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) <=> SW32-(ac) + H3О+

Сульфит-ион, СО32- 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.

SW2нГн2О

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) <=> SW32-(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 (SO32-) 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