СУЛЬФАМІНОВА КИСЛОТА: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, СИНТЕЗ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Сульфамінова кислота являє собою неорганічну сполуку , що складається з атома сірки (S) , ковалентно пов'язані з одинарним зв'язком і гідроксильною групою (ОН) і аминогрупп (-NH ₂ ), і подвійна зв'язок два атома кисень (О). Це біле кристалічне тверде речовина. Його хімічна формула - NH ₂ SO ₃ H. Він також відомий як аміносульфонова кислота, амідосульфонова кислота, амідосульфурна та сульфамідова кислота.

Сульфамінова кислота - сильна кислота. Може реагувати з металами, оксидами металів і карбонатами. Його солі, як правило, розчинні у воді, що робить її хорошим засобом для видалення накипу в технологічному обладнанні. Його часто використовують на цукрових заводах для очищення карбонатних вкраплень у випарниках.

Будова сульфамової кислоти. Benjah-bmm27. Джерело: Wikipedia Commons.

Сульфамінова кислота є нітрит-редуктором (NO ₂ ^- ), і ця хімічна властивість застосовується в різних сферах застосування, таких як у фарбувальній промисловості та в аналізі нітритів.

Застосовується для дублення шкіри та відбілювання м’якоті для виготовлення паперу. Насправді це харчовий забруднювач, як це часто зустрічається в паперах і картоні, які використовуються для пакування продуктових продуктів.

Він також використовується при електроосаждении металів, як лабораторний стандарт і одним з його похідних є дуже ефективним гербіцидом.

Будова

Сульфамінова кислота кристалізується у вигляді орторомбічних дипірамідних кристалів. Він утворює компактні призми та листи, коли він кристалізується з холодного розчину, а також алмазні листи, коли він кристалізується з гарячого водного розчину.

Номенклатура

- Сульфамінова кислота

- Аміносульфонова кислота

- Амідосульфонова кислота

- Амідо-сірчана кислота

- Сульфамідова кислота

Властивості

Фізичний стан

Біле кристалічне тверде речовина.

Молекулярна маса

97,1 г / моль.

Точка плавлення

205 ° С, розкладається при 209 ° С.

Щільність

2,15 г / см ³

Розчинність

Розчинний у воді:

- 12,8% при 0 ºC

- 17,57% при 20 ° С

- 22,77% при 40 ºC

Слабо розчинний у метанолі, слабо розчинний в ацетоні, нерозчинний в ефірі.

Вільно розчинний у азотистих основах та в органічних розчинниках, що містять азот.

Нерозчинний у сірководню (CS ₂ ) та тетрахлориді вуглецю (CCl ₄ ).

рН

0,41 (в 1 N розчині, тобто 1 еквівалент / л).

Константа дисоціації

0,101 при 25 ° С.

Хімічні властивості

Це сильна кислота. Майже стільки ж, як соляна (HCl), азотна (HNO ₃ ) та сірчана (H ₂ SO ₄ ) кислоти .

Водні розчини сульфамової кислоти високоіонізовані. Його pH нижчий, ніж у розчинів мурашиної, фосфорної та щавлевої кислот.

У воді сульфамова кислота втрачає лише протон, який зв’язаний з киснем. Водень, приєднаний до азоту, щільно тримається.

У водному розчині повільно гідролізується з отриманням кислого сульфату амонію (NH ₄ HSO ₄ ). Він стійкий в сухих умовах.

Сульфамінова кислота атакує метали, оксиди металів та карбонати, утворюючи сульфамати. Наприклад, з металевим калієм (K) він утворює сульфамат калію (KOSO ₂ NH ₂ ) та водень (H ₂ ).

Всі солі сульфамової кислоти розчинні у воді. Солі кальцію, свинцю та барію дуже розчинні у воді на відміну від відповідних солей сірчаної кислоти.

Азотна кислота (HNO ₂ ) кількісно реагує з аміногрупою сульфамової кислоти, вивільняючи азот (N ₂ ). Вважається, що сульфаматний іон функціонує в цій реакції як амід, а не амін.

Сульфамінова кислота окислюється хлором, бромом або хлоратом калію для перетворення її в сірчану кислоту. Ця реакція не відбувається з іншими окислювачами, такими як хромова кислота або перманганат калію.

Він не сумісний (реагує) із сильними лугами, хлором, гіпохлорною кислотою, гіпохлоритами, ціанідами та сульфідами.

Інші властивості

Він не гігроскопічний (це означає, що він не вбирає вологу з повітря).

При нагріванні до розкладання він виділяє високотоксичні пари оксидів сірки та хлориду водню (HCl).

Одне з його похідних, сульфамат амонію, є вогнестійким.

Він помірно токсичний.

Синтез

Сірчану кислоту отримують шляхом взаємодії сечовини CO (NH ₂ ) ₂ з обпаленням сірчаної кислоти, тобто концентрованої сірчаної кислоти (H ₂ SO ₄ ), що містить триоксид сірки (SO ₃ ).

Він також може бути синтезований шляхом взаємодії хлоросульфонової кислоти (HClO ₃ Cl) та аміаку (NH ₃ ).

Програми

У фарбувальній промисловості

Сульфамінова кислота використовується для швидкого та ефективного видалення надлишків нітритів у реакціях діазотизації при синтезі барвників. Для цієї мети це набагато практичніше, ніж сечовина.

У обробці шкіри

Під час дублення шкіри використання сульфамової кислоти замість сірчаної кислоти забезпечує більш тонку і шовковисту текстуру.

Крім того, оскільки сульфамат кальцію розчинний у воді, на відміну від сульфату кальцію, сульфамову кислоту можна використовувати в процесі розмежування, не залишаючи плям, які іноді виникають на шкірі при використанні сірчаної кислоти.

Шкіряне взуття. Джерело: Pixabay.

При очищенні технологічного обладнання

Сульфамінова кислота використовується як очищувач накипу в чайниках, реакторах, трубах, системах охолодження та теплообмінниках.

У цьому масштабі обладнання утворюється циркуляція води або технологічних сполук на електростанціях, хімічних заводах, металургійних заводах, паперових заводах, станціях пресування та інших галузях промисловості.

Лускові або тверді поклади можуть бути органічними (водорості, мул, гриби) або неорганічними (оксиди заліза, сульфіду заліза, карбонати кальцію або магнію, сульфати, фосфати або силікати).

Сульфамінова кислота дуже ефективна при використанні для видалення накипу карбонату кальцію. Його можна використовувати на мідному, латунному, нержавіючої сталі, чавуні та оцинкованому сталевому обладнанні.

Застосовується у вигляді 5-10% вагового розчину. Його застосовують особливо на цукрових заводах для очищення випарників із чавуну за допомогою мідних теплообмінників.

Обладнання випарника в цукровому заводі. Автор: Антрікш Кумар. Джерело: Піксабай

Його слід застосовувати при температурі не вище 50-60 ºC. Температури 70 ° C призводять до утворення нерозчинних сульфатів, таких як CaSO ₄ .

При використанні в поєднанні з хлоридом натрію виникає синергетичний ефект, і розчин дозволяє оксиду заліза повільно розчинятися. У цьому випадку його не слід застосовувати з нержавіючої сталі, оскільки виділяється соляна кислота, що може спричинити корозію в цьому матеріалі.

У переробці металів

Гальванічне покриття металів, таких як мідь, срібло, кобальт, нікель, цинк, кадмій, залізо та свинець, може бути успішно проведено у розчинах сульфамінокислоти. З цим можна впоратися набагато легше, ніж гідрофторосилікатна кислота (H ₂ SiF ₆ ).

Як стандартний реагент в лабораторії

Враховуючи певні характеристики сульфамової кислоти, такі як: її міцність як кислоти, її легкість очищення шляхом перекристалізації у воді, її стабільність та негігроскопічність, вона використовується як основний стандарт на лабораторному рівні. Це означає, що він використовується для кількісного визначення лугу.

Лабораторія. PublicDomainPictures. Джерело: Піксабай

В аналізі нітритів

Завдяки легкій реакції з нітритами, для визначення їх у розчині використовується сульфамінова кислота.

При аналізі розчиненого кисню у воді

Оскільки сульфамінова кислота реагує з нітритами у воді, виділяється азот, визначення розчиненого у воді кисню може бути здійснено шляхом усунення перешкод, викликаних нітритами.

При приготуванні оксиду азоту

Сульфамінова кислота реагує з азотною кислотою, що утворює оксид азоту (N ₂ O). Ця реакція безпечніша, ніж реакція аміачної селітри для отримання цього газу.

У сільському господарстві

Похідне сульфамової кислоти, сульфамат амонію, є ефективним нетоксичним гербіцидом для тварин.

Застосовується росою на листках виду, які потрібно видалити наприкінці літа або на початку осені, бажано у вологу погоду. У міру того, як сполука подорожує від листя до коренів, рослина гине.

Застосування гербіцидного спрею. Автор: Zefe Wu. Джерело: Піксабай

Ще однією перевагою цієї сполуки є те, що вона не стерилізує постійно ґрунт. Дійсно, частина азоту з сульфамату амонію буде доступна в ґрунті для росту рослин у наступному сезоні.

У вогнестійких тканинах

Його сумісність з целюлозою та її вогнестійкі характеристики роблять сульфамат амонію засобом для отримання вогнестійких тканин та паперу.

Використовується 10% ваги тканини, зовнішній вигляд і відчуття дотику залишаються незмінними. Тканина під час використання повинна бути сухою чисткою, ніколи не прати водою, щоб не розчинити сульфамат.

Це особливо корисно в театральних шторах або подібних місцях.

Театр. Автор: MustangJoe Джерело: Pixabay

У різних додатках

Його використовують як каталізатор в деяких хімічних реакціях, наприклад, при приготуванні сечовинно-формальдегідних смол. Він також корисний як бактерицид і стабілізатор хлору в басейнах і як відбілювач деревної целюлози на целюлозно-паперових заводах.

Список літератури

1. Національна медична бібліотека США. (2019). Сульфамінова кислота. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Williams, DLH (2004) Нітрозація в азотних центрах. В реакціях нітрозації та хімії оксиду азоту. Глава 2. Відновлено з sciencedirect.com
3. Клапп, Леалін Б. (1943). Сульфамінова кислота та її використання. Chem. Educ. 1943, 20, 4, 189. Відновлено від pubs.acs.org
4. Макдональд, Джеймс. (2003). Сульфамінова кислота. Відновлено з veoliawatertech.com
5. Састри, В. С. (2010). Управління та контроль корозії. У корозії Шрейра. Відновлено з sciencedirect.com
6. Пратіма Байпай. (2018). Різні теми. У підручнику Бірмана з целюлози та паперу. Третє видання. Відновлено з sciencedirect.com