Склад сірчаної кислоти, властивості, номенклатура, застосування



The  сірчистої кислоти являє собою оксокислоту, яка утворюється при розчиненні діоксиду сірки SO2, у воді Це є слабкою і нестабільної неорганічної кислотою, яка не може бути виявлена ​​в розчині, так як реакція освіти є оборотною і кислота швидко розкладається в реагентах, які виробляються (SO2 і Н2O).

Молекула сірчаної кислоти була виявлена ​​тільки в газовій фазі. Кон'юговані основи цієї кислоти є загальними аніонами у вигляді сульфітів і бісульфітів.

Спектр КРС розчинів SO2 показує тільки сигнали, обумовлені молекулою SO2 і бисульфит-іон, HSO3-, відповідає наступному балансу:

SO2    +  H2O    <=> HSO3-     +       H+

Це вказує на те, що через рамановский спектр неможливо виявити присутність сірчистої кислоти в розчині діоксиду сірки у воді.

При впливі на атмосферу він швидко перетворюється на сірчану кислоту. Сірчана кислота відновлюється до сірководню дією розведеної сірчаної кислоти і цинку.

Спроба сконцентрувати розчин SO2 за рахунок випаровування води, щоб отримати вільну воду сірчистої кислоти не дали результату, так як кислота швидко розкладається (реверсивний реакції освіти), так що кислота не може бути виділена.

Індекс

  • 1 Природне утворення
  • 2 Структура
    • 2.1 Ізольована молекула
    • 2.2 Молекула, оточена водою
    • 2.3 SO2 H nH2O
  • 3 Фізико-хімічні властивості
    • 3.1 Молекулярна формула
    • 3.2 Молекулярна маса
    • 3.3 Фізичний вигляд
    • 3.4 Щільність
    • 3.5 Щільність пари
    • 3.6 Корозійна активність
    • 3.7 Розчинність у воді
    • 3.8 Чутливість
    • 3.9 Стабільність
    • 3.10 Постійна кислотність (Ka)
    • 3.11 pKa
    • 3,12 рН
    • 3.13 Точка спалаху
    • 3.14 Декомпозиція
  • 4 Номенклатура
  • 5 Синтез
  • 6 Використання
    • 6.1 На деревину
    • 6.2 Дезінфікуючий і відбілюючий агент
    • 6.3 Консервант
    • 6.4 Інші види використання
  • 7 Посилання

Природне утворення

Сірчана кислота утворюється в природі шляхом поєднання діоксиду сірки, продукту діяльності великих заводів, з атмосферною водою. З цієї причини вона розглядається як проміжний продукт кислотних дощів, що завдає великої шкоди сільському господарству та навколишньому середовищу.

Його кислотна форма непридатна в природі, але зазвичай готується в солях натрію, калію, сульфіту і бісульфіту.

Сульфіт генерується ендогенно в організмі внаслідок метаболізму сірковмісних амінокислот. Крім того, сульфіт виробляється як продукт ферментації продуктів харчування та напоїв. Сульфіт - алерген, нейротоксичний і метаботоксичний. Він метаболізується ферментом сульфітоксидази, який перетворює його в сульфат, нешкідливе з'єднання.

Структура

Ізольована молекула

На зображенні видно структуру ізольованої молекули сірчистої кислоти в газоподібному стані. Жовта сфера в центрі відповідає атому сірки, червоні - атомам кисню, білі - атомам водню. Його молекулярна геометрія навколо атома S є тригональною пірамідою, причому атоми O малюють основу.

Тоді в газоподібному стані молекули Н2SO3 можна вважати крихітними тригональними пірамідами, що плавають у повітрі, припускаючи, що вона достатньо стабільна, щоб тривати деякий час без реакції.

Структура зрозуміла, звідки походять два кислотних водню: гідроксильні групи, приєднані до сірки, HO-SO-OH. Тому для даного з'єднання не вірно припустити, що одна з кислотних протонів, H+, вивільняється з атома сірки H-SO2(OH).

Дві групи OH дозволяють взаємодії сірчаної кислоти через водневі зв'язки і, крім того, кисень зв'язку S = O є акцептором водню, який перетворює Н2SO3 як хороший донор, так і акцептор таких мостів.

Згідно з вищевикладеним, H2SO3 повинні бути здатні конденсуватися в рідині, так само, як і сірчана кислота,2SO4. Проте це не так.

Молекули, оточені водою

До теперішнього часу не вдалося отримати безводну сірчану кислоту, тобто Н2SO3(l); при цьому H2SO4(ac), з іншого боку, після дегідратації він перетворюється в його безводну форму, Н2SO4(l), яка є щільною і в'язкою рідиною.

Припускаючи, що молекула Н2SO3 залишається незмінним, тоді він зможе значно розчинитися у воді. Взаємодіями, які будуть регулюватися у згаданих водних розчинах, знову будуть водневі мости; однак, були б також електростатичні взаємодії, що випливають з балансу гідролізу:

H2SO3(ac) + H2O (l) <=> HSO3-(ac) + H3O+(ac)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SO32-(ac) + H3O+

Сульфітний іон SO32- це була б та сама молекула вище, але без білих сфер; і гідросульфіт (або бісульфіт) іон HSO3-, зберігає білу сферу. Нескінченності солей можуть виникати з обох аніонів, деякі більш нестійкі, ніж інші.

Насправді, було підтверджено, що надзвичайно невелика частина розчинів складається з Н2SO3; молекула пояснюється не тим, що безпосередньо взаємодіє з молекулами води. Причина цього полягає в тому, що він зазнає декомпозиції, що походить з SO2 і Н2Або, що термодинамічно виступає.

SO2∙nH2O

Справжня структура сірчистої кислоти складається з молекули діоксиду сірки, оточеної сферою води, що складається з n молекул.

Отже, SO2, структура яких кутова (тип бумеранга), поряд з його водною сферою, відповідає за кислотні протони, що характеризують кислотність:

SO2. NH2O (ac) + H2O (l) <=> H3O+(ac) + HSO3-(ac) + nH2O (l)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SO32-(ac) + H3O+

На додаток до цього балансу, є також баланс розчинності для SO2, молекула якої може виходити з води в газову фазу:

SO2(g) <=> SO2(ac)

Фізико-хімічні властивості

Молекулярна формула

H2SO3

Молекулярна маса

82,073 г / моль.

Зовнішній вигляд

Це безбарвна рідина, з пряним запахом сірки.

Щільність

1,03 г / мл.

Щільність пари

2.3 (по відношенню до повітря, який приймається як 1)

Корозивність

Він є корозійним для металів і тканин.

Розчинність у воді

Змішується з водою.

Чутливість

Вона чутлива до повітря.

Стабільність

Стабільний, але несумісний з сильними основами.

Константа кислотності (Ka)

1.54 x 10-2

pKa

1.81

рН

1,5 на шкалі рН.

Точка запалювання

Не горючий.

Розкладання

При нагріванні сірчиста кислота може розкладатися, виділяючи токсичний дим оксиду сірки.

Номенклатура

Сірка має такі валентності: ± 2, +4 і +6. З формули H2SO3, можна розрахувати, яке значення валентності або окислення має сірка в з'єднанні. Для цього достатньо вирішити алгебраїчну суму:

2 (+1) + 1v + 3 (-2) = 0

Оскільки вона є нейтральною сполукою, сума зарядів атомів, які її утворюють, повинна бути 0. Якщо вирішити для вищенаведеного рівняння, то маємо:

v = (6-2) / 1

Таким чином, v дорівнює +4. Тобто сірка бере участь зі своєю другою валентністю, і згідно з традиційною номенклатурою до назви слід додати суфікс -oso. З цієї причини до H2SO3 вона відома як сірчана кислотаведмідь.

Іншим більш швидким способом визначення цієї валентності є порівняння Н2SO3 з Н2SO4. У Н2SO4 сірка має валентність +6, тому якщо видаляється О, валентність падає до +4; і якщо інший вилучений, валентність знижується до +2 (що було б для кислоти гіпосіркаведмідь, H2SO2).

Хоча менш відомі, до Н2SO3 його можна також назвати триоксосульфоновой кислотою (IV), згідно з номенклатурою запасів.

Синтез

Технічно вона утворюється при спалюванні сірки з утворенням діоксиду сірки. Потім він розчиняється у воді з утворенням сірчаної кислоти. Однак реакція оборотна і кислота швидко розпадається назад в реагенти.

Це пояснює, чому сірчана кислота не знаходиться у водному розчині (як зазначено у розділі про її хімічну структуру).

Використання

Як правило, використання і застосування сірководню, так як він не може виявити їх присутність, відносяться до використання і застосування розчинів діоксиду сірки і підстав і солей.

У лісі

У сульфітному процесі деревна целюлоза виробляється у вигляді майже чистих целюлозних волокон. Кілька солей сірчистої кислоти використовують для вилучення лігніну з деревної тріски, використовуючи посудини високого тиску, звані дигісторами..

Солі, що використовуються в процесі отримання целюлози з деревини, є сульфітом (SO32-) або бісульфіт (HSO)3-), в залежності від рН. Лічильником іонів може бути Na+, Ca2+, K+ або NH4+.

Дезінфікуючий і відбілюючий агент

-Сірчана кислота використовується як дезінфікуючий засіб. Він також використовується як м'який відбілювач, особливо для чутливих до хлору матеріалів. Крім того, він використовується як зубний відбілювач і харчова добавка.

-Він є інгредієнтом різноманітної косметики для догляду за шкірою і використовується як елемент пестициду в ліквідації щурів. Усуває плями, викликані вином або фруктами в різних тканинах.

-Він служить антисептиком, який ефективний для запобігання шкірних інфекцій. У деякі моменти вона використовувалася для фумігації для дезінфекції суден, речей хворих жертв епідемій тощо..

Консервант

сірчиста кислота використовують як консервант для фруктів і овочів, а також для запобігання ферментації напоїв, таких як вино і пиво, будучи антиоксидант, антибактеріальну та фунгіцидну елементом.

Інші види використання

-Сірчана кислота використовується в синтезі лікарських засобів і хімічних продуктів; у виробництві вина та пива; переробка нафтопродуктів; і використовується як аналітичний реагент.

-Бісульфіт реагує з пиримидиновими нуклеозидами і додається до подвійного зв'язку між положеннями 5 і 6 піримідину, модифікуючи зв'язок. Бисульфитное перетворення використовують для тестування вторинних або вищих структур полінуклеотидів.

Список літератури

  1. Вікіпедія. (2018). Сірчана кислота. Отримано з: en.wikipedia.org
  2. Номенклатура кислот. [PDF] Отримано з: 2.chemistry.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002). Про стабільність сірчаної кислоти (H2SO3) і його димер. Chem. Eur. J. 2002. 8, No.24.
  4. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання., Стор. 393). Mc Graw Hill.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). Формулювання неорганічної хімії. [PDF] Отримано з: ugr.es
  6. PubChem. (2018). Сірчана кислота. Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Стівен С. Зумдал. (15 серпня 2008 року). Oxyacid Енциклопедія Британіка. Отримано з: britannica.com