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| RTECS = WS5600000

| EINECS = 231-639-5

| UNNumber = 1830

-->

| Section2 =

| Section4 =

| Section7 =

| SPhrases = , , ,

-->

| Section8 =

-->

硫酸(りゅうさん、sulfuric acid)は、化学式 H₂SO₄ で示される無色、酸性の液体で硫黄のオキソ酸の一種である。緑バン油とも呼ばれる。化学薬品として最も大量に生産されている。

◆ 概要

硫酸の性質は濃度と温度によって大きく異なる。濃度の低い硫酸(質量パーセント濃度が約90%未満)水溶液を希硫酸(きりゅうさん)という。希硫酸は強酸性だが酸化力や脱水作用はない。濃度の高い硫酸(質量パーセント濃度が約90%以上)を濃硫酸(のうりゅうさん)といい強力な酸化力や脱水作用を有し、濃硫酸のハメットの酸度関数は96%ではH₀=-9.88であり、98%ではH₀=-10.27の強酸性媒体である田中元治 『基礎化学選書8 酸と塩基』 裳華房、1971年。

市販の濃硫酸は96〜98%程度のものが多く、96%(d=1.831g cm^-3)のものでモル濃度は18mol dm^-3、規定度は36Nである。濃硫酸を体積で6倍に希釈した希硫酸は、モル濃度は3mol dm^-3、規定度は6Nであり、質量パーセント濃度は25%(d=1.175g cm^-3)、H₀=-1.47であり、10%以上含有する溶液は医薬用外劇物の指定を受ける。

おもに工業用品、医薬品、肥料、爆薬などの製造や、鉛蓄電池などの電解液に用いる。

◆ 化学的性質

硫酸は三酸化硫黄 (SO₃) を水と反応させて得られる、やや粘性のある酸性の液体である。

塩酸などとは異なり不揮発性であるため、濃度の低い硫酸であっても水分が蒸発すると濃縮されるので衣服についた場合などは放置すると穴があく危険性がある。

◇ 硫酸の水和

水分子との強い親和力により吸湿性と強い脱水作用があり、有機化合物から水素と酸素を水分子の形で引き抜く。ショ糖に濃硫酸をかけると炭化したり、濃硫酸が皮膚に付くと火傷を起こすのは、この脱水作用と発熱およびプロトン化能力のためである。

硫酸の水和熱は極めて大きく第一水和エンタルピー変化は以下の通りであるD.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, J. Phys. Chem. Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982)。

: $\backslash rm\; H\_2SO\_4(l)\; +\; H\_2O(l)\; \backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; H\_2SO\_4\; \backslash cdot\; H\_2O(l)$, $\backslash Delta\; H^\backslash circ\; =\; -27.80\; \backslash mbox^$

また硫酸の溶解エンタルピー変化は以下の通りである。

: $\backslash rm\; H\_2SO\_4(l)\; \backslash \; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash \; H^+\; (aq)\; +\; HSO\_4^-\; (aq)$, $\backslash Delta\; H^\backslash circ\; =\; -73.35\; \backslash mbox^$

このため濃硫酸を希釈する場合は、発熱に注意しながら、撹拌して水に少しずつ濃硫酸を加えていかなければならない。

水に溶かすと発熱するが、氷と混ぜると多くの水溶性化合物に見られるように、逆に寒剤ともなり得る。

◇ 金属に対する反応

金属と反応させた場合の挙動は、金属の種類のほか、硫酸の濃度と温度に依存する。例えば濃度と温度がいずれも高い熱濃硫酸では、酸化力が高くなる。

反応生成物も変化に富む。一般には、水素 (H₂)、硫化水素 (H₂S) 、硫黄 (S)、二酸化硫黄 (SO₂)、金属の硫化物、硫酸塩が生成する。

希硫酸は水素よりイオン化傾向の大きな金属と反応し水素を発生させる。ただし、鉛は表面に不溶性の硫酸鉛を生じ反応が進行しない。スズ、ニッケルなどとの反応も極めて遅い。亜鉛との反応は実験室で手軽に水素ガスを発生させる方法として用いられる。

: $$

\rm H_2SO_4 + Zn \longrightarrow ZnSO_4 + H_2

濃硫酸を加熱したものを熱濃硫酸(ねつのうりゅうさん)という。290℃以上では濃硫酸は水と三酸化硫黄に分解し、三酸化硫黄は酸化力を持ち、これ以下の温度でも平衡混合物として三酸化硫黄が存在する。そのため熱濃硫酸には強い酸化力があり、酸化剤として用いられる。イオン化傾向の小さい銅や銀などとも反応する。また炭素、硫黄などの非金属とも反応する。

例えば熱濃硫酸と銀との化学反応式は以下のようになる。

: $$

\rm 3H_2SO_4 + 2Ag \ \overset \ 2AgHSO_4 + SO_2 + 2H_2O

◇ 有機物に対する求電子置換反応

熱濃硫酸は芳香族化合物などの有機物とスルホン化反応を起こす(ただし発煙硫酸を使う方法のほうが一般的である)。これは平衡生成物として僅かに存在しているSO₃による求電子置換反応である。この反応により生成するスルホン酸(RSO₃H)は1価の強酸である。

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