Struktura, właściwości, nazewnictwo i zastosowania kwasu siarkowego

3539
Philip Kelley

Plik kwas disiarkowy jest jednym z wielu oksokwasów siarki, którego wzór chemiczny to H.dwaSdwaLUB7. Wzór wyraźnie stwierdza, że ​​istnieją dwa atomy siarki i jak sama nazwa wskazuje, muszą istnieć dwie cząsteczki Hdwapołudniowy zachód4 tylko jeden; jednak istnieje siedem atomów tlenu zamiast ośmiu, więc siarka musi mieć trzy.

Kwas ten jest uważany za jeden z głównych składników oleum (lub dymiącego kwasu siarkowego), który jest „gęstą” formą kwasu siarkowego. Taka jest jego przewaga, że ​​niektórzy uważają oleum za synonim kwasu disiarkowego; który jest również znany pod tradycyjną nazwą kwasu pirosiarkowego.

Oleum. Źródło: W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], za Wikimedia Commons

Zdjęcie przedstawia pojemnik z oleum, w którym znajduje się trójtlenek siarki, SO3, o 20%. Substancja ta charakteryzuje się oleistą i bezbarwną; chociaż może zmienić kolor na żółtawy lub brązowy w zależności od stężenia SO3 i obecność niektórych zanieczyszczeń.

Powyższe dotyczy udziału pisemnego zgłoszenia zastrzeżeń3 w HdwaSdwaLUB7; to znaczy cząsteczkę H.dwapołudniowy zachód4 reagować z SO3 tworząc kwas disiarkowy. W takim przypadku HdwaSdwaLUB7 można również zapisać jako H.dwapołudniowy zachód4·POŁUDNIOWY ZACHÓD3.

Indeks artykułów

  • 1 Struktura kwasu disiarkowego
  • 2 Właściwości
    • 2.1 Reakcja odwodnienia cukru
  • 3 Nazewnictwo
  • 4 Zastosowania
    • 4.1 Przechowuje kwas siarkowy
    • 4.2 Synteza 100% kwasu siarkowego
    • 4.3 Sulfonowanie
  • 5 Referencje

Struktura kwasu disiarkowego

Cząsteczka H2S2O7. Fontanna:. Jynto (więcej od tego użytkownika) [CC0], z Wikimedia Commons

Powyżej jest struktura H.dwaSdwaLUB7 w modelu kul i prętów. Na pierwszy rzut oka zwróć uwagę na symetrię cząsteczki: lewa strona mostka tlenowego jest identyczna z prawą. Z tej perspektywy strukturę można opisać wzorem HO3TAK SOBIE3H..

Na obu końcach znajduje się każda grupa hydroksylowa, której wodór, przez indukcyjne działanie wszystkich tych atomów tlenu, zwiększa swój dodatni ładunek cząstkowy; w konsekwencji kwas disiarkowy ma jeszcze silniejszą kwasowość niż kwas siarkowy.

Cząsteczkę można zapisać jako H.dwapołudniowy zachód4·POŁUDNIOWY ZACHÓD3. Jednak odnosi się to bardziej do składu oleum niż do struktury cząsteczki..

Jeśli jednak do H. dodana zostanie cząsteczka wodydwaSdwaLUB7, zostaną uwolnione dwie cząsteczki Hdwapołudniowy zachód4:

H.dwaSdwaLUB7 + H.dwaLUB <=> 2Hdwapołudniowy zachód4

Równowaga może przesunąć się w lewo: do tworzenia się H.dwaSdwaLUB7 od H.dwapołudniowy zachód4 jeśli jest do niego dostarczane ciepło. Z tego powodu w HdwaSdwaLUB7 jest również znany jako kwas pirosiarkowy; ponieważ może powstać po podgrzaniu kwasu siarkowego.

Ponadto, jak wspomniano na początku, HdwaSdwaLUB7 jest utworzony przez bezpośrednie połączenie H.dwapołudniowy zachód4 A więc3:

południowy zachód3 + H.dwapołudniowy zachód4 <=> H.dwaSdwaLUB7

Nieruchomości

Właściwości kwasu disiarkowego nie są zbyt dobrze określone, ponieważ niezwykle trudno jest go wyodrębnić wyłącznie z oleum.

Należy pamiętać, że w oleum mogą występować inne związki o wzorach H.dwapołudniowy zachód4XSO3, gdzie w zależności od wartości x można nawet mieć struktury polimerowe.

Jednym ze sposobów wizualizacji tego jest wyobrażenie sobie, że górna struktura H.dwaSdwaLUB7 staje się bardziej wydłużony o więcej jednostek SO3 i mostki tlenowe.

W prawie czystym stanie składa się z niestabilnego (dymiącego) krystalicznego ciała stałego, które topi się w temperaturze 36ºC. Jednak ta temperatura topnienia może się różnić w zależności od rzeczywistego składu..

Kwas siarkowy może tworzyć tak zwane sole disiarczanowe (lub pirosiarczanowe). Na przykład, jeśli reaguje z wodorotlenkiem potasu, tworzy pirosiarczan potasu, KdwaSdwaLUB7.

Ponadto można skomentować, że ma masę cząsteczkową 178 g / mol i dwa równoważniki kwasowe (2 jony H+ które można zneutralizować mocną zasadą).

Reakcja odwodnienia cukru

Z tym związkiem w postaci oleum można przeprowadzić ciekawą reakcję: przekształcenie kostek cukru w ​​bloki węglowe.

HdwaSdwaLUB7 reaguje z cukrami eliminując wszystkie ich grupy OH w postaci wody, co sprzyja nowym wiązaniom między atomami węgla; połączenia, które w końcu powodują powstawanie sadzy.

Nomenklatura

Kwas siarkowy jest uważany za bezwodnik kwasu siarkowego; to znaczy traci cząsteczkę wody w wyniku kondensacji między dwiema cząsteczkami kwasu. Biorąc pod uwagę tak wiele możliwych nazw tego związku, nomenklatura IUPAC po prostu zaleca kwas disiarkowy..

Termin „pirotechnika” odnosi się wyłącznie do tego, który powstał jako produkt zastosowania ciepła. IUPAC nie zaleca tej nazwy dla H.dwaSdwaLUB7; ale jest nadal używany przez wielu chemików.

Końcówka -ico pozostaje niezmieniona, ponieważ atom siarki nadal utrzymuje wartościowość +6. Na przykład można go obliczyć za pomocą następującej operacji arytmetycznej:

2H + 2S + 7O = 0

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

S = 6

Aplikacje

Przechowuje kwas siarkowy

Kwas siarkowy, ze względu na swoje właściwości zestalania się jak oleum, jest w stanie bezpieczniej rozpuszczać i przechowywać kwas siarkowy. Dzieje się tak, ponieważ system operacyjny3 ucieka tworząc niemożliwą do oddychania „mgłę”, która jest znacznie lepiej rozpuszczalna w H.dwapołudniowy zachód4 niż w wodzie. Aby uzyskać H.dwapołudniowy zachód4, wystarczyłoby dodać wody do oleum:

H.dwaSdwaLUB7 + H.dwaLUB <=> 2Hdwapołudniowy zachód4

100% synteza kwasu siarkowego

Z powyższego równania Hdwapołudniowy zachód4 jest rozcieńczany w dodanej wodzie. Na przykład, jeśli masz wodny roztwór H.dwapołudniowy zachód4, gdzie SO3 Ma tendencję do ucieczki i stanowi zagrożenie dla pracowników. Po dodaniu oleum do roztworu reaguje z wodą, tworząc więcej kwasu siarkowego. to znaczy zwiększając swoją koncentrację.

Jeśli pozostanie trochę wody, dodaje się więcej SO3, który reaguje z H.dwapołudniowy zachód4 aby wyprodukować więcej kwasu disiarkowego lub oleum, a następnie jest on ponownie uwadniany przez „suszenie” Hdwapołudniowy zachód4. Proces powtarza się wystarczająco dużo razy, aby uzyskać kwas siarkowy o stężeniu 100%.

Podobny proces stosuje się do uzyskania 100% kwasu azotowego. Podobnie był używany do odwadniania innych substancji chemicznych używanych do produkcji materiałów wybuchowych..

Sulfonowanie

Służy do sulfonianu struktur, takich jak barwniki; to znaczy dodaj grupy -SO3H, który tracąc swój kwasowy proton może zakotwiczyć się w polimerze włókna tekstylnego.

Z drugiej strony kwasowość oleum jest wykorzystywana do uzyskania drugiego nitrowania (dodaj grupy -NOdwa) do aromatycznych pierścieni.

Bibliografia

  1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (czwarta edycja). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2018). Kwas siarkowy. Odzyskane z: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2019). Kwas pirosiarkowy. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee i Kwang S. Kim. (2015). Kwas siarkowy dysocjowany przez dwie cząsteczki wody: obliczenia ab initio i teorii funkcjonału gęstości. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
  5. Usługi zdrowotne Contra Costa. (s.f.). Oleum / trójtlenek siarki: zestawienie informacji chemicznych. [PDF]. Odzyskany z: cchealth.org

Jeszcze bez komentarzy