- Структура дисерной кислоты
- свойства
- Реакция обезвоживания сахара
- Номенклатура
- Приложения
- Хранит серную кислоту
- 100% синтез серной кислоты
- сульфирование
- Ссылки
Disulfuric кислота является одним из многих оксокислот серы, с химической формулой Н 2 S 2 O 7 . Формула явно указывает на наличие двух атомов серы, и, как указывает ее название, в одной должно быть две молекулы H 2 SO 4 ; однако здесь семь атомов кислорода вместо восьми, поэтому у серы должно быть три.
Эта кислота считается одним из основных компонентов олеума (или дымящей серной кислоты), который представляет собой «плотную» форму серной кислоты. Его преобладание настолько велико, что некоторые считают олеум синонимом дисерной кислоты; которая также известна под традиционным названием пиросерная кислота.
Oleum. Источник: У. Оелен, Wikimedia Commons.
На изображении показан контейнер с олеумом с концентрацией триоксида серы SO 3 20%. Это вещество отличается маслянистостью и бесцветностью; хотя он может стать желтоватым или коричневым в зависимости от концентрации SO 3 и наличия некоторых примесей.
Сказанное выше относится к участию SO 3 в H 2 S 2 O 7 ; то есть молекула H 2 SO 4 реагирует с одним из SO 3 с образованием дисерной кислоты. В этом случае H 2 S 2 O 7 также можно записать как H 2 SO 4 · SO 3 .
Структура дисерной кислоты
Молекула H2S2O7. Источник: . Джинто (больше от этого пользователя), из Wikimedia Commons
Выше представлена структура H 2 S 2 O 7 в модели сфер и стержней. Обратите внимание на симметрию молекулы с первого взгляда: левая сторона кислородного мостика идентична правой. С этой точки зрения структура может быть описана формулой HO 3 SOSO 3 H.
На обоих концах находится каждая гидроксильная группа, водород которой за счет индуктивного действия всех этих атомов кислорода увеличивает свой положительный частичный заряд; и, следовательно, дисерная кислота имеет даже более сильную кислотность, чем серная кислота.
Молекулу можно записать как H 2 SO 4 · SO 3 . Однако это больше относится к составу олеума, чем к структуре молекулы.
Однако если к H 2 S 2 O 7 добавить молекулу воды, высвободятся две молекулы H 2 SO 4 :
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Равновесие можно сместить влево: к образованию H 2 S 2 O 7 из H 2 SO 4, если к нему подводится тепло. По этой причине H 2 S 2 O 7 также известен как пиросерная кислота; так как он может образовываться после нагревания серной кислоты.
Кроме того, как упоминалось в начале, H 2 S 2 O 7 образуется в результате прямого сочетания H 2 SO 4 и SO 3 :
SO 3 + H 2 SO 4 <=> H 2 S 2 O 7
свойства
Свойства дисерной кислоты не очень хорошо определены, потому что ее чрезвычайно трудно изолировать только от олеума.
Следует помнить, что в олеуме могут присутствовать другие соединения с формулами H 2 SO 4 · xSO 3 , где в зависимости от значения x могут присутствовать даже полимерные структуры.
Один из способов визуализировать это - представить, что верхняя структура H 2 S 2 O 7 становится более вытянутой за счет большего количества единиц SO 3 и кислородных мостиков.
В почти чистом состоянии он состоит из нестабильного кристаллического твердого вещества (дымящегося), плавящегося при 36ºC. Однако эта температура плавления может варьироваться в зависимости от истинного состава.
Дисерная кислота может образовывать так называемые дисульфатные (или пиросульфатные) соли. Например, если он реагирует с гидроксидом калия, он образует пиросульфат калия, K 2 S 2 O 7 .
Кроме того, можно сказать, что он имеет молекулярную массу 178 г / моль и два эквивалента кислоты (2 иона H + , которые можно нейтрализовать сильным основанием).
Реакция обезвоживания сахара
С этим соединением в форме олеума может быть проведена любопытная реакция: превращение кубиков сахара в блоки углерода.
H 2 S 2 O 7 реагирует с сахарами, удаляя все их группы ОН в виде воды, что способствует образованию новых связей между атомами углерода; профсоюзы, которые в конечном итоге вызывают сажу
Номенклатура
Дисерная кислота считается ангидридом серной кислоты; Другими словами, он теряет молекулу воды в результате конденсации между двумя молекулами кислоты. Учитывая так много возможных названий этого соединения, номенклатура ИЮПАК просто рекомендует дисерную кислоту.
Термин «пиро» относится исключительно к тому, что образуется в результате воздействия тепла. IUPAC не рекомендует это название для H 2 S 2 O 7 ; но он все еще используется многими химиками.
Окончание -ico остается неизменным, так как атом серы продолжает сохранять валентность +6. Например, его можно вычислить с помощью следующей арифметической операции:
2H + 2S + 7O = 0
2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0
S = 6
Приложения
Хранит серную кислоту
Дисерная кислота, учитывая ее свойство затвердевать, как олеум, способна растворять и хранить серную кислоту более безопасно. Это связано с тем, что SO 3 улетучивается, образуя непроницаемый для дыхания «туман», который гораздо более растворим в H 2 SO 4, чем в воде. Для получения H 2 SO 4 достаточно добавить к олеуму воды:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
100% синтез серной кислоты
Согласно предыдущему уравнению, H 2 SO 4 разбавляется добавленной водой. Например, если у вас есть водный раствор H 2 SO 4 , из которого SO 3 имеет тенденцию улетучиваться и представляет опасность для рабочих, когда в раствор добавляется олеум, он вступает в реакцию с водой, образуя больше серной кислоты; то есть повышение вашей концентрации.
Если остается немного воды, добавляется еще SO 3 , который реагирует с H 2 SO 4 с образованием большего количества дисерной кислоты или олеума, а затем происходит регидратация путем «сушки» H 2 SO 4 . Процесс повторяется столько раз, чтобы получить серную кислоту с концентрацией 100%.
Аналогичный процесс используется для получения 100% азотной кислоты. Точно так же его использовали для обезвоживания других химических веществ, используемых для изготовления взрывчатых веществ.
сульфирование
Он используется для сульфирования структур, таких как красители; то есть он добавляет группы -SO 3 H, которые, теряя свой кислотный протон, могут закрепиться на полимере текстильного волокна.
С другой стороны, кислотность олеума используется для достижения второго нитрования (добавления групп -NO 2 ) к ароматическим кольцам.
Ссылки
- Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
- Wikipedia. (2018). Дисерная кислота. Получено с: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Пиросерная кислота. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Сон Гю Ким, Хан Мён Ли и Кван С. Ким. (2015). Дисерная кислота диссоциирует двумя молекулами воды: ab initio расчеты и теория функционала плотности. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
- Contra Costa Health Services. (SF). Олеум / триоксид серы: химический информационный бюллетень. , Получено с: cchealth.org