Štruktúra kyseliny sírovej, vlastnosti, názvoslovie, použitia



  kyselina sírová "Kyselina sírová" je oxacid, ktorý vzniká rozpúšťaním oxidu siričitého, SO2, vo vode Je to slabá a nestabilná anorganická kyselina, ktorá nebola detegovaná v roztoku, pretože reakcia jej tvorby je reverzibilná a kyselina sa rýchlo rozkladá v reaktantoch, ktoré ju produkujú (SO2 a H2O).

Molekula kyseliny sírovej sa zistila len v plynnej fáze. Konjugovanými bázami tejto kyseliny sú bežné anióny vo forme siričitanov a bisulfitov.

Ramanovo spektrum SO roztokov2 ukazuje len signály spôsobené molekulou SO2 a bisulfitový ión, HSO3-, v súlade s nasledujúcou rovnováhou: \ t

SW2    +  H2O    <=> HSO3-     +       H+

To znamená, že prostredníctvom Ramanovho spektra nie je možné zistiť prítomnosť kyseliny sírovej v roztoku oxidu siričitého vo vode.

Keď je vystavený atmosfére, rýchlo sa premení na kyselinu sírovú. Kyselina sírová sa redukuje na sírovodík pôsobením zriedenej kyseliny sírovej a zinku.

Pokus o koncentráciu roztoku SO2 Odparením vody, aby sa získala kyselina sírová bez vody, nevzniká žiadny výsledok, pretože kyselina sa rýchlo rozkladá (reverzná reakcia pri tvorbe), takže kyselina nemôže byť izolovaná.

index

  • 1 Prírodná tvorba
  • 2 Štruktúra
    • 2.1 Izolovaná molekula
    • 2.2 Molekula obklopená vodou
    • 2,3 S02-nH20
  • 3 Fyzikálne a chemické vlastnosti
    • 3.1 Molekulárny vzorec
    • 3.2 Molekulová hmotnosť
    • 3.3 Fyzický vzhľad
    • 3.4 Hustota
    • 3.5 Hustota pár
    • 3.6 Korozívnosť
    • 3.7 Rozpustnosť vo vode
    • 3.8 Citlivosť
    • 3.9 Stabilita
    • 3.10 Konštanta kyslosti (Ka)
    • 3,11 pKa
    • 3,12 pH
    • 3.13 Bod vzplanutia
    • 3.14 Rozklad
  • 4 Nomenklatúra
  • 5 Syntéza
  • 6 Použitie
    • 6.1 Na drevo
    • 6.2 Dezinfekčný a bieliaci prostriedok
    • 6.3 Konzervačné činidlo
    • 6.4 Iné použitia
  • 7 Referencie

Prírodná tvorba

Kyselina sírová sa v prírode vytvára kombináciou oxidu siričitého, produktu aktivity veľkých tovární, s atmosférickou vodou. Z tohto dôvodu sa považuje za prechodný produkt kyslého dažďa, ktorý spôsobuje veľké škody na poľnohospodárstve a životnom prostredí.

Jeho kyslá forma nie je v prírode použiteľná, ale obvykle sa pripravuje vo svojich sodných, draselných, sulfitových a bisulfitových soliach.

Sulfit sa vytvára endogénne v tele ako dôsledok metabolizmu aminokyselín obsahujúcich síru. Podobne sa vyrába sulfit ako produkt fermentácie potravín a nápojov. Síričitan je alergén, neurotoxický a metabotoxický. Je metabolizovaný enzýmom sulfit oxidázy, ktorý ho premieňa na sulfát, neškodnú zlúčeninu.

štruktúra

Izolovaná molekula

Štruktúru izolovanej molekuly kyseliny sírovej v plynnom stave je možné vidieť na obrázku. Žltá guľa v strede zodpovedá atómu síry, červené k atómom kyslíka a biele k atómom vodíka. Jej molekulárna geometria okolo atómu S je trigonálna pyramída, pričom O atómy čerpajú bázu.

Potom, v plynnom stave, molekuly H2SW3 môže byť považovaný za drobné trigonálne pyramídy plávajúce vo vzduchu, za predpokladu, že je dostatočne stabilný, aby vydržal nejaký čas bez toho, aby reagoval.

Štruktúra objasňuje, kde pochádzajú dva kyslé vodíky: hydroxylové skupiny viazané na síru, HO-SO-OH. Preto pre túto zlúčeninu nie je správne predpokladať, že jeden z kyslých protónov, H+, sa uvoľňuje z atómu síry, H-SO2(OH).

Dve skupiny OH umožňujú, aby kyselina sírová interagovala prostredníctvom vodíkových väzieb a navyše kyslík S = 0 väzby je akceptor vodíka, ktorý konvertuje H2SW3 ako dobrý darca, tak akceptor takýchto mostov.

Podľa vyššie uvedeného, ​​H2SW3 by mali byť schopné kondenzovať v kvapaline, rovnako ako kyselina sírová,2SW4. To však nie je tento prípad.

Molekula obklopená vodou

Doteraz nebolo možné získať bezvodú kyselinu sírovú, to znamená H2SW3(L); zatiaľ čo H2SW4(ac), po dehydratácii sa transformuje na svoju bezvodú formu H2SW4(l), čo je hustá a viskózna kvapalina.

Za predpokladu, že molekula H2SW3 zostáva nezmenený, potom sa bude môcť vo veľkej miere rozpustiť vo vode. Interakcie, ktoré by sa riadili v uvedených vodných roztokoch, by boli opäť vodíkové mostíky; boli by však aj elektrostatické interakcie vyplývajúce z rovnováhy hydrolýzy:

H2SW3(ac) + H2O (l) <=> HSO3-(ac) + H3O+(Aq)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SW32-(ac) + H3O+

Siričitanový ión, SO32- bola by to rovnaká molekula, ale bez bielych guličiek; a hydrogénsiričitanový (alebo bisulfitový) ión, HSO3-, si zachováva bielu guľu. Nekonečnosti solí môžu vznikať z oboch aniónov, niektoré sú nestabilnejšie ako iné.

V skutočnosti sa potvrdilo, že extrémne malá časť roztokov pozostáva z H2SW3; to znamená, že molekula nie je taká, ktorá interaguje priamo s molekulami vody. Dôvodom je to, že trpí rozkladom vznikajúcim SO2 a H2Alebo, čo je termodynamicky zvýhodnené.

SW2∙nH2O

Skutočná štruktúra kyseliny sírovej pozostáva z molekuly oxidu siričitého obklopeného guľou vody, ktorá sa skladá z n molekúl.

Takže oznámenie o námietkach2, ktorého štruktúra je uhlová (typ bumerangu), vedľa jej vodnej gule, je zodpovedná za kyslé protóny, ktoré charakterizujú kyslosť:

SW2H nH20 (ac) + H2O (l) <=> H3O+(ac) + HSO3-(ac) + nH2O (l)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SW32-(ac) + H3O+

Okrem tohto zostatku existuje aj bilancia rozpustnosti pre SO2, ktorej molekula môže unikať z vody do plynnej fázy:

SW2(G) <=> SW2(Aq)

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Molekulový vzorec

H2SW3

Molekulová hmotnosť

82,073 g / mol.

Fyzický vzhľad

Je to bezfarebná kvapalina s korenistým zápachom síry.

hustota

1,03 g / ml.

Hustota pár

2.3 (vo vzťahu k vzduchu, ktorý sa berie ako 1)

leptanie

Je korozívna pre kovy a tkaniny.

Rozpustnosť vo vode

Miešateľný s vodou.

citlivosť

Je citlivý na vzduch.

stabilita

Stabilný, ale nekompatibilný so silnými bázami.

Konštanta kyslosti (Ka)

1,54 x 10-2

pKa

1.81

pH

1,5 na stupnici pH.

Bod zapálenia

Nehorľavý.

rozklad

Keď sa zahriata kyselina sírová môže rozkladať, emituje toxický dym oxidu síry.

názvoslovie

Síra má tieto hodnoty: ± 2, +4 a +6. Zo vzorca H2SW3, môže sa vypočítať, akú valenciu alebo oxidačné číslo má síra v zlúčenine. Na to stačí vyriešiť algebraický súčet:

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

Keďže ide o neutrálnu zlúčeninu, súčet nábojov atómov, ktoré ju tvoria, musí byť 0. Ak riešime v pre vyššie uvedenú rovnicu, máme:

v = (6-2) / 1

V sa teda rovná +4. To znamená, že síra sa podieľa na svojej druhej valencii a podľa tradičnej nomenklatúry sa k názvu musí pridať prípona -oso. Z tohto dôvodu H2SW3 je známa ako kyselina sírovámedveď.

Ďalším rýchlym spôsobom na určenie tejto valencie je porovnanie H2SW3 s H2SW4. V H2SW4 síra má valenciu +6, takže ak sa O odstráni, valencia klesne na +4; a ak je odstránená iná, valencia klesá na +2 (čo by bolo v prípade kyseliny čkaniesíramedveď, H2SW2).

Hoci menej známe, na H2SW3 môže sa tiež nazývať trioxosulfurová kyselina (IV) podľa nomenklatúry zásob.

syntéza

Technicky sa tvorí spaľovaním síry za vzniku oxidu siričitého. Potom sa rozpustí vo vode za vzniku kyseliny sírovej. Reakcia je však reverzibilná a kyselina sa rýchlo rozkladá späť na reaktanty.

Toto je vysvetlenie, prečo sa kyselina sírová nenachádza vo vodnom roztoku (ako je uvedené v časti o jej chemickej štruktúre)..

aplikácie

Všeobecne platí, že použitie a použitie kyseliny sírovej, pretože jej prítomnosť nie je možné zistiť, sa týka použitia a použitia roztokov oxidu siričitého a zásad a solí kyseliny..

V dreve

Pri sulfitovom procese sa drevná buničina vyrába vo forme takmer čistých celulózových vlákien. Niekoľko solí kyseliny sírovej sa používa na extrakciu lignínu z drevných štiepok pomocou vysokotlakových nádob nazývaných digistory..

Soli používané v procese získavania buničiny z dreva sú siričitany (SO32-) alebo bisulfitu (HSO)3-), v závislosti od pH. Protiiónom môže byť Na+, Ca2+, K+ alebo NH4+.

Dezinfekčné a bieliace činidlo

-Kyselina sírová sa používa ako dezinfekčný prostriedok. Používa sa tiež ako mierne bieliace činidlo, najmä pre materiály citlivé na chlór. Okrem toho sa používa ako zubné bielidlo a potravinárske aditívum.

-Je zložkou rôznych kozmetických prípravkov pre starostlivosť o pleť a bol použitý ako pesticídny prvok pri eliminácii potkanov. Eliminuje škvrny spôsobené vínom alebo ovocím v rôznych tkaninách.

-Slúži ako antiseptikum, ktoré je účinné pri prevencii infekcií kože. V niektorých okamihoch sa používala na dezinfekciu lodí, vecí chorých obetí epidémií atď..

Konzervačné činidlo

Kyselina sírová sa používa ako konzervačná látka na ovocie a zeleninu a na zabránenie kvaseniu nápojov, ako je víno a pivo, ktoré sú antioxidačnými, antibakteriálnymi a fungicídnymi prvkami..

Iné použitia

-Kyselina sírová sa používa pri syntéze liekov a chemických produktov; pri výrobe vína a piva; rafinácia ropných produktov; a používa sa ako analytické činidlo.

-Bisulfit reaguje s pyrimidínovými nukleozidmi a je pridaný k dvojitej väzbe medzi polohou 5 a 6 pyrimidínu, modifikujúc väzbu. Transformácia bisulfitu sa používa na testovanie sekundárnych alebo vyšších štruktúr polynukleotidov.

referencie

  1. Wikipedia. (2018). Kyselina sírová. Zdroj: en.wikipedia.org
  2. Nomenklatúra kyselín. [PDF]. Zdroj: 2.chemistry.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002). O stabilite kyseliny sírovej (H. \ T2SW3) a jeho Dimer. Chem. Eur. J. 2002 8, No.24.
  4. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chémia (Štvrté vydanie, Strana 393). Mc Graw Hill.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). Formulácia anorganickej chémie. [PDF]. Zdroj: ugr.es
  6. PubChem. (2018). Kyselina sírová. Zdroj: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Steven S. Zumdahl. (15. augusta 2008). Kyslíkatých. Encyclopædia Britannica. Zdroj: britannica.com