Schwefelsäurestruktur, Eigenschaften, Nomenklatur, Verwendung

Das  schweflige Säure ist eine Oxidsäure, die durch Auflösen von Schwefeldioxid, SO, gebildet wird_zwei, im Wasser. Es ist eine schwache und instabile anorganische Säure, die in Lösung nicht nachgewiesen wurde, da die Reaktion ihrer Bildung reversibel ist und sich die Säure in den Reagenzien, die sie erzeugt haben, schnell zersetzt (SO_zwei und H._zweiODER).

Das schweflige Säuremolekül wurde bisher nur in der Gasphase nachgewiesen. Die konjugierten Basen dieser Säure sind übliche Anionen in Form von Sulfiten und Bisulfiten..

Das Raman-Spektrum von SO-Lösungen_zwei Es werden nur Signale aufgrund des SO-Moleküls angezeigt_zwei und das Bisulfition, HSO₃^-, im Einklang mit dem folgenden Gleichgewicht:

SW_zwei    +  H._zweiODER    <=> HSO₃^-     +       H.⁺

Dies weist darauf hin, dass mit dem Raman-Spektrum das Vorhandensein von schwefliger Säure in einer Lösung von Schwefeldioxid in Wasser nicht nachgewiesen werden kann..

Wenn es der Atmosphäre ausgesetzt wird, verwandelt es sich schnell in Schwefelsäure. Schwefelsäure wird durch Einwirkung von verdünnter Schwefelsäure und Zink zu Schwefelwasserstoff reduziert.

Der Versuch, eine Betriebssystemlösung zu konzentrieren_zwei Durch Verdampfen von Wasser, um wasserfreie schweflige Säure zu erhalten, wurden keine Ergebnisse erzielt, da sich die Säure schnell zersetzt (Umkehrung der Bildungsreaktion), so dass die Säure nicht isoliert werden kann.

Artikelverzeichnis

• 1 Natürliche Formation
• 2 Struktur
  • 2.1 Isoliertes Molekül
  • 2.2 Von Wasser umgebenes Molekül
  • 2,3 SO2 ∙ nH2O
• 3 Physikalische und chemische Eigenschaften
  • 3.1 Summenformel
  • 3.2 Molekulargewicht
  • 3.3 Aussehen
  • 3.4 Dichte
  • 3.5 Dampfdichte
  • 3.6 Korrosivität
  • 3.7 Löslichkeit in Wasser
  • 3.8 Empfindlichkeit
  • 3.9 Stabilität
  • 3,10 Säurekonstante (Ka)
  • 3,11 pKa
  • 3,12 pH
  • 3.13 Flammpunkt
  • 3.14 Zersetzung
• 4 Nomenklatur
• 5 Synthese
• 6 Verwendungen
  • 6.1 Im Wald
  • 6.2 Desinfektions- und Bleichmittel
  • 6.3 Konservierungsmittel
  • 6.4 Andere Verwendungen
• 7 Referenzen

Natürliche Formation

Schwefelsäure entsteht in der Natur durch die Kombination von Schwefeldioxid, einem Produkt der Aktivität großer Fabriken, mit atmosphärischem Wasser. Aus diesem Grund wird es als Zwischenprodukt des sauren Regens angesehen, das die Landwirtschaft und die Umwelt stark schädigt..

Seine Säureform ist in der Natur nicht verwendbar, wird jedoch normalerweise in seinen Salzen, Sulfit und Bisulfit von Natrium und Kalium hergestellt..

Durch den Metabolismus schwefelhaltiger Aminosäuren entsteht im Körper endogen Sulfit. Ebenso entsteht Sulfit als Produkt der Fermentation von Lebensmitteln und Getränken. Sulfit ist allergen, neurotoxisch und metabolisch. Es wird durch das Enzym Sulfitoxidase metabolisiert, das es in Sulfat umwandelt, eine harmlose Verbindung.

Struktur

Isoliertes Molekül

Im Bild sehen Sie die Struktur eines isolierten schwefligen Säuremoleküls im gasförmigen Zustand. Die gelbe Kugel in der Mitte entspricht dem Schwefelatom, die roten den Sauerstoffatomen und die weißen den Wasserstoffatomen. Seine Molekülgeometrie um das S-Atom ist eine trigonale Pyramide, wobei die O-Atome die Basis zeichnen.

Dann werden im gasförmigen Zustand die Moleküle von H._zweiSW₃ kann man sich als winzige trigonale Pyramiden vorstellen, die in der Luft schweben, vorausgesetzt, sie sind stabil genug, um eine Weile zu halten, ohne zu reagieren.

Die Struktur macht deutlich, woher die beiden sauren Wasserstoffatome stammen: von den schwefelgebundenen Hydroxylgruppen HO-SO-OH. Daher ist es für diese Verbindung nicht richtig anzunehmen, dass eines der sauren Protonen, H.⁺, wird aus dem Schwefelatom H-SO freigesetzt_zwei(OH).

Die beiden OH-Gruppen ermöglichen es der schwefligen Säure, über Wasserstoffbrückenbindungen zu interagieren, und außerdem ist der Sauerstoff der S = O-Bindung ein Wasserstoffakzeptor, der H umwandelt_zweiSW₃ sowohl ein guter Spender als auch ein Akzeptor dieser Brücken.

Nach dem oben Gesagten ist der H._zweiSW₃ sollte in der Lage sein, zu einer Flüssigkeit zu kondensieren, genau wie Schwefelsäure, H._zweiSW₄. Trotzdem passiert das nicht so.

Molekül von Wasser umgeben

Bisher war es nicht möglich, wasserfreie schweflige Säure, dh H, zu erhalten_zweiSW₃(l); während der H._zweiSW₄(ac) andererseits wandelt es sich nach Dehydratisierung in seine wasserfreie Form H um_zweiSW₄(l), die eine dichte und viskose Flüssigkeit ist.

Wenn angenommen wird, dass das Molekül von H._zweiSW₃ bleibt unverändert, dann kann es sich weitgehend in Wasser auflösen. Die Wechselwirkungen, die in diesen wässrigen Lösungen herrschen würden, wären wiederum Wasserstoffbrückenbindungen; Durch das Hydrolysegleichgewicht würden jedoch auch elektrostatische Wechselwirkungen bestehen:

H._zweiSW₃(ac) + H._zweiO (l) <=> HSO₃^-(ac) + H.₃ODER⁺(ac)

HSO₃^-(ac) + H._zweiO (l) <=> SW₃^zwei-(ac) + H.₃ODER⁺

Das Sulfition SO₃^zwei- Es wäre das gleiche Molekül wie oben, aber ohne die weißen Kugeln; und das Hydrogensulfit (oder Bisulfit) -Ion HSO₃^-, behält eine weiße Kugel. Unendliche Salze können aus beiden Anionen entstehen, von denen einige instabiler sind als andere.

In der Realität wurde bestätigt, dass ein extrem kleiner Teil der Lösungen aus H besteht_zweiSW₃;; Das heißt, das erklärte Molekül ist nicht dasjenige, das direkt mit den Wassermolekülen interagiert. Der Grund dafür ist, dass es eine Zersetzung erfährt, die SO verursacht_zwei und H._zweiOder was thermodynamisch bevorzugt ist.

SW_zwei∙nH_zweiODER

Die wahre Struktur der schwefligen Säure besteht aus einem Schwefeldioxidmolekül, das von einer Wasserkugel umgeben ist, die aus n Molekülen besteht..

Somit ist die SO_zwei, deren eckige Struktur (Bumerang-Typ) zusammen mit seiner wässrigen Kugel für die sauren Protonen verantwortlich ist, die den Säuregehalt charakterisieren:

SW_zwei∙ nH_zweiO (ac) + H._zweiO (l) <=> H.₃ODER⁺(ac) + HSO₃^-(ac) + nH_zweiO (l)

HSO₃^-(ac) + H._zweiO (l) <=> SW₃^zwei-(ac) + H.₃ODER⁺

Zusätzlich zu diesem Gleichgewicht gibt es auch ein Löslichkeitsgleichgewicht für SO_zwei, dessen Molekül kann aus dem Wasser in die Gasphase entweichen:

SW_zwei(G) <=> SW_zwei(ac)

Physikalische und chemische Eigenschaften

Molekularformel

H._zweiSW₃

Molekulargewicht

82,073 g / mol.

Aussehen

Es ist eine farblose Flüssigkeit mit einem stechenden Schwefelgeruch.

Dichte

1,03 g / ml.

Wasserdampfdichte

2.3 (in Bezug auf Luft als 1 genommen)

Korrosivität

Es ist ätzend gegenüber Metallen und Geweben.

Wasserlöslichkeit

Mit Wasser mischbar.

Empfindlichkeit

Ist luftempfindlich.

Stabilität

Stabil, aber nicht kompatibel mit starken Basen.

Säurekonstante (Ka)

1,54 x 10^-zwei

pKa

1,81

pH

1,5 auf der pH-Skala.

Zündpunkt

Nicht brennbar.

Zersetzung

Beim Erhitzen kann sich schweflige Säure zersetzen und giftigen Schwefeloxidrauch abgeben..

Nomenklatur

Schwefel hat die folgenden Valenzen: ± 2, +4 und +6. Aus Formel H._zweiSW₃, Die Valenz- oder Oxidationszahl des Schwefels in der Verbindung kann berechnet werden. Lösen Sie dazu einfach eine algebraische Summe:

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

Da es sich um eine neutrale Verbindung handelt, muss die Summe der Ladungen der Atome, aus denen sie besteht, 0 sein. Wenn wir nach v für die vorherige Gleichung auflösen, haben wir:

v = (6-2) / 1

Somit ist v gleich +4. Das heißt, Schwefel nimmt mit seiner zweiten Wertigkeit teil, und gemäß der traditionellen Nomenklatur muss das Suffix -oso zum Namen hinzugefügt werden. Aus diesem Grund bei H._zweiSW₃ es ist als Schwefelsäure bekanntBär.

Ein weiterer schnellerer Weg, um diese Valenz zu bestimmen, ist der Vergleich des H._zweiSW₃ mit dem H._zweiSW₄. In der H._zweiSW₄ Schwefel hat eine Wertigkeit von +6. Wenn also ein O entfernt wird, fällt die Wertigkeit auf +4; und wenn eine andere entfernt wird, fällt die Valenz auf +2 (was für Säure der Fall wäre SchluckaufSchwefelBär, H._zweiSW_zwei).

Obwohl weniger bekannt, dem H._zweiSW₃ Es kann gemäß der Bestandsnomenklatur auch als Trioxoschwefelsäure (IV) bezeichnet werden.

Synthese

Technisch wird es durch Verbrennen von Schwefel unter Bildung von Schwefeldioxid gebildet. Dieses löst sich dann in Wasser unter Bildung von schwefliger Säure. Die Reaktion ist jedoch reversibel und die Säure zersetzt sich schnell wieder in die Reaktanten..

Dies ist eine Erklärung dafür, warum schweflige Säure in wässriger Lösung nicht vorkommt (wie bereits im Abschnitt über ihre chemische Struktur erwähnt)..

Anwendungen

Im Allgemeinen beziehen sich die Verwendungen und Anwendungen von Schwefelsäure, da ihr Vorhandensein nicht nachgewiesen werden kann, auf die Verwendungen und Anwendungen von Lösungen von Schwefeldioxiden und den Basen und Salzen der Säure..

Im Wald

Beim Sulfitverfahren wird Zellstoff in Form von nahezu reinen Cellulosefasern hergestellt. Verschiedene Schwefelsäuresalze werden verwendet, um Lignin aus Holzspänen unter Verwendung von Hochdruckgefäßen, sogenannten Digistoren, zu extrahieren..

Die Salze, die bei der Gewinnung des Zellstoffs des Holzes verwendet werden, sind Sulfit (SO)₃^zwei-) oder Bisulfit (HSO₃^-), abhängig vom pH-Wert. Das Gegenion kann Na sein⁺, AC^zwei+, K.⁺ oder NH₄⁺.

Desinfektions- und Bleichmittel

-Schwefelsäure wird als Desinfektionsmittel verwendet. Es wird auch als mildes Bleichmittel verwendet, insbesondere für chlorempfindliche Materialien. Darüber hinaus wird es als Zahnaufhellung und Lebensmittelzusatz verwendet.

-Es ist Bestandteil verschiedener Hautpflegekosmetika und wurde als Pestizidelement bei der Eliminierung von Ratten verwendet. Beseitigt Flecken, die durch Wein oder Obst auf verschiedenen Stoffen verursacht werden.

-Es dient als Antiseptikum und beugt Hautinfektionen vor. In einigen Momenten wurde es bei Begasungen zur Desinfektion von Schiffen, Habseligkeiten von kranken Opfern von Epidemien usw. verwendet..

Konservierungsmittel

Schwefelsäure wird als Konservierungsmittel für Obst und Gemüse verwendet und verhindert die Fermentation von Getränken wie Wein und Bier. Sie ist ein antioxidatives, antibakterielles und fungizides Element..

Andere Verwendungen

-Schwefelsäure wird bei der Synthese von Arzneimitteln und Chemikalien verwendet. bei der Herstellung von Wein und Bier; Raffination von Erdölprodukten; und wird als analytisches Reagenz verwendet.

-Das Bisulfit reagiert mit den Pyrimidinnukleosiden und addiert sich zur Doppelbindung zwischen der 5- und 6-Position des Pyrimidins, wodurch die Bindung modifiziert wird. Die Bisulfit-Transformation wird verwendet, um auf sekundäre oder höhere Strukturen von Polynukleotiden zu testen.

Verweise

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