СЕРНИСТАЯ КИСЛОТА: СОСТАВ, СВОЙСТВА, НОМЕНКЛАТУРА, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Сернистая кислота представляет собой оксикислоту путем растворения двуокиси серы, SO ₂ , воды. Это слабая и нестабильная неорганическая кислота, которая не была обнаружена в растворе, так как реакция ее образования обратима, и кислота быстро разлагается в реагентах, которые ее произвели (SO ₂ и H ₂ O).

Молекула сернистой кислоты до сих пор обнаруживалась только в газовой фазе. Сопряженные основания этой кислоты являются обычными анионами в форме сульфитов и бисульфитов.

Источник: Benjah-bmm27, Wikimedia Commons. Рамановский спектр растворов SO ₂ показывает только сигналы, обусловленные молекулой SO ₂ и бисульфит-ионом HSO ₃ ^- , что соответствует следующему равновесию:

SO ₂ + H ₂ O <=> HSO ₃ ^- + H ⁺

Это указывает на то, что с помощью рамановского спектра невозможно обнаружить присутствие сернистой кислоты в растворе диоксида серы в воде.

При контакте с атмосферой быстро превращается в серную кислоту. Серная кислота восстанавливается до сероводорода под действием разбавленной серной кислоты и цинка.

Попытка сконцентрировать раствор SO ₂ путем выпаривания воды для получения сернистой кислоты, свободной от воды, не дала результатов, поскольку кислота быстро разлагается (обращая реакцию образования), поэтому кислота не может быть изолированным.

Естественное образование

Сернистая кислота образуется в природе в результате соединения диоксида серы, продукта деятельности крупных предприятий, с атмосферной водой. По этой причине он считается промежуточным продуктом кислотных дождей, наносящих большой ущерб сельскому хозяйству и окружающей среде.

Его кислотная форма непригодна для использования в природе, но обычно ее получают в виде солей натрия и калия, сульфита и бисульфита.

Сульфит вырабатывается в организме эндогенно в результате метаболизма серосодержащих аминокислот. Аналогичным образом сульфит образуется в результате ферментации пищевых продуктов и напитков. Сульфит вызывает аллергию, нейротоксичность и метаболизм. Он метаболизируется ферментом сульфитоксидазой, который превращает его в сульфат, безвредное соединение.

Структура

Изолированная молекула

На изображении вы можете увидеть структуру изолированной молекулы сернистой кислоты в газообразном состоянии. Желтая сфера в центре соответствует атому серы, красная - атомам кислорода, а белые - атомам водорода. Его молекулярная геометрия вокруг атома S представляет собой тригональную пирамиду с атомами O, образующими основу.

Затем, в газообразном состоянии, молекулы H ₂ SO ₃ можно рассматривать как крошечные тригональные пирамиды, плавающие в воздухе, при условии, что они достаточно стабильны, чтобы просуществовать определенное время без реакции.

Структура дает понять, откуда берутся два кислых водорода: от гидроксильных групп, связанных серой, HO-SO-OH. Следовательно, для этого соединения неверно предполагать, что один из кислотных протонов H ⁺ высвобождается из атома серы H-SO ₂ (OH).

Две группы ОН позволяют сернистой кислоте взаимодействовать через водородные связи, и, кроме того, кислород связи S = ​​O является акцептором водорода, что делает H ₂ SO ₃ как хорошим донором, так и акцептором этих связей.

Согласно вышеизложенному, H ₂ SO ₃ должна иметь возможность конденсироваться в жидкость, как это делает серная кислота, H ₂ SO ₄ . Тем не менее, это не так.

Молекула в окружении воды

На сегодняшний день не удалось получить безводную сернистую кислоту, то есть H ₂ SO ₃ (1); в то время как H ₂ SO ₄ (водн.), с другой стороны, после обезвоживания превращается в свою безводную форму, H ₂ SO ₄ (l), которая представляет собой плотную и вязкую жидкость.

Если предположить, что молекула H ₂ SO ₃ останется неизменной, то она сможет в значительной степени растворяться в воде. Взаимодействия, которые будут регулировать в указанных водных растворах, снова будут водородными связями; Однако в результате равновесия гидролиза также могут возникать электростатические взаимодействия:

H ₂ SO ₃ (водн.) + H ₂ O (l) <=> HSO ₃ ^- (водн.) + H ₃ O ⁺ (водн.)

HSO ₃ ^- (водн.) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (водн.) + H ₃ O ⁺

Ион сульфита, SO ₃ ^2- , будет той же молекулой, что и выше, но без белых сфер; и ион гидросульфита (или бисульфита) HSO ₃ ^- сохраняет белую сферу. Бесконечные количества солей могут возникать из обоих анионов, некоторые из которых более нестабильны, чем другие.

На самом деле было подтверждено, что крайне малая часть растворов состоит из H ₂ SO ₃ ; то есть объясненная молекула - это не та, которая непосредственно взаимодействует с молекулами воды. Причина этого заключается в том, что он подвергается разложению с образованием SO ₂ и H ₂ O, что является термодинамически благоприятным.

SW

Истинная структура сернистой кислоты состоит из молекулы диоксида серы, окруженной сферой воды, состоящей из n молекул.

Таким образом, SO ₂ , имеющий угловую структуру (тип бумеранга), вместе со своей водной сферой отвечает за кислотные протоны, характеризующие кислотность:

SO ₂ ∙ nH ₂ O (водн.) + H ₂ O (l) <=> H ₃ O ⁺ (водн.) + HSO ₃ ^- (водн.) + NH ₂ O (l)

HSO ₃ ^- (водн.) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (водн.) + H ₃ O ⁺

В дополнение к этому балансу существует также баланс растворимости для SO ₂ , молекула которого может улетучиваться из воды в газовую фазу:

SO ₂ (г) <=> SO ₂ (ак)

Физические и химические свойства

Молекулярная формула

H ₂ SO ₃

Молекулярный вес

82,073 г / моль.

Внешность

Это бесцветная жидкость с резким запахом серы.

плотность

1,03 г / мл.

Плотность паров

2.3 (относительно воздуха, принятого за 1)

Коррозионная

Он вызывает коррозию металлов и тканей.

Растворимость воды

Смешивается с водой.

чувствительность

Чувствителен к воздуху.

стабильность

Стабильно, но несовместимо с прочными основаниями.

Константа кислотности (Ка)

1,54 х 10 ^-2

рКа

1,81

pH

1,5 по шкале pH.

точка воспламенения

Не горюч.

декомпозиция

При нагревании сернистой кислоты она может разлагаться, выделяя токсичный дым оксида серы.

Номенклатура

Сера имеет следующие валентности: ± 2, +4 и +6. По формуле H ₂ SO ₃ можно рассчитать, какую валентность или степень окисления имеет сера в соединении. Для этого просто решите алгебраическую сумму:

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

Поскольку это нейтральное соединение, сумма зарядов составляющих его атомов должна быть 0. Решая относительно v для предыдущего уравнения, мы имеем:

v = (6-2) / 1

Таким образом, v равно +4. То есть сера участвует со своей второй валентностью, и, согласно традиционной номенклатуре, к имени должен быть добавлен суффикс –oso. По этой причине H ₂ SO ₃ известен как серная кислота .

Еще один более быстрый способ определить эту валентность - это сравнение H ₂ SO ₃ с H ₂ SO ₄ . В H ₂ SO ₄ сера имеет валентность +6, поэтому, если O удаляется, валентность падает до +4; и если другой удаляются, нижняя валентность +2 (что было бы в случае кислотного гой серы медведя , Н ₂ SO ₂ ).

Хотя это менее известно, H ₂ SO ₃ также может называться триоксосерной кислотой (IV) в соответствии с номенклатурой запасов.

Синтез

Технически он образуется при сжигании серы с образованием диоксида серы. Затем растворяется в воде с образованием серной кислоты. Однако реакция обратима, и кислота быстро разлагается обратно на реагенты.

Это объяснение того, почему сернистая кислота не содержится в водном растворе (как уже упоминалось в разделе о ее химической структуре).

Приложения

Источник: Pxhere

Как правило, использование и применение серной кислоты, поскольку ее присутствие не может быть обнаружено, относится к использованию и применению растворов диоксида серы, а также оснований и солей кислоты.

В лесу

В сульфитном процессе древесная масса производится в виде почти чистых целлюлозных волокон. Различные соли сернистой кислоты используются для извлечения лигнина из древесной щепы с использованием сосудов высокого давления, называемых дигисторами.

Соли, используемые в процессе получения древесной массы, представляют собой сульфит (SO ₃ ^2- ) или бисульфит (HSO ₃ ^- ), в зависимости от pH. Противоион может быть Na ⁺ , Ca ²⁺ , K ⁺ или NH ₄ ⁺ .

Дезинфицирующее и отбеливающее средство

-Сернистая кислота используется как дезинфицирующее средство. Он также используется как мягкий отбеливающий агент, особенно для чувствительных к хлору материалов. Кроме того, он используется как отбеливатель для зубов и пищевая добавка.

-Это ингредиент в различных косметических средствах по уходу за кожей и использовался как пестицидный элемент при уничтожении крыс. Удаляет пятна от вина или фруктов на различных тканях.

-Он действует как антисептик, эффективно предотвращая кожные инфекции. Иногда его использовали для дезинфекции судов, вещей больных, пострадавших от эпидемий и т. Д.

Консервант

Сернистая кислота используется в качестве консерванта для фруктов и овощей и для предотвращения ферментации напитков, таких как вино и пиво, являясь антиоксидантом, антибактериальным и фунгицидным элементом.

Другое использование

-Сернистая кислота используется в синтезе лекарств и химикатов; в производстве вина и пива; переработка нефтепродуктов; и используется как аналитический реагент.

-Бисульфит реагирует с пиримидиновыми нуклеозидами и присоединяется к двойной связи между 5 и 6 положениями пиримидина, модифицируя связь. Бисульфитное преобразование используется для проверки вторичных или высших структур полинуклеотидов.

Ссылки

1. Wikipedia. (2018). Сернистая кислота. Получено с: en.wikipedia.org
2. Номенклатура кислот. , Получено с: 2.chemistry.gatech.edu
3. Фогеле Ф. Андреас и кол. (2002). О стабильности серной кислоты (H ₂ SO ₃ ) и ее димера. Chem. Eur. J. 2002. 8, № 24.
4. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Издание четвертое, с. 393). Мак Гроу Хилл.
5. Кальво Флорес Ф.Г. (nd). Формулировка неорганической химии. , Восстановлено с: ugr.es
6. PubChem. (2018). Сернистая кислота. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Стивен С. Зумдал. (15 августа 2008 г.). Оксикислоты. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com