- Структура сірчаної кислоти
- Властивості
- Реакція зневоднення цукру
- Номенклатура
- Програми
- Зберігає сірчану кислоту
- 100% синтез сірчаної кислоти
- Сульфонування
- Список літератури
Disulfuric кислота є одним з багатьох оксокислот сірки, з хімічною формулою Н 2 S 2 O 7 . Формула прямо вказує на те, що є два атоми сірки, і як також вказує її назва, в одній повинна бути дві молекули H 2 SO 4 ; однак є сім оксигенів замість восьми, тому сірки повинно мати три.
Ця кислота вважається одним з основних компонентів олеуму (або димчастої сірчаної кислоти), що представляє собою "щільну" форму сірчаної кислоти. Таке його переважання, що деякі вважають олеум синонімом сірчаної кислоти; що також відоме за традиційною назвою піросульфонової кислоти.
Олеум. Джерело: W. Oelen, через Wikimedia Commons
На зображенні показана ємність з олеєм з концентрацією триоксиду сірки SO 3 при 20%. Ця речовина характеризується жирною і безбарвною; хоча він може стати жовтуватим або коричневим залежно від концентрації SO 3 та наявності деяких домішок.
Викладене вище стосується участі SO 3 у H 2 S 2 O 7 ; тобто молекула H 2 SO 4 реагує з одним із SO 3, утворюючи сірчану кислоту. У цьому випадку H 2 S 2 O 7 також можна записати як H 2 SO 4 · SO 3 .
Структура сірчаної кислоти
Молекула H2S2O7. Джерело:. Jynto (більше цього користувача), із Вікісховища
Вище - структура H 2 S 2 O 7 в моделі сфер і брусків. Зверніть увагу на перший погляд симетрію молекули: ліва частина кисневого моста однакова правої. З цього погляду структуру можна описати формулою HO 3 SOSO 3 H.
На обох кінцях розташована кожна гідроксильна група, водень якої шляхом індуктивного впливу всіх цих атомів кисню збільшує свій позитивний частковий заряд; і, отже, сірчана кислота має ще більшу кислотність, ніж сірчана кислота.
Молекулу можна записати як H 2 SO 4 · SO 3 . Однак це стосується більше складу олеуму, ніж структури молекули.
Однак якщо молекула води буде додана до H 2 S 2 O 7 , дві молекули H 2 SO 4 будуть вивільнені :
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Рівновага може бути зміщена вліво: до утворення H 2 S 2 O 7 з H 2 SO 4, якщо до неї подається тепло. Саме з цієї причини H 2 S 2 O 7 також відомий як піросерна кислота; оскільки він може утворюватися після нагрівання сірчаної кислоти.
Крім того, як було зазначено на початку, H 2 S 2 O 7 утворюється прямим поєднанням H 2 SO 4 і SO 3 :
SO 3 + H 2 SO 4 <=> H 2 S 2 O 7
Властивості
Властивості сірчаної кислоти не дуже чітко визначені, тому що виключно з олею надзвичайно важко виділити.
Слід пам’ятати, що в олеї можуть бути інші сполуки, з формулами H 2 SO 4 · xSO 3 , де залежно від значення x можуть бути навіть полімерні структури.
Один із способів візуалізації - це уявити, що верхня структура H 2 S 2 O 7 стає більш витягнутою завдяки більшій кількості одиниць SO 3 та кисневих містків.
У майже чистому стані він складається з нестійкого кристалічного твердого речовини (димлення), який плавиться при 36 ° С. Однак ця температура плавлення може змінюватися в залежності від справжнього складу.
Сірчана кислота може утворювати ті, що відомі як дисульфатні (або піросульфатні) солі. Наприклад, якщо він реагує з гідроксидом калію, він утворює піросульфат калію, K 2 S 2 O 7 .
Крім того, можна сказати, що він має молекулярну масу 178 г / моль та два еквіваленти кислоти (2 іони Н +, які можна нейтралізувати сильною основою).
Реакція зневоднення цукру
З цією сполукою у вигляді олею може бути проведена цікава реакція: перетворення кубиків цукру у вуглецеві блоки.
H 2 S 2 O 7 реагує з цукрами, виводячи всі їхні ОН групи у вигляді води, що сприяє появі нових зв'язків між атомами вуглецю; спілки, які в кінцевому підсумку спричиняють чорний вуглець.
Номенклатура
Сірчана кислота вважається ангідридом сірчаної кислоти; тобто вона втрачає молекулу води внаслідок конденсації між двома молекулами кислоти. З огляду на так багато можливих назв цієї сполуки, номенклатура IUPAC просто рекомендує сірчану кислоту.
Термін «піро» означає виключно те, що утворюється як продукт дії тепла. IUPAC не радить цю назву для H 2 S 2 O 7 ; але він і сьогодні використовується багатьма хіміками.
Закінчення -ico залишається незмінним, оскільки атом сірки продовжує зберігати валентність +6. Наприклад, його можна обчислити, використовуючи наступну арифметичну операцію:
2H + 2S + 7O = 0
2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0
S = 6
Програми
Зберігає сірчану кислоту
Сірчана кислота, зважаючи на властивість її затвердіння, як олеум, здатна безпечніше розчинятися і зберігати сірчану кислоту. Це тому, що SO 3 уникає, створюючи недихаючий «туман», який набагато більше розчинний у H 2 SO 4, ніж у воді. Для отримання H 2 SO 4 , досить було б додати воду в олеум:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
100% синтез сірчаної кислоти
З попереднього рівняння H 2 SO 4 розводять у доданій воді. Наприклад, якщо у вас водний розчин H 2 SO 4 , де SO 3 має тенденцію до виходу та становить небезпеку для робітників, при додаванні олею в розчин він вступає в реакцію з водою, утворюючи більше сірчаної кислоти; тобто збільшує свою концентрацію.
Якщо залишається трохи води, додається більше SO 3 , який вступає в реакцію з H 2 SO 4, утворюючи більше сірчаної кислоти або олею, і тоді це регідратається шляхом «сушіння» H 2 SO 4 . Процес повторюють достатньо разів для отримання сірчаної кислоти в концентрації 100%.
Аналогічний процес використовується для отримання 100% азотної кислоти. Так само його використовували для зневоднення інших хімічних речовин, що використовуються для виготовлення вибухових речовин.
Сульфонування
Він використовується для сульфонатування структур, таких як барвники; тобто додає групи -SO 3 H, які, втрачаючи кислий протон, можуть прикріпитися до полімеру текстильного волокна.
З іншого боку, кислотність олею використовується для досягнення другого азотування (додавання -NO 2 груп ) до ароматичних кілець.
Список літератури
- Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (четверте видання). Mc Graw Hill.
- Вікіпедія. (2018). Сірчана кислота. Відновлено з: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Піросірчана кислота. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Сонг Кю Кім, Хан Мюн Лі та Кванг С. Кім. (2015). Сірчана кислота, дисоційована двома молекулами води: ab initio та теоретичні розрахунки функціональної щільності. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
- Contra Costa Health Services. (sf). Триоксид олії / сірки: опис хімічних даних. . Відновлено з: cchealth.org