Štruktúra, vlastnosti, názvoslovie a použitie disulfurovej kyseliny

kyselina disulfurová je jedna z mnohých oxo kyselín síry, ktorých chemický vzorec je H₂S₂O₇. Vzorec výslovne uvádza, že existujú dva atómy síry, a ako ich názov tiež poukazuje, musia existovať dve molekuly H.₂SW₄ v jednom; je však sedem kyslíkov namiesto ôsmich, takže jedna síra musí mať tri.

Táto kyselina je jednou z hlavných zložiek oleum (alebo dymivá kyselina sírová), ktorá sa stáva "hustou" formou kyseliny sírovej. Taká je jeho prevaha, že niektorí považujú oleum za synonymum kyseliny sírovej; ktorý je známy aj pod tradičným názvom kyseliny pirosulfurovej.

Obrázok znázorňuje nádobu s oleom, s koncentráciou oxidu sírového, SO₃, až 20%. Táto látka sa vyznačuje tým, že je mastná a bezfarebná; v závislosti od koncentrácie SO však môže byť žltkastá alebo hnedá₃ a prítomnosť niektorých nečistôt.

Vyššie uvedené sa týka účasti SO₃ v H₂S₂O₇; to znamená molekulu H₂SW₄ reaguje s jedným zo SO₃ za vzniku kyseliny sírovej. Byť potom takto, H₂S₂O₇ môže byť tiež zapísaný ako H₂SW₄· SO₃.

index

• 1 Štruktúra kyseliny sírovej
• 2 Vlastnosti
  • 2.1 Reakcia dehydratácie cukrov
• 3 Nomenklatúra
• 4 Použitie
  • 4.1 Kyselina sírová
  • 4.2 Syntéza 100% kyseliny sírovej
  • 4.3 Sulfonácia
• 5 Referencie

Štruktúra kyseliny sírovej

Nad vami máte štruktúru H₂S₂O₇ v modeli guličiek a tyčí. Na prvý pohľad si všimnite symetriu molekuly: ľavá strana kyslíkového mostíka je identická doprava. Z tohto pohľadu môže byť štruktúra opísaná vzorcom HO₃bla₃H.

Na oboch koncoch je každá hydroxylová skupina, ktorej vodík, indukčným účinkom všetkých týchto atómov kyslíka, zvyšuje svoj pozitívny čiastočný náboj; a následne kyselina disulfurová má kyslosť ešte silnejšiu ako kyselina sírová.

Molekula môže byť zapísaná ako H₂SW₄· SO₃. Toto však viac poukazuje na zloženie oleu než na štruktúru molekuly.

Ak sa však k H pridá molekula vody₂S₂O₇, uvoľnia sa dve molekuly H₂SW₄:

H₂S₂O₇ + H₂O <=> 2H₂SW₄

Váha sa môže pohybovať doľava: k tvorbe H₂S₂O₇ od H₂SW₄ ak sa dodáva teplo. Z tohto dôvodu je H₂S₂O₇ je tiež známa ako kyselina pyrosulfurová; pretože sa môže vytvoriť po zahriatí kyseliny sírovej.

Tiež, ako je uvedené na začiatku, H₂S₂O₇ je tvorený priamou kombináciou H₂SW₄ a SO₃:

SW₃ + H₂SW₄ <=> H₂S₂O₇

vlastnosti

Vlastnosti kyseliny disulfurovej nie sú veľmi dobre definované, pretože je extrémne ťažké izolovať sa čisto od oleu.

Je potrebné pripomenúť, že v oleme môžu byť iné zlúčeniny so vzorcom H₂SW₄· XSO₃, kde v závislosti od hodnoty x môže mať dokonca polymérnu štruktúru.

Jeden spôsob, ako si predstaviť, je predstaviť si, že horná štruktúra H₂S₂O₇ sa viac predlžuje o viac SO jednotiek₃ a kyslíkové mostíky.

V takmer čistom stave pozostáva z nestabilnej kryštalickej pevnej látky (fajčiar), ktorá sa topí pri 36 ° C. Tento bod topenia sa však môže meniť v závislosti od skutočného zloženia.

Kyselina disulfurová môže tvoriť takzvané disulfátové soli (alebo pyrosulfáty). Napríklad, ak reaguje s hydroxidom draselným, vytvára pyrosulfát draselný, K₂S₂O₇.

Okrem toho sa dá povedať, že má molekulovú hmotnosť 178 g / mol a dva ekvivalenty kyseliny (2 Hióny).⁺ ktoré možno neutralizovať silnou bázou).

Dehydratačná reakcia cukrov

S touto zlúčeninou vo forme oleum sa môže uskutočniť zvláštna reakcia: transformácia kocky cukru na uhlíkové bloky.

H₂S₂O₇ reaguje s cukrami, ktoré eliminujú všetky jeho OH skupiny vo forme vody, čo podporuje nové spojenia medzi atómami uhlíka; odbory, ktoré končia pôvodným čiernym uhlíkom.

názvoslovie

Kyselina disulfurová sa považuje za anhydrid kyseliny sírovej; to znamená, že stráca molekulu vodného produktu kondenzácie medzi dvoma molekulami kyseliny. S toľkými možnými názvami pre túto zlúčeninu, názvoslovie IUPAC jednoducho odporúča, aby kyselina disulfurová.

Pojem „pyro“ sa vzťahuje výlučne na pojem, ktorý vzniká ako produkt aplikácie tepla. IUPAC neodporúča tento názov pre H₂S₂O₇; ale dnes ho mnohí chemici používajú.

Koniec -ico zostáva nezmenený, pretože atóm síry naďalej udržuje valenciu +6. Môže sa napríklad vypočítať nasledujúcou aritmetickou operáciou:

2H + 2S + 7O = 0

2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0

S = 6

aplikácie

Skladuje kyselinu sírovú

Kyselina disulfurová, ktorá je schopná tuhnúť ako oleum, je schopná rozpustiť a bezpečnejšie skladovať kyselinu sírovú. Je to preto, že SO₃ úniky vytvárajú nezničiteľnú "hmlu", ktorá je oveľa rozpustnejšia v H₂SW₄ ako vo vode. Ak chcete získať H₂SW₄, stačilo by pridať vodu do oleumu:

H₂S₂O₇ + H₂O <=> 2H₂SW₄

Syntéza 100% kyseliny sírovej

Z predchádzajúcej rovnice H₂SW₄ zriedi sa v pridanej vode. Napríklad, ak máte vodný roztok H₂SW₄, kde SO₃ má tendenciu unikať a predstavuje riziko pre pracovníkov, keď pridáva oleum do roztoku, ktorý reaguje s vodou tvoriacou viac kyseliny sírovej; to znamená zvýšenie koncentrácie.

Ak zostane nejaká voda, pridá sa viac SO₃, ktorý reaguje s H₂SW₄ na výrobu viac kyseliny disulfurovej alebo oleum a potom sa opäť hydratuje "sušením" H₂SW₄. Postup sa opakuje dostatočne dlho na získanie kyseliny sírovej v koncentrácii 100%..

Podobný postup sa používa na získanie 100% kyseliny dusičnej. Podobne sa používa na dehydratáciu iných chemických látok používaných na výrobu výbušnín.

sulfonation

Používa sa na sulfonáciu štruktúr, ako sú farbivá; to znamená pridanie -SO skupín₃H, ktorý pri strate jeho kyselinového protónu môže byť ukotvený k polymérnemu textilnému vláknu.

Na druhej strane sa na dosiahnutie druhej nitrácie použije kyslosť oleum (pridajte skupiny -NO₂) na aromatické kruhy.

referencie

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chémia (štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Kyselina sírová. Zdroj: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2019). Kyselina pyrosulfurová. Zdroj: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee a Kwang S. Kim. (2015). Kyselina disulfurová disociovaná dvoma molekulami vody: ab initio a výpočty funkčnej teórie hustoty. Chem., Chem., Phys., 2015, 17, 28556
5. Proti Costa Health Services. (N. D.). Oleum / oxid sírový: chemický informačný list. [PDF]. Zdroj: cchealth.org