. На глаза попался лист бумаги (белая бумага для принтеров).

К этому времени смесь в стакане представляла собой бесцветную жидкость, из которой выделялись пузырьки кислорода.

Скомкал бумагу, поместил в жидкость. Сразу же началось бурное выделение газа. Полетел едкий аэрозоль. Бумага быстро обуглилась, распалась и растворилась. Жидкость первоначально стала коричневой, потом - желтой. Поместил в стакан новый кусочек бумаги. Он быстро обуглился и распался. Это сопровождалось бурным выделением газа. Перемешал - содержимое стакана практически обесцветилось. От едкого аэрозоля стало трудно дышать: такие эксперименты надо ставить в вытяжном шкафу или на свежем воздухе.

И тут... сели аккумуляторы: съемка еще продолжалась, но значок в форме красной батарейки свидетельствовал, что камера может в любой момент выключиться. Хотел изменить режим съемки с макро- на обычный, но... забыл как. Чтобы сбросить настройки, сам выключил камеру - включить уже не удалось. Зарядка аккумуляторов требует полдня. Ничего не поделаешь - пришлось закругляться.

Вылил содержимое стакана в раковину - прямо в слив, чтобы заодно прочистить трубы. Потом сделал еще одну ошибку - налил в стакан воду, чтобы его помыть. Дно и стенки стакана треснули, часть дна отвалилась. В результате реакции стекло нагрелось достаточно, чтобы треснуть при попадании воды.

Ничего: даст бог день, даст и новый стакан... Главное, чтобы желание ставить эксперименты не пропало. А на следующий день... началась война. Киев бомбили. Поэтому продолжение эксперимента смог провести только через месяц.

В этот раз решил ограничится только бумагой, причем в ходе эксперимента понял, что лучше использовать туалетную бумагу, а не бумагу для принтеров (первая реагирует легче и более бурно).

Итак, повторил эксперимент. Стакан взял получше - чтобы опять не треснул; прошлый стакан был с наплывами - еще советского производства, а такая посуда редко была хорошего качества.

В стакан налил 10 мл концентрированной серной кислоты. Поместил туда скомканную бумагу для принтеров. В результате - почти ничего (разве что небольшое выделение газа, вероятно это - результат реакции кислоты с мелом, который добавляют в некоторые сорта бумаги).

Добавил несколько капель перекиси водорода (30%). Результат - шипение, бумага стала чернеть и разрушаться, а жидкость возле нее - становиться коричневой. Добавление новых капель перекиси значительно усиливало процесс: это было видно, как сначала, так и в ходе эксперимента. Т.е., "движущей силой" окисления бумаги является перекись водорода, которая образует с серной кислотой кислоту Каро.

Бумага разрушилась, жидкость в стакане стала коричневой, причем от добавления новых порций перекиси и с течением времени раствор все больше светлел.

Когда раствор дошел до светло-желтого цвета - добавил еще один бумажный комочек (туалетная бумага), перемешал. В этот раз бумага разрушилась и растворилась быстро, раствор скоро посветлел и дошел до бесцветного. Из него активно выделялся газ. Кинул в стакан больший кусочек бумаги - он сразу же почернел, распался, раствор стал коричневым. Все это - с активным шипением и выделением газа. Вскоре раствор почти обесцветился, но остались частички угля. Снова добавил перекись - это резко активировало реакцию, жидкость обесцветилась.

Опять две порции туалетной бумаги - раствор стал черным. Но перекись и в этот раз справилась - несколько порций пергидроля, бурная реакция, немного времени - и жидкость в стакане почти обесцветилась. И так - несколько раз.

Мимо воли вспомнил свои аспирантские годы и т.н. "бумажную хроматографию полифосфатов". Почему название в кавычках? Да потому, что предшественники писали в статьях результаты с точностью до десятых долей процента, но используемый ими старый фотометр давал ошибку в десятки процентов. В чем состоял метод? На конец длинной бумажной полоски на точку старта наносили капельку раствора, который содержал полифосфаты: монофосфат, дифосфат, трифосфат и т.д., раствор сушили - и так несколько раз. Использовали специальную хроматографическую бумагу, привезенную из Восточной Германии. Затем бумагу помещали в большой стакан с элюентом: изопропанол, трихлоруксусная кислота, аммиак. Стакан накрывали. Фронт элюента поднимался по бумаге, вызывая разделение полифосфатов: снизу был монофосфат, выше - дифосфат, выше (если повезет разделить) - трифосфат. Тетрафосфат и далее разделить не удавалось. Пятна были невидимыми и их проявляли: сначала обрызгивали раствором молибдата аммония с азотной кислотой (пульверизатор), потом - облучали ультрафиолетовой лампой. В результате пятна фосфатов становились синими (голубыми, фиолетовыми). Их... вырезали ножницами, после чего бумагу растворяли кипячением в хлорной кислоте, раствор анализировали на содержание фосфора. Возможно, хлорная кислота у нас была старая (частично разложилась со временем), возможно, в методике не были указаны важные детали, но бумага у нас либо растворялась не полностью, либо растворялась, оставляя после себя желтый раствор. Результаты получались недостоверными и плохо воспроизводимыми. В результате от такого метода анализа мы отказались. Руководители сначала бросились давить и даже угрожать (такой хороший метод... сколько диссертаций на нем защитили.., а вы - небла-а-агода-а-арные!!!), но потом профессора отвлеклись на войну между собой - на время им стало не до аспирантов.

То, что бумагу можно было перевести в раствор с помощью перекиси водорода и серной кислоты - тогда мы не знали.

Download the Video / Скачать Видео (140 Мб, .avi )
Download the Video / Скачать Видео 2 (189 Мб, .avi )

<Кислород, вода, перекись водорода, озон, неорганические пероксиды / Oxygen, water, hydrogen peroxide, ozone, inorganic peroxides> <Серная кислота, Сульфаты. Сернистый газ, Сульфиты, Тиосульфаты / Sulfuric Acid, Sulfates, Sulphur Dioxide, Thiosulphates>

<Кислород, вода, перекись водорода, озон, пероксиды (Обсудить на форуме)> <Серная кислота, Сульфаты (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]