СІРЧАНА КИСЛОТА: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, НОМЕНКЛАТУРА, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Сірчиста кислота являє собою оксикислотами шляхом розчинення двоокису сірки, SO ₂ , води. Це слабка і нестабільна неорганічна кислота, яку не виявлено в розчині, оскільки реакція її утворення оборотна і кислота швидко розкладається в реагентах, які її виробляли (SO ₂ і H ₂ O).

Молекула сірчаної кислоти поки що виявлена ​​лише в газовій фазі. Кон'юговані основи цієї кислоти є звичайними аніонами у вигляді сульфітів та бісульфітів.

Джерело: Benjah-bmm27, з Вікімедіа Commons Раманівський спектр розчинів SO ₂ показує лише сигнали завдяки молекулі SO ₂ та іону бісульфіту HSO ₃ ^- відповідно до наступної рівноваги:

SO ₂ + H ₂ O <=> HSO ₃ ^- + H ⁺

Це вказує на те, що за допомогою спектра Рамана неможливо виявити наявність сірчаної кислоти у розчині діоксиду сірки у воді.

При попаданні в атмосферу він швидко перетворюється на сірчану кислоту. Сірчана кислота відновлюється до сірководню дією розведеної сірчаної кислоти та цинку.

Спроба концентрувати розчин SO ₂ шляхом випаровування води з отриманням сірчаної кислоти, що не містить води, не дала результатів, оскільки кислота швидко розкладається (зворотна реакція утворення), тому кислота не може бути ізольованим.

Природне утворення

Сірчана кислота утворюється в природі шляхом поєднання діоксиду сірки, продукту діяльності великих заводів, з атмосферною водою. З цієї причини він вважається проміжним продуктом кислотних дощів, завдаючи великої шкоди сільському господарству та довкіллю.

Його кислотна форма не використовується в природі, але зазвичай її готують у солях натрію та калію, сульфіті та бісульфіті.

Сульфіт виробляється ендогенно в організмі в результаті метаболізму сірковмісних амінокислот. Так само сульфіт виробляється як продукт бродіння продуктів харчування та напоїв. Сульфіт є алергенним, нейротоксичним та метаболічним. Він метаболізується ферментом сульфіт-оксидазою, який перетворює її в сульфат, нешкідливу сполуку.

Будова

Ізольована молекула

На зображенні можна побачити структуру виділеної молекули сірчаної кислоти в газоподібному стані. Жовта сфера в центрі відповідає атому сірки, червона - атомам кисню, а біла - водню. Його молекулярна геометрія навколо атома S - це трикутна піраміда, в основі якої є атоми O.

Тоді в газоподібному стані молекули H ₂ SO ₃ можна вважати крихітними трикутними пірамідами, що плавають у повітрі, припускаючи, що вона досить стійка, щоб тривати певний час без реакції.

Структура дає зрозуміти, звідки беруться два кислих водню: із сірчистої гідроксильної групи HO-SO-OH. Тому для цієї сполуки невірно вважати, що один з кислих протонів, H ⁺ , вивільняється з атома сірки H-SO ₂ (OH).

Дві групи ОН дозволяють сірчаній кислоті взаємодіяти через водневі зв’язки і, крім того, кисень зв’язку S = O є акцептором водню, що робить H ₂ SO ₃ одночасно хорошим донором і акцептором згаданих мостів.

Згідно з вищезазначеним, H ₂ SO ₃ повинен бути здатний конденсуватися в рідину, як це робить сірчана кислота, H ₂ SO ₄ . Тим не менш, так не відбувається.

Молекула, оточена водою

На сьогоднішній день не вдалося отримати безводну сірчану кислоту, тобто H ₂ SO ₃ (1); в той час як H ₂ SO ₄ (aq), з іншого боку, після зневоднення переходить у свою безводну форму, H ₂ SO ₄ (1), яка є щільною і в'язкою рідиною.

Якщо вважати, що молекула H ₂ SO ₃ залишається незмінною, вона зможе значною мірою розчинятися у воді. Взаємодії, які керували б у зазначених водних розчинах, знову були б водневими зв’язками; Однак у результаті рівноваги гідролізу також відбудуться електростатичні взаємодії:

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

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

Іон сульфіту SO ₃ ^2- був би тією ж молекулою, що і вище, але без білих сфер; і іон сірководню (або бісульфіту), HSO ₃ ^- , зберігає білу сферу. Нескінченність солей може виникати з обох аніонів, деякі більш нестійкі, ніж інші.

Насправді було підтверджено, що надзвичайно мала частина розчинів складається з H ₂ SO ₃ ; тобто пояснена молекула не є тією, яка безпосередньо взаємодіє з молекулами води. Причина цього пов’язана з тим, що він зазнає розкладання, породжуючи SO ₂ та H ₂ O, який є термодинамічно сприятливим.

SW

Справжня структура сірчаної кислоти складається з молекули діоксиду сірки, оточеної сферою води, яка складається з n молекул.

Таким чином, SO ₂ , структура якого є кутовою (бумеранговий тип), разом з її водною сферою відповідає за кислі протони, що характеризують кислотність:

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

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

Окрім цього балансу, існує також баланс розчинності для SO ₂ , молекула якого може вийти з води в газову фазу:

SO ₂ (g) <=> SO ₂ (ac)

Фізичні та хімічні властивості

Молекулярна формула

H ₂ SO ₃

Молекулярна маса

82,073 г / моль.

Зовнішність

Це безбарвна рідина, з гострим запахом сірки.

Щільність

1,03 г / мл

Щільність пари

2.3 (стосовно повітря, сприйнятого як 1)

Корозійність

Він є агресивним для металів і тканин.

Розчинність у воді

Змішується з водою.

Чутливість

Він чутливий до повітря.

Стабільність

Стійкий, але несумісний із міцними основами.

Постійна кислотність (Ка)

1,54 х 10 ^-2

pKa

1,81

рН

1,5 за шкалою рН.

точка займання

Не горючий.

Розкладання

При нагріванні сірчаної кислоти вона може розкладатися, виділяючи токсичний дим оксиду сірки.

Номенклатура

Сірка має наступні валентності: ± 2, +4 і +6. З формули H ₂ SO ₃ можна обчислити, яке валентне чи окислювальне число має сірка в сполуці. Для цього просто вирішіть алгебраїчну суму:

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

Оскільки це нейтральна сполука, сума зарядів атомів, що складають її, повинна бути 0. Розв’язуючи для v для попереднього рівняння, маємо:

v = (6-2) / 1

Таким чином, v дорівнює +4. Тобто, сірка бере участь у своїй другій валентності, і згідно з традиційною номенклатурою до назви повинен бути доданий суфікс –особливо. З цієї причини H ₂ SO ₃ відомий як сірчана кислота .

Ще один більш швидкий спосіб визначення цієї валентності - порівняння H ₂ SO ₃ з H ₂ SO ₄ . У H ₂ SO ₄ сірка має валентність +6, тому, якщо видалити O, валентність падає до +4; і якщо інший видаляються, нижня валентність +2 (що було б в разі кислотного гой сірки ведмедя , Н ₂ SO ₂ ).

Хоча менш відомі, H ₂ SO ₃ також можна назвати триоксосульфоновою кислотою (IV), згідно номенклатури запасів.

Синтез

Технічно він утворюється при спалюванні сірки з утворенням сірчистого газу. Потім він розчиняється у воді з утворенням сірчаної кислоти. Однак реакція є оборотною і кислота швидко розкладається назад в реагенти.

Це пояснення того, чому сірчана кислота не знаходиться у водному розчині (як уже згадувалося в розділі про її хімічну структуру).

Програми

Джерело: Pxhere

Як правило, застосування та застосування сірчаної кислоти, оскільки її наявність неможливо виявити, відносяться до застосувань та застосувань розчинів діоксиду сірки та основ та солей кислоти.

У лісі

У процесі сульфіту деревна м’якоть виробляється у вигляді майже чистих целюлозних волокон. Різні солі сірчаної кислоти використовуються для вилучення лігніну з деревної стружки, використовуючи посудини високого тиску, які називаються дигісторами.

Солі, які використовуються в процесі отримання деревної маси, є сульфітними (SO ₃ ^2- ) або бісульфітними (HSO ₃ ^- ) залежно від рН. Протилежний іон може бути Na ⁺ , Са ²⁺ , К ⁺ або NH ₄ ⁺ .

Дезінфікуючий і відбілюючий засіб

-Сернева кислота використовується як дезінфікуючий засіб. Він також використовується як м'який відбілюючий засіб, особливо для чутливих до хлору матеріалів. Крім того, його використовують як відбілювач зубів і харчову добавку.

-Той є інгредієнтом різних косметичних засобів для догляду за шкірою і використовувався як пестицидний елемент при знищенні щурів. Усуває плями, які утворюються від вина або фруктів на різних тканинах.

-Він служить антисептиком, є ефективним для уникнення шкірних інфекцій. Часом його застосовували в фумігаціях для дезінфекції кораблів, речей хворих жертв епідемій тощо.

Засіб для консервації

Сірчана кислота використовується як консервант для фруктів та овочів і для запобігання бродінню напоїв, таких як вино та пиво, будучи антиоксидантним, антибактеріальним та фунгіцидним елементом.

Інші види використання

-Сернева кислота використовується в синтезі наркотиків і хімікатів; у виробництві вина та пива; рафінування нафтопродуктів; і використовується як аналітичний реагент.

-Бісульфіт вступає в реакцію з нуклеозидами піримідину і додає до подвійної зв'язку між положеннями 5 і 6 піримідину, модифікуючи зв'язок. Перетворення бісульфіту використовується для тестування на вторинні або вищі структури полінуклеотидів.

Список літератури

1. Вікіпедія. (2018). Сірчана кислота. Відновлено з: en.wikipedia.org
2. Номенклатура кислот. . Відновлено з: 2.chemistry.gatech.edu
3. Voegele F. Andreas & col. (2002). Про стійкість сірчаної кислоти (H ₂ SO ₃ ) та її димера. Chem. Eur. J. 2002. 8, No.24.
4. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання., С. 393). Mc Graw Hill.
5. Calvo Flores FG (другий) Рецептура неорганічної хімії. . Відновлено з: ugr.es
6. PubChem. (2018). Сірчана кислота. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Стівен С. Зумдах. (15 серпня 2008 р.). Оксикислота. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com