Структура серной кислоты, свойства, номенклатура, применение

  серная кислота представляет собой оксикислоту, которая образуется при растворении диоксида серы, SO₂, в воде Это слабая и нестабильная неорганическая кислота, которая не была обнаружена в растворе, поскольку реакция ее образования обратима, и кислота быстро разлагается в реагентах, которые ее продуцировали (SO₂ и H₂O).

В настоящий момент молекула серной кислоты обнаружена только в газовой фазе. Сопряженные основания этой кислоты являются общими анионами в форме сульфитов и бисульфитов..

Рамановский спектр SO-решений₂ показывает только сигналы из-за молекулы SO₂ и бисульфит-ион, HSO₃^-, в соответствии со следующим балансом:

SW₂    +  H₂О    <=> HSO₃^-     +       H⁺

Это указывает на то, что с помощью спектра комбинационного рассеяния невозможно обнаружить присутствие серной кислоты в растворе диоксида серы в воде..

Под воздействием атмосферы он быстро превращается в серную кислоту. Серная кислота восстанавливается до сероводорода под действием разбавленной серной кислоты и цинка.

Попытка сконцентрировать раствор SO₂ Выпаривая воду, чтобы получить серную кислоту, свободную от воды, это не дало никакого результата, так как кислота быстро разлагается (обращает вспять реакцию пласта), поэтому кислоту нельзя выделить..

индекс

• 1 Естественное образование
• 2 Структура
  • 2.1 Изолированная молекула
  • 2.2 Молекула в окружении воды
  • 2,3 SO2 ∙ nH2O
• 3 Физические и химические свойства
  • 3.1 Молекулярная формула
  • 3.2 Молекулярный вес
  • 3.3 Внешний вид
  • 3.4 Плотность
  • 3.5 Плотность пара
  • 3.6 Коррозионная активность
  • 3.7 Растворимость в воде
  • 3.8 Чувствительность
  • 3.9 Стабильность
  • 3.10 Константа кислотности (Ка)
  • 3,11 пКа
  • 3,12 рН
  • 3.13 Температура вспышки
  • 3.14 Разложение
• 4 Номенклатура
• 5 Синтез
• 6 использует
  • 6.1 По дереву
  • 6.2 Дезинфицирующее и отбеливающее средство
  • 6.3 Консервант
  • 6.4 Другое использование
• 7 ссылок

Естественное образование

Серная кислота образуется в природе в результате сочетания диоксида серы, продукта деятельности крупных предприятий, с атмосферной водой. По этой причине он считается промежуточным продуктом кислотных дождей, наносящих большой ущерб сельскому хозяйству и окружающей среде..

Его кислотная форма непригодна для использования в природе, но обычно ее получают в виде солей натрия, калия, сульфита и бисульфита..

Сульфит вырабатывается эндогенно в организме в результате метаболизма серосодержащих аминокислот. Аналогичным образом, сульфит производится как продукт ферментации продуктов питания и напитков. Сульфит является аллергеном, нейротоксичным и метаботоксическим. Он метаболизируется ферментом сульфитоксидазы, который превращает его в сульфат, безвредное соединение.

структура

Изолированная молекула

Структуру изолированной молекулы серной кислоты в газообразном состоянии можно увидеть на изображении. Желтая сфера в центре соответствует атому серы, красная - атомам кислорода, а белая - атомам водорода. Его молекулярная геометрия вокруг атома S представляет собой тригональную пирамиду, а атомы O составляют основу.

Затем в газообразном состоянии молекулы Н₂SW₃ можно рассматривать как крошечные треугольные пирамиды, плавающие в воздухе, при условии, что они достаточно стабильны, чтобы просуществовать некоторое время без реакции.

Структура проясняет, откуда берутся два кислых водорода: гидроксильные группы, связанные с серой, HO-SO-OH. Следовательно, для этого соединения неверно полагать, что один из кислотных протонов, H⁺, высвобождается из атома серы, H-SO₂(ОН).

Две группы ОН позволяют серной кислоте взаимодействовать через водородные связи, и, кроме того, кислород связи S = ​​O является акцептором водорода, который превращает Н₂SW₃ и хороший донор и акцептор таких мостов.

Согласно вышеизложенному, Н₂SW₃ должен быть в состоянии конденсироваться в жидкости, так же как и серная кислота,₂SW₄. Однако это не тот случай.

Молекула в окружении воды

До настоящего времени не было возможности получить безводную серную кислоту, то есть Н₂SW₃(L); в то время как H₂SW₄(ac), с другой стороны, после дегидратации он превращается в безводную форму, H₂SW₄(л), которая является плотной и вязкой жидкостью.

Предполагая, что молекула Н₂SW₃ остается неизменным, тогда он сможет в значительной степени раствориться в воде. Взаимодействия, которые будут регулировать в указанных водных растворах, снова будут водородными мостиками; однако также могут возникнуть электростатические взаимодействия в результате гидролизного баланса:

H₂SW₃(ac) + H₂O (l) <=> HSO₃^-(ac) + H₃О⁺(Aq)

HSO₃^-(ac) + H₂O (l) <=> SW₃^2-(ac) + H₃О⁺

Сульфит-ион, СО₃^2- это была бы та же молекула сверху, но без белых сфер; и гидросульфитный (или бисульфитный) ион, HSO₃^-, сохраняет белую сферу Бесконечность солей может возникнуть от обоих анионов, некоторые из которых более нестабильны, чем другие..

В действительности было подтверждено, что чрезвычайно малая часть решений состоит из H₂SW₃; то есть объясненная молекула не та, которая непосредственно взаимодействует с молекулами воды. Причина этого в том, что он страдает от разложения, порождающего SO₂ и H₂Или, что является термодинамически предпочтительным.

SW₂∙нГн₂О

Истинная структура серной кислоты состоит из молекулы диоксида серы, окруженной сферой воды, которая состоит из n молекул.

Итак, ТАК₂, чья структура является угловой (тип бумеранга), рядом с ее водной сферой, отвечает за кислотные протоны, которые характеризуют кислотность:

SW₂∙ нН₂O (ac) + H₂O (l) <=> H₃О⁺(ac) + HSO₃^-(ac) + нн₂O (l)

HSO₃^-(ac) + H₂O (l) <=> SW₃^2-(ac) + H₃О⁺

В дополнение к этому балансу существует также баланс растворимости для SO₂, чья молекула может выйти из воды в газовую фазу:

SW₂(G) <=> SW₂(Aq)

Физико-химические свойства

Молекулярная формула

H₂SW₃

Молекулярный вес

82,073 г / моль.

Внешний вид

Это бесцветная жидкость с пряным запахом серы.

плотность

1,03 г / мл.

Плотность пара

2.3 (по отношению к воздуху, который принимается за 1)

коррозионная активность

Коррозионен для металлов и тканей.

Растворимость в воде

Смешивается с водой.

чувствительность

Чувствителен к воздуху.

стабильность

Стабильный, но несовместимый с сильными основаниями.

Константа кислотности (Ка)

1,54 х 10^-2

рКа

1,81

pH

1,5 по шкале рН.

Точка зажигания

Не горючий.

разложение

При нагревании сернистая кислота может разлагаться, выделяя токсичный дым оксида серы.

номенклатура

Сера имеет следующие валентности: ± 2, +4 и +6. Из формулы H₂SW₃, можно рассчитать, какую валентность или степень окисления имеет сера в соединении. Для этого достаточно решить алгебраическую сумму:

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

Поскольку это нейтральное соединение, сумма зарядов атомов, составляющих его, должна быть равна 0. Если мы решим v для приведенного выше уравнения, мы получим:

V = (6-2) / 1

Таким образом, v равно +4. То есть сера участвует со своей второй валентностью, и согласно традиционной номенклатуре к названию должен быть добавлен суффикс -oso. По этой причине до Н₂SW₃ это известно как серная кислотанести.

Еще один более быстрый способ определить эту валентность, сравнивая H₂SW₃ с Н₂SW₄. В H₂SW₄ сера имеет валентность +6, поэтому, если удаляется О, валентность падает до +4; и если удаляется еще один, валентность снижается до +2 (что было бы в случае кислоты икотасеранести, H₂SW₂).

Хотя менее известно, к Н₂SW₃ ее также можно назвать триоксосерной кислотой (IV) в соответствии с номенклатурой сырья.

синтез

Технически он образуется при сжигании серы с образованием диоксида серы. Затем он растворяется в воде с образованием серной кислоты. Однако реакция обратима, и кислота быстро разлагается обратно в реагенты..

Это объяснение того, почему серная кислота не обнаружена в водном растворе (как указано в разделе о ее химической структуре)..

приложений

Как правило, применение и применение серной кислоты, поскольку ее присутствие не может быть обнаружено, относится к применению и применению растворов диоксида серы и оснований и солей кислоты..

В лесу

В сульфитном процессе древесная масса производится в виде практически чистых целлюлозных волокон. Несколько солей серной кислоты используются для извлечения лигнина из древесной щепы с использованием сосудов высокого давления, называемых дигисторами..

Соли, используемые в процессе получения древесной массы, являются сульфитными (SO₃^2-) или бисульфит (HSO)₃^-), в зависимости от pH. Противоион может быть Na⁺, Калифорния²⁺, К⁺ или NH₄⁺.

Дезинфицирующее и отбеливающее средство

-Серная кислота используется в качестве дезинфицирующего средства. Он также используется в качестве мягкого отбеливателя, особенно для чувствительных к хлору материалов. Кроме того, он используется в качестве зубного отбеливателя и пищевой добавки..

-Он входит в состав различных косметических средств для ухода за кожей и использовался в качестве пестицидного элемента при элиминации крыс. Устраняет пятна, вызванные вином или фруктами в разных тканях.

-Он служит антисептиком, эффективно предотвращая кожные инфекции. В некоторых моментах он использовался при фумигации для дезинфекции судов, вещей больных жертв эпидемий и т. Д..

Консервант

Серная кислота используется в качестве консерванта для фруктов и овощей и для предотвращения ферментации напитков, таких как вино и пиво, являясь антиоксидантом, антибактериальным и фунгицидным элементом.

Другое использование

-Серная кислота используется в синтезе лекарств и химических продуктов; в производстве вина и пива; переработка нефтепродуктов; и он используется в качестве аналитического реагента.

-Бисульфит реагирует с пиримидиновыми нуклеозидами и добавляется к двойной связи между положением 5 и 6 пиримидина, модифицируя связь. Бисульфитная трансформация используется для тестирования вторичных или высших структур полинуклеотидов.

ссылки

1. Wikipedia. (2018). Серная кислота Получено с: en.wikipedia.org
2. Номенклатура кислот. [PDF]. Получено с: 2.chemistry.gatech.edu
3. Voegele F. Andreas & col. (2002). О стабильности серной кислоты (H₂SW₃) и его димер. Chem. Eur. J. 2002. 8, № 24.
4. Дрожь и Аткинс. (2008). Неорганическая химия (Четвертое издание., Стр. 393). Mc Graw Hill.
5. Calvo Flores F.G. (s.f.). Формулировка неорганической химии. [PDF]. Получено из: ugr.es
6. PubChem. (2018). Серная кислота Получено из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Стивен С. Цумдал. (15 августа 2008 г.) Оксикислоты. Энциклопедия Британника. Получено с: britannica.com