Struktura kyseliny sírové, vlastnosti, názvosloví, použití



  kyselina sírová je oxacid, který je tvořen rozpuštěním oxidu siřičitého, SO2, ve vodě Jedná se o slabou a nestabilní anorganickou kyselinu, která nebyla v roztoku detekována, protože reakce její tvorby je reverzibilní a kyselina se rychle rozkládá v reaktantech, které ji produkují (SO2 a H2O).

Molekula kyseliny sírové byla v současné době detekována pouze v plynné fázi. Konjugované báze této kyseliny jsou běžné anionty ve formách sulfitů a bisulfitů.

Ramanovo spektrum SO roztoků2 ukazuje pouze signály vzhledem k molekule SO2 a bisulfitový ion, HSO3-, v souladu s následující rovnováhou:

SO2    +  H2O    <=> HSO3-     +       H+

To ukazuje, že přes Ramanovo spektrum není možné detekovat přítomnost kyseliny sírové v roztoku oxidu siřičitého ve vodě.

Když je vystaven atmosféře, rychle se přemění na kyselinu sírovou. Kyselina sírová se redukuje na sirovodík působením zředěné kyseliny sírové a zinku.

Pokus o koncentraci roztoku SO2 Odpařením vody, aby se získala kyselina sírová bez vody, nevzniká žádný výsledek, protože kyselina se rychle rozkládá (reverzní reakce při tvorbě), takže kyselina nemůže být izolována.

Index

  • 1 Přírodní tvorba
  • 2 Struktura
    • 2.1 Izolovaná molekula
    • 2.2 Molekula obklopená vodou
    • 2,3 S02 'nH2O
  • 3 Fyzikální a chemické vlastnosti
    • 3.1 Molekulární vzorec
    • 3.2 Molekulová hmotnost
    • 3.3 Fyzický vzhled
    • 3.4 Hustota
    • 3.5 Hustota par
    • 3.6 Korozivita
    • 3.7 Rozpustnost ve vodě
    • 3.8 Citlivost
    • 3.9 Stabilita
    • 3.10 Konstanta kyselosti (Ka)
    • 3,11 pKa
    • 3,12 pH
    • 3.13 Bod vzplanutí
    • 3.14 Rozklad
  • 4 Nomenklatura
  • 5 Syntéza
  • 6 Použití
    • 6.1 Na dřevo
    • 6.2 Dezinfekční a bělicí prostředek
    • 6.3 Konzervační činidlo
    • 6.4 Další použití
  • 7 Odkazy

Přírodní tvorba

Kyselina sírová je v přírodě tvořena kombinací oxidu siřičitého, produktu aktivity velkých továren, s atmosférickou vodou. Z tohoto důvodu je považován za meziprodukt kyselých dešťů, což způsobuje velké škody na zemědělství a životním prostředí.

Jeho kyselá forma není v přírodě použitelná, ale obvykle se připravuje ve svých sodných, draselných, sulfitových a bisulfitových solích.

Sulfit se vytváří endogenně v těle jako důsledek metabolismu aminokyselin obsahujících síru. Podobně se vyrábí sulfit jako produkt fermentace potravin a nápojů. Sulfit je alergen, neurotoxický a metabotoxický. Je metabolizován enzymem sulfit oxidasy, který ho přeměňuje na sulfát, neškodnou sloučeninu.

Struktura

Izolovaná molekula

Na obrázku je vidět struktura izolované molekuly kyseliny sírové v plynném stavu. Žlutá koule ve středu odpovídá atomu síry, červené atomy kyslíku a bílé atomy vodíku. Jeho molekulární geometrie kolem atomu S je trigonální pyramida, s atomy O kreslení základny.

Pak, v plynném stavu, molekuly H2SO3 lze považovat za drobné trigonální pyramidy plovoucí ve vzduchu, za předpokladu, že je dostatečně stabilní, aby vydržely nějakou dobu bez reakce.

Struktura objasňuje, kde dva kyselé vodíky pocházejí: hydroxylové skupiny vázané na síru, HO-SO-OH. Proto pro tuto sloučeninu není správné předpokládat, že jedna z kyselých protonů, H+, se uvolňuje z atomu síry, H-SO2(OH).

Dvě OH skupiny umožňují kyselině sírové interagovat prostřednictvím vodíkových vazeb a navíc kyslík S = 0 vazby je akceptor vodíku, který konvertuje H2SO3 jak dobrý dárce, tak akceptor takových mostů.

Podle výše uvedeného H2SO3 měla být schopna kondenzovat v kapalině, stejně jako kyselina sírová,2SO4. To však není tento případ.

Molekula obklopena vodou

Dosud nebylo možné získat bezvodou kyselinu sírovou, to znamená H2SO3(l); zatímco H2SO4(ac), po dehydrataci se transformuje do své bezvodé formy H2SO4(l), což je hustá a viskózní kapalina.

Za předpokladu, že molekula H2SO3 zůstane nezměněn, pak se bude moci ve velké míře rozpustit ve vodě. Interakce, které by se řídily v uvedených vodných roztocích, by byly opět vodíkové můstky; nicméně, tam by také byli elektrostatické interakce vyplývající z rovnováhy hydrolýzy: \ t

H2SO3(ac) + H2O (l) <=> HSO3-(ac) + H3O+(ac)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SO32-(ac) + H3O+

Sulfitový ion, SO32- byla by to stejná molekula výše, ale bez bílých koulí; a hydrogensiřičitanový (nebo bisulfitový) ion, HSO3-, si zachovává bílou kouli. Nekonečnost solí může vzejít z obou aniontů, některé jsou nestabilnější než jiné.

Ve skutečnosti bylo potvrzeno, že extrémně malá část roztoků sestává z H2SO3; to znamená, že vysvětlená molekula není ta, která interaguje přímo s molekulami vody. Důvodem je to, že trpí rozkladem vznikajícím SO2 a H2Nebo, který je termodynamicky zvýhodněn.

SO2∙nH2O

Skutečná struktura kyseliny sírové se skládá z molekuly oxidu siřičitého obklopeného koulí vody, která se skládá z n molekul.

Takže, SO2, jehož struktura je úhlová (typ bumerangu), vedle jeho vodné koule, je zodpovědná za kyselé protony, které charakterizují kyselost:

SO2H nH2O (ac) + H2O (l) <=> H3O+(ac) + HSO3-(ac) + nH2O (l)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SO32-(ac) + H3O+

Kromě této rovnováhy existuje také bilanční saldo rozpustnosti2, jejichž molekula může unikat z vody do plynné fáze:

SO2(g) <=> SO2(ac)

Fyzikální a chemické vlastnosti

Molekulární vzorec

H2SO3

Molekulová hmotnost

82,073 g / mol.

Fyzický vzhled

Je to bezbarvá kapalina s kořeněným sirným zápachem.

Hustota

1,03 g / ml.

Hustota par

2.3 (ve vztahu k vzduchu, který se bere jako 1)

Korozivita

Je korozivní pro kovy a tkaniny.

Rozpustnost ve vodě

Mísitelný s vodou.

Citlivost

Je citlivý na vzduch.

Stabilita

Stabilní, ale neslučitelný se silnými základy.

Konstanta kyselosti (Ka)

1,54 x 10-2

pKa

1,81

pH

1,5 na stupnici pH.

Bod zapálení

Není hořlavý.

Rozklad

Když se zahřátá kyselina sírová může rozložit, emituje toxický kouř oxidu siřičitého.

Nomenklatura

Síra má následující hodnoty: ± 2, +4 a +6. Ze vzorce H2SO3, lze vypočítat, jakou valenci nebo oxidační číslo má síra ve sloučenině. K tomu stačí vyřešit algebraický součet:

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

Jelikož se jedná o neutrální sloučeninu, součet nábojů atomů, které ji tvoří, musí být 0. Pokud vyřešíme v pro výše uvedenou rovnici, máme:

v = (6-2) / 1

V se tedy rovná +4. To znamená, že síra se účastní své druhé valence a podle tradiční nomenklatury musí být ke jménu přidána přípona -oso. Z tohoto důvodu H2SO3 je znám jako kyselina síramedvěd.

Další rychlejší způsob, jak zjistit tuto valenci, je porovnání H2SO3 s H2SO4. V H2SO4 síra má valenci +6, takže pokud je O odstraněn, valence klesne na +4; a jestliže jiný je odstraněn, valence jde dolů k +2 (který by byl případ kyseliny hyposírymedvěd, H2SO2).

Ačkoli méně známý, k H2SO3 to může také být nazýváno trioxosulfuric kyselinou (IV), podle burzovní nomenklatury.

Syntéza

Technicky se tvoří spalováním síry za vzniku oxidu siřičitého. Pak se rozpustí ve vodě za vzniku kyseliny sírové. Reakce je však reverzibilní a kyselina se rychle rozkládá zpět na reaktanty.

Toto je vysvětlení, proč se kyselina sírová nenachází ve vodném roztoku (jak je uvedeno v části o její chemické struktuře)..

Použití

Obecně platí, že použití a aplikace kyseliny sírové, protože její přítomnost nemůže být detekována, se týkají použití a použití roztoků oxidu siřičitého a zásad a solí kyseliny..

V lese

Při sulfitovém procesu se dřevní buničina vyrábí ve formě téměř čistých celulózových vláken. Několik solí kyseliny sírové se používá pro extrakci ligninu z dřevních štěpků s použitím vysokotlakých nádob zvaných digistory..

Soli používané v procesu získávání buničiny ze dřeva jsou siřičitany (SO32-) nebo bisulfitu (HSO)3-), v závislosti na pH. Protiión může být Na+, Ca2+, K+ nebo NH4+.

Dezinfekční a bělicí prostředek

-Kyselina sírová se používá jako dezinfekční prostředek. Používá se také jako mírné bělící činidlo, zejména pro materiály citlivé na chlor. Kromě toho se používá jako zubní bělidlo a přísada do potravin.

-Je složkou různých kosmetických přípravků pro péči o pleť a byl používán jako pesticidní prvek při eliminaci potkanů. Eliminuje skvrny způsobené vínem nebo ovocem v různých tkaninách.

-Slouží jako antiseptikum, které je účinné při prevenci infekcí kůže. V některých chvílích byl používán při fumigaci k dezinfekci lodí, majetku nemocných obětí epidemií atd..

Konzervační činidlo

Kyselina sírová se používá jako konzervační prostředek pro ovoce a zeleninu a zabraňuje kvašení nápojů, jako je víno a pivo, které jsou antioxidačním, antibakteriálním a fungicidním prvkem..

Ostatní použití

-Kyselina sírová se používá při syntéze léčiv a chemických výrobků; při výrobě vína a piva; rafinace ropných produktů; a používá se jako analytické činidlo.

-Bisulfit reaguje s pyrimidinovými nukleosidy a je přidán k dvojné vazbě mezi polohou 5 a 6 pyrimidinu, modifikující vazbu. Transformace bisulfitu se používá k testování sekundárních nebo vyšších struktur polynukleotidů.

Odkazy

  1. Wikipedia. (2018). Kyselina sírová. Zdroj: en.wikipedia.org
  2. Nomenklatura kyselin. [PDF] Zdroj: 2.chemistry.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002). O stabilitě kyseliny sírové (H. \ T2SO3) a jeho Dimer. Chem. Eur. J. 2002 8, No.24.
  4. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chemie (Čtvrté vydání, strana 393). Mc Graw Hill.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). Formulace anorganické chemie. [PDF] Zdroj: ugr.es
  6. PubChem. (2018). Kyselina sírová. Zdroj: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Steven S. Zumdahl. (15. srpna 2008). Oxykyselina Encyclopædia Britannica. Zdroj: britannica.com