Структура, свойства, номенклатура, приложения на сярната киселина



на  сярна киселина е оксацид, който се образува чрез разтваряне на серен диоксид, SO2, във вода Той е слаба и нестабилна неорганична киселина, която не е открита в разтвора, тъй като реакцията на образуването му е обратима и киселината се разлага бързо в реагентите, които я произвеждат (SO2 и Н2О).

Молекулата на сярната киселина е открита само в газовата фаза в момента. Конюгираните бази на тази киселина са обикновени аниони под формата на сулфити и бисулфити.

Раманов спектър на SO разтвори2 показва само сигнали, дължащи се на молекулата SO2 и бисулфитен йон, HSO3-, съответства на следния баланс:

SW2    +  Н2О    <=> HSO3-     +       Н+

Това показва, че чрез Раманов спектър не е възможно да се открие наличието на сярна киселина в разтвор на серен диоксид във вода..

Когато е изложен на атмосферата, той бързо се превръща в сярна киселина. Сярната киселина се редуцира до сероводород чрез действието на разредена сярна киселина и цинк.

Опитът да се концентрира SO разтвор2 Чрез изпаряване на водата до получаване на сярна киселина без вода, тя не дава резултат, тъй като киселината се разлага бързо (обръща реакцията на образуване), така че киселината не може да бъде изолирана..

индекс

  • 1 Естествено образуване
  • 2 Структура
    • 2.1 Изолирана молекула
    • 2.2 Молекула, заобиколена от вода
    • 2.3 SO2 = nH2O
  • 3 Физични и химични свойства
    • 3.1 Молекулна формула
    • 3.2 Молекулно тегло
    • 3.3 Физически вид
    • 3.4 Плътност
    • 3.5 Плътност на парите
    • 3.6 Корозивност
    • 3.7 Разтворимост във вода
    • 3.8 Чувствителност
    • 3.9 Стабилност
    • 3.10 Константа на киселинност (Ka)
    • 3.11 pKa
    • 3.12 рН
    • 3.13 Точка на запалване
    • 3.14 Разлагане
  • 4 Номенклатура
  • 5 Синтез
  • 6 Използване
    • 6.1
    • 6.2 Дезинфектант и средство за избелване
    • 6.3 Консервиращо средство
    • 6.4 Други употреби
  • 7 Препратки

Естествено образуване

Сярната киселина се образува в природата чрез комбинация от серен диоксид, продукт на дейността на големи фабрики, с атмосферни води. Поради тази причина тя се счита за междинен продукт от киселинни дъждове, причинявайки големи щети на земеделието и околната среда.

Неговата кисела форма не може да се използва в природата, но обикновено се приготвя в неговите натриеви, калиеви, сулфитни и бисулфитни соли.

Сулфитът се генерира ендогенно в организма в резултат на метаболизма на съдържащите сяра аминокиселини. Също така, сулфитът се произвежда като продукт от ферментацията на храни и напитки. Сулфитът е алергенен, невротоксичен и метаботоксичен. Той се метаболизира от ензима сулфитна оксидаза, който го превръща в сулфат, безвредно съединение.

структура

Изолирана молекула

Структурата на изолирана молекула на сярна киселина в газовото състояние може да се види на изображението. Жълтата сфера в центъра съответства на серен атом, червените на кислородните атоми и белите на водородните атоми. Нейната молекулярна геометрия около атома S е тригонална пирамида, като O атомите рисуват основата.

Тогава, в газовото състояние, молекулите Н2SW3 могат да се разглеждат като малки тригонални пирамиди, плаващи във въздуха, приемайки, че той е достатъчно стабилен, за да продължи известно време без да реагира.

Структурата прави ясно, откъде идват двата кисели водорода: хидроксилните групи, свързани с сяра, HO-SO-OH. Следователно, за това съединение не е правилно да се приеме, че един от киселинните протони, Н+, се освобождава от серен атом, H-SO2(ОН).

Двете ОН групи позволяват на сярната киселина да взаимодейства чрез водородни връзки и освен това кислородът от S = O връзката е акцептор на водород, който преобразува Н2SW3 както добър донор, така и акцептор на такива мостове.

Съгласно горното, Н2SW3 трябва да могат да кондензират в течност, точно както сярната киселина,2SW4. Това обаче не е така.

Молекулата, заобиколена от вода

Към днешна дата не е било възможно да се получи безводна сярна киселина, т.е. Н2SW3(L); докато Н2SW4(ac), от друга страна, след дехидратиране се превръща в неговата безводна форма, Н2SW4л), която е плътна и вискозна течност.

Ако приемем, че молекулата Н2SW3 остава непроменена, тогава ще може да се разтвори до голяма степен във водата. Взаимодействията, които биха управлявали в споменатите водни разтвори, отново ще бъдат водородните мостове; въпреки това ще има и електростатични взаимодействия, произтичащи от баланса на хидролизата:

Н2SW3(ac) + H2O (l) <=> HSO3-(ac) + H3О+(Воден)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SW32-(ac) + H3О+

Сулфитният йон, SO32- тя ще бъде същата молекула по-горе, но без бели сфери; и хидрогенсулфит (или бисулфит) йон, HSO3-, запазва бяла сфера. Безкрайностите на солите могат да възникнат от двата аниона, някои по-нестабилни от други.

В действителност беше потвърдено, че изключително малка част от разтворите се състои от Н2SW3; молекулата обяснена не е тази, която взаимодейства директно с водните молекули. Причината за това е, че тя страда от разлагане с произход от SO2 и Н2Или, която е термодинамично облагодетелствана.

SW2∙пН2О

Истинската структура на сярна киселина се състои от молекула от серен диоксид, обградена от сфера от вода, която се състои от n молекули.

И така, ИВ2, чиято структура е ъглова (тип бумеранг), до нейната водна сфера, е отговорна за киселинните протони, които характеризират киселинността:

SW2. NH2О (ac) + Н2O (l) <=> Н3О+(ac) + HSO3-(ac) + nH2O (l)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SW32-(ac) + H3О+

В допълнение към този баланс има и баланс на разтворимостта за SO2, чиято молекула може да излезе от водата в газовата фаза:

SW2(G) <=> SW2(Воден)

Физични и химични свойства

Молекулна формула

Н2SW3

Молекулно тегло

82,073 g / mol.

Физически вид

Това е безцветна течност, с пикантна сярна миризма.

плътност

1,03 g / ml.

Плътност на парите

2.3 (по отношение на въздуха, който се приема като 1)

корозивно

Той е корозивен за метали и тъкани.

Разтворимост във вода

Смесва се с вода.

чувствителност

Чувствителен е към въздуха.

стабилност

Стабилна, но несъвместима със силни основи.

Константа на киселинност (Ka)

1.54 х 10-2

рКа

1.81

рН

1.5 по скалата на рН.

Точка на запалване

Не е запалим.

разлагане

Когато нагрята сярна киселина може да се разложи, отделяйки токсичен дим от серния оксид.

номенклатура

Сярата има следните валенции: ± 2, + 4 и +6. От формула Н2SW3, може да се изчисли какъв валентност или окислителен номер има сярата в съединението. За да направите това, е достатъчно да решите алгебрична сума:

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

Тъй като това е неутрално съединение, сумата от зарядите на атомите, които го съставляват, трябва да бъде 0. Ако решим v за горното уравнение, имаме:

v = (6-2) / 1

По този начин, v е +4. Това означава, че сярата участва с втората си валентност, и според традиционната номенклатура, суфиксът -oso трябва да бъде добавен към името. Поради тази причина на Н2SW3 той е известен като сярна киселинанося.

Друг по-бърз начин за определяне на тази валентност е сравняването на Н2SW3 с Н2SW4. В H2SW4 сярата има валентност +6, така че ако се отстрани О, валентността пада до +4; и ако се премахне друга, валентността се понижава до +2 (какъвто би бил случаят с киселината хълцанесяранося, Н2SW2).

Макар и по-малко известни, на Н2SW3 може също така да се нарича триоксосулфонова киселина (IV), съгласно запасната номенклатура.

синтез

Технически се образува чрез изгаряне на сяра, за да се образува серен диоксид. След това се разтваря във вода, за да образува сярна киселина. Обаче, реакцията е обратима и киселината бързо се разлага обратно в реагентите.

Това обяснява защо не се открива сярна киселина във воден разтвор (както е споменато в раздела за неговата химична структура)..

приложения

Обикновено употребите и приложенията на сярната киселина, тъй като нейното присъствие не може да бъде открито, се отнасят до употребите и приложенията на разтворите на серен диоксид и основите и солите на киселината..

В гората

В сулфитния процес дървесният пулп се произвежда под формата на почти чисти целулозни влакна. Няколко соли на сярна киселина се използват за извличане на лигнина от дървесни стърготини, като се използват съдове под високо налягане, наречени дигистори..

Солите, използвани в процеса на получаване на дървесната маса, са сулфит (SO32-) или бисулфит (HSO)3-), в зависимост от рН. Противоионът може да бъде Na+, Ca2+, K+ или NH4+.

Дезинфектант и средство за избелване

-Сярната киселина се използва като дезинфектант. Използва се и като мек избелващ агент, особено за чувствителни към хлор материали. В допълнение, той се използва като стоматологична белина и хранителна добавка.

-Той е съставка на различни козметични средства за грижа за кожата и е използван като пестициден елемент в елиминирането на плъхове. Елиминира петна, причинени от вино или плодове в различни тъкани.

-Той служи като антисептик, който е ефективен за предотвратяване на кожни инфекции. В някои моменти той е бил използван при фумигации за дезинфекция на кораби, вещи на болни жертви на епидемии и др..

Консервант

Сярната киселина се използва като консервант за плодове и зеленчуци и за предотвратяване на ферментацията на напитки като вино и бира, като антиоксидант, антибактериален и фунгициден елемент.

Други приложения

-Сярната киселина се използва в синтеза на лекарства и химически продукти; в производството на вино и бира; рафиниране на нефтопродукти; и се използва като аналитичен реагент.

-Бисулфитът реагира с пиримидиновите нуклеозиди и се добавя към двойната връзка между позиция 5 и 6 на пиримидина, модифицирайки връзката. Бисулфитната трансформация се използва за тестване на вторичните или по-високите структури на полинуклеотидите.

препратки

  1. Wikipedia. (2018). Серен киселина. Изтеглено от: en.wikipedia.org
  2. Номенклатура на киселини. [PDF]. Възстановен от: 2.chemistry.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002 г.). За стабилността на сярна киселина (Н2SW3) и неговия димер. Chem. Eur. J. 2002. 8, No.24.
  4. Shiver & Atkins. (2008 г.). Неорганична химия (Четвърто издание., Страница 393). Mc Graw Hill.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). Формулиране на неорганична химия. [PDF]. Получено от: ugr.es
  6. PubChem. (2018). Серен киселина. Възстановен от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Стивън С. Зумдал. (15 август 2008 г.). Oxyacid. Енциклопедия Британика. Изтеглено от: britannica.com