Schwefelsäurestruktur, Eigenschaften, Nomenklatur und Verwendung

Das Schwefelsäure ist eine der vielen Schwefeloxosäuren, deren chemische Formel H ist_zweiS._zweiODER₇. Die Formel besagt ausdrücklich, dass es zwei Schwefelatome gibt, und wie der Name auch andeutet, müssen zwei Moleküle von H vorhanden sein_zweiSW₄ einziger; Es gibt jedoch sieben statt acht Sauerstoffatome, daher muss ein Schwefel drei haben.

Diese Säure wird als eine der Hauptkomponenten von Oleum (oder rauchender Schwefelsäure) angesehen, bei der es sich um eine "dichte" Form von Schwefelsäure handelt. Es ist so vorherrschend, dass einige Oleum als Synonym für Schwefelsäure betrachten; Das ist auch unter dem traditionellen Namen Pyrosulfuric Acid bekannt.

Das Bild zeigt einen Behälter mit Oleum mit einer Konzentration von Schwefeltrioxid, SO₃, bei 20%. Diese Substanz zeichnet sich dadurch aus, dass sie ölig und farblos ist; obwohl es je nach SO-Konzentration gelblich oder braun werden kann₃ und das Vorhandensein einiger Verunreinigungen.

Das Obige bezieht sich auf die Teilnahme der SO₃ in der H._zweiS._zweiODER₇;; das heißt, ein Molekül von H._zweiSW₄ mit einem SO reagieren₃ unter Bildung von Schwefelsäure. Dies ist dann der Fall, die H._zweiS._zweiODER₇ kann auch als H geschrieben werden_zweiSW₄· SW₃.

Artikelverzeichnis

• 1 Struktur der Schwefelsäure
• 2 Eigenschaften
  • 2.1 Zuckerdehydratisierungsreaktion
• 3 Nomenklatur
• 4 Verwendungen
  • 4.1 Speichert Schwefelsäure
  • 4.2 Synthese von 100% iger Schwefelsäure
  • 4.3 Sulfonierung
• 5 Referenzen

Struktur der Schwefelsäure

Oben ist die Struktur von H._zweiS._zweiODER₇ in einem Modell von Kugeln und Balken. Beachten Sie auf den ersten Blick die Symmetrie des Moleküls: Die linke Seite der Sauerstoffbrücke ist identisch mit der rechten. Aus dieser Perspektive kann die Struktur mit der Formel HO beschrieben werden₃SOSO₃H..

An beiden Enden befindet sich jede Hydroxylgruppe, deren Wasserstoff durch induktive Wirkung all dieser Sauerstoffatome seine positive Teilladung erhöht; und folglich hat Schwefelsäure eine noch stärkere Säure als Schwefelsäure.

Das Molekül kann als H geschrieben werden_zweiSW₄· SW₃. Dies bezieht sich jedoch mehr auf eine Zusammensetzung von Oleum als auf die Struktur eines Moleküls..

Wenn jedoch ein Wassermolekül zu H hinzugefügt wird_zweiS._zweiODER₇, Es werden zwei Moleküle H freigesetzt_zweiSW₄::

H._zweiS._zweiODER₇ + H._zweiODER <=> 2H_zweiSW₄

Das Gleichgewicht kann sich nach links verschieben: zur Bildung von H._zweiS._zweiODER₇ von H._zweiSW₄ wenn ihm Wärme zugeführt wird. Aus diesem Grund ist bei H._zweiS._zweiODER₇ es ist auch als Pyrosulfonsäure bekannt; wie es nach dem Erhitzen von Schwefelsäure erzeugt werden kann.

Auch, wie eingangs erwähnt, das H._zweiS._zweiODER₇ wird durch die direkte Kombination von H gebildet_zweiSW₄ Und so₃::

SW₃ + H._zweiSW₄ <=> H._zweiS._zweiODER₇

Eigenschaften

Die Eigenschaften von Schwefelsäure sind nicht sehr genau definiert, da es äußerst schwierig ist, nur aus Oleum zu isolieren.

Es sei daran erinnert, dass es in Oleum andere Verbindungen mit den Formeln H geben kann_zweiSW₄XSO₃, wo je nach Wert von x sogar polymere Strukturen vorliegen können.

Eine Möglichkeit, dies zu visualisieren, besteht darin, sich vorzustellen, dass die obere Struktur von H._zweiS._zweiODER₇ wird durch mehr Einheiten SO länger₃ und Sauerstoffbrücken.

In einem fast reinen Zustand besteht es aus einem instabilen (rauchenden) kristallinen Feststoff, der bei 36 ° C schmilzt. Dieser Schmelzpunkt kann jedoch in Abhängigkeit von der tatsächlichen Zusammensetzung variieren..

Schwefelsäure kann sogenannte Disulfat- (oder Pyrosulfat-) Salze bilden. Wenn es beispielsweise mit Kaliumhydroxid reagiert, bildet es Kaliumpyrosulfat K._zweiS._zweiODER₇.

Zusätzlich kann kommentiert werden, dass es ein Molekulargewicht von 178 g / mol und zwei Säureäquivalente (2 H-Ionen) hat⁺ das kann mit einer starken Basis neutralisiert werden).

Zuckerentwässerungsreaktion

Mit dieser Verbindung in Form von Oleum kann eine merkwürdige Reaktion durchgeführt werden: die Umwandlung von Zuckerwürfeln in Kohlenstoffblöcke.

Die H._zweiS._zweiODER₇ reagiert mit Zuckern und eliminiert alle ihre OH-Gruppen in Form von Wasser, was neue Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen begünstigt; Gelenke, die am Ende schwarzen Kohlenstoff verursachen.

Nomenklatur

Schwefelsäure wird als das Anhydrid der Schwefelsäure angesehen; das heißt, es verliert ein Wassermolekül infolge der Kondensation zwischen zwei Säuremolekülen. Angesichts so vieler möglicher Namen für diese Verbindung empfiehlt die IUPAC-Nomenklatur lediglich Schwefelsäure..

Der Begriff "Pyro" bezieht sich ausschließlich auf den Begriff, der als Produkt der Anwendung von Wärme entsteht. Die IUPAC rät diesen Namen nicht für die H._zweiS._zweiODER₇;; aber es wird heute noch von vielen Chemikern verwendet.

Das -ico-Ende bleibt unverändert, da das Schwefelatom weiterhin eine Wertigkeit von +6 beibehält. Zum Beispiel kann es mit der folgenden arithmetischen Operation berechnet werden:

2H + 2S + 7O = 0

2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0

S = 6

Anwendungen

Speichert Schwefelsäure

Schwefelsäure ist aufgrund ihrer Eigenschaft, sich wie Oleum zu verfestigen, in der Lage, Schwefelsäure sicherer aufzulösen und zu speichern. Dies liegt am Betriebssystem₃ entweicht und erzeugt einen nicht atmungsaktiven "Nebel", der in H viel löslicher ist_zweiSW₄ als in Wasser. Um das H zu bekommen_zweiSW₄, Es würde ausreichen, dem Oleum Wasser hinzuzufügen:

H._zweiS._zweiODER₇ + H._zweiODER <=> 2H_zweiSW₄

100% ige Schwefelsäuresynthese

Aus der obigen Gleichung ergibt sich die H._zweiSW₄ es wird im zugesetzten Wasser verdünnt. Zum Beispiel, wenn Sie eine wässrige Lösung von H haben_zweiSW₄, wo die SO₃ Es neigt zum Entweichen und stellt ein Risiko für die Arbeiter dar. Wenn der Lösung Oleum zugesetzt wird, reagiert es mit dem Wasser und bildet mehr Schwefelsäure. das heißt, Ihre Konzentration zu erhöhen.

Wenn etwas Wasser übrig bleibt, wird mehr SO hinzugefügt₃, welches mit H reagiert_zweiSW₄ um mehr Schwefelsäure oder Oleum zu produzieren, und dann wird dies durch "Trocknen" des H rehydratisiert_zweiSW₄. Der Vorgang wird ausreichend oft wiederholt, um Schwefelsäure in einer Konzentration von 100% zu erhalten.

Ein ähnliches Verfahren wird verwendet, um 100% Salpetersäure zu erhalten. Ebenso wurde es verwendet, um andere chemische Substanzen zu dehydrieren, die zur Herstellung von Sprengstoffen verwendet werden..

Sulfonierung

Es wird verwendet, um Strukturen wie Farbstoffe zu sulfonieren; Fügen Sie also -SO-Gruppen hinzu₃H, das sich durch Verlust seines sauren Protons am Polymer der Textilfaser verankern kann.

Andererseits wird die Azidität von Oleum verwendet, um die zweite Nitrierung zu erreichen (Add-NO-Gruppen_zwei) zu aromatischen Ringen.

Verweise

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie. (vierte Edition). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Schwefelsäure. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2019). Pyrosulfonsäure. Wiederhergestellt von: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee und Kwang S. Kim. (2015). Durch zwei Wassermoleküle dissoziierte Schwefelsäure: Berechnungen der Ab-initio-Funktion und der Dichtefunktionaltheorie. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
5. Contra Costa Gesundheitsdienste. (s.f.). Oleum / Schwefeltrioxid: chemisches Merkblatt. [PDF]. Wiederhergestellt von: cchealth.org