4.doc

Sumpor. Vodonik sulfid, sulfidi, hidrosulfidi. Oksidi sumpora (IV) i (VI). Sumporne i sumporne kiseline i njihove soli. Esteri sumporne kiseline. Natrijum tiosulfat

4.1. Sumpor

Sumpor je jedan od rijetkih hemijskih elemenata koji ljudi koriste nekoliko milenijuma. Rasprostranjen je u prirodi i nalazi se iu slobodnom stanju (samorodni sumpor) i u spojevima. Minerali koji sadrže sumpor mogu se podijeliti u dvije grupe - sulfidi (piriti, sjaji, blende) i sulfati. Prirodni sumpor se u velikim količinama nalazi u Italiji (ostrvo Sicilija) i SAD. U ZND postoje nalazišta prirodnog sumpora u regionu Volge, u državama centralne Azije, na Krimu i drugim područjima.

U minerale prve grupe spadaju olovni sjaj PbS, bakarni sjaj Cu 2 S, srebrni sjaj - Ag 2 S, mešavina cinka - ZnS, mešavina kadmijuma - CdS, pirit ili gvožđe pirit - FeS 2, halkopirit - CuFeS 2, cinobar - HgS.

U minerale druge grupe spadaju gips CaSO 4 2H 2 O, mirabilit (Glauberova so) - Na 2 SO 4 10H 2 O, kizerit - MgSO 4 H 2 O.

Sumpor se nalazi u tijelima životinja i biljaka, jer je dio proteinskih molekula. Organska jedinjenja sumpor se nalazi u ulju.

Potvrda

1. Prilikom dobijanja sumpora iz prirodnih jedinjenja, na primer iz sumpornih pirita, on se zagreva na visoke temperature. Sumporni pirit se razlaže i formira željezo (II) sulfid i sumpor:

2. Sumpor se može dobiti oksidacijom sumporovodika uz nedostatak kiseonika prema reakciji:

2H 2 S+O 2 =2S+2H 2 O

3. Trenutno je uobičajeno dobivanje sumpora redukcijom sumpor-dioksida SO2 ugljikom – nusproizvodom pri topljenju metala iz sumpornih ruda:

SO 2 +C = CO 2 +S

4. Izduvni plinovi metalurških i koksnih peći sadrže mješavinu sumpordioksida i vodonik sulfida. Ova smjesa se propušta na visokoj temperaturi preko katalizatora:

H 2 S+SO 2 =2H 2 O+3S

^ Fizička svojstva

Sumpor je tvrda, krhka, limun žuta tvar. Praktično je nerastvorljiv u vodi, ali je vrlo topljiv u ugljičnom disulfidu CS 2 anilinu i nekim drugim rastvaračima.

Slabo provodi toplinu i električnu energiju. Sumpor formira nekoliko alotropskih modifikacija:

1 . ^ Rombični sumpor (najstabilniji), kristali imaju oblik oktaedra.

Zagrijavanjem sumpora mijenja se njegova boja i viskoznost: prvo nastaje svijetložuta, a zatim s porastom temperature potamni i postaje toliko viskozna da ne istječe iz epruvete; daljnjim zagrijavanjem viskoznost opada. ponovo, a na 444,6 °C sumpor ključa.

2. ^ Monoklinski sumpor - modifikacija u obliku tamno žutih igličastih kristala, dobijenih polaganim hlađenjem rastopljenog sumpora.

3. Plastični sumpor nastaje ako se u njega ulije sumpor zagrijan do ključanja hladnom vodom. Lako se rasteže poput gume (vidi sl. 19).

Prirodni sumpor se sastoji od mješavine četiri stabilna izotopa: 32 16 S, 33 16 S, 34 16 S, 36 16 S.

^ Hemijska svojstva

Atom sumpora, koji ima nepotpuni vanjski energetski nivo, može dodati dva elektrona i pokazati stepen

Oksidacija -2. Ovaj stepen oksidacije sumpor pokazuje u jedinjenjima sa metalima i vodonikom (Na 2 S, H 2 S). Kada se elektroni predaju ili povlače atomu elektronegativnijeg elementa, oksidacijsko stanje sumpora može biti +2, +4, +6.

Na hladnoći je sumpor relativno inertan, ali sa povećanjem temperature njegova reaktivnost raste. 1. Sa metalima, sumpor pokazuje oksidirajuća svojstva. Ove reakcije proizvode sulfide (ne reagiraju sa zlatom, platinom i iridijumom): Fe+S=FeS

2. U normalnim uslovima, sumpor ne stupa u interakciju sa vodonikom, ali na 150-200°C dolazi do reverzibilne reakcije:

3. U reakcijama sa metalima i vodonikom, sumpor se ponaša kao tipičan oksidant, au prisustvu jakih oksidacionih agenasa ispoljava redukciona svojstva.

S+3F 2 =SF 6 (ne reaguje sa jodom)

4. Sagorevanje sumpora u kiseoniku se dešava na 280°C, a u vazduhu na 360°C. Ovo proizvodi mješavinu SO 2 i SO 3:

S+O 2 =SO 2 2S+3O 2 =2SO 3

5. Kada se zagrije bez pristupa zraka, sumpor se direktno spaja sa fosforom i ugljikom, pokazujući oksidirajuća svojstva:

2P+3S=P 2 S 3 2S + C = CS 2

6. Prilikom interakcije sa složenim supstancama, sumpor se uglavnom ponaša kao redukciono sredstvo:

7. Sumpor je sposoban za reakcije disproporcije. Dakle, kada se sumporni prah prokuva sa alkalijama, nastaju sulfiti i sulfidi:

Aplikacija

Sumpor se široko koristi u industriji i poljoprivredi. Otprilike polovina njegove proizvodnje se koristi za proizvodnju sumporne kiseline. Sumpor se koristi za vulkanizaciju gume: u ovom slučaju guma se pretvara u gumu.

U obliku sumporne boje (fini prah), sumpor se koristi za suzbijanje bolesti vinograda i pamuka. Koristi se za proizvodnju baruta, šibica i blistavih jedinjenja. U medicini se za liječenje kožnih bolesti pripremaju sumporne masti.

4.2. Vodonik sulfid, sulfidi, hidrosulfidi

Vodonik sulfid je analog vode. Njegova elektronska formula

To pokazuje u obrazovanju H-S-H veze uključena su dva p-elektrona vanjskog nivoa atoma sumpora. Molekul H 2 S ima ugaoni oblik, tako da je polarni.

^ Biti u prirodi

Sumporovodik se prirodno nalazi u vulkanskim plinovima i u vodama nekih mineralnih izvora, na primjer Pjatigorsk, Matsesta. Nastaje tokom raspadanja organskih supstanci koje sadrže sumpor raznih životinjskih i biljnih ostataka. Ovo objašnjava karakteristiku smrad kanalizacija, septičke jame i deponije smeća.

Potvrda

1. Vodonik sulfid se može dobiti direktnim kombinovanjem sumpora sa vodonikom kada se zagreje:

2. Ali obično se dobija djelovanjem razrijeđene hlorovodonične ili sumporne kiseline na željezo (III) sulfid:

2HCl+FeS=FeCl 2 +H 2 S 2H + +FeS=Fe 2+ +H 2 S Ova reakcija se često izvodi u Kipp aparatu.

^ Fizička svojstva

U normalnim uslovima, sumporovodik je bezbojni gas sa jakim, karakterističnim mirisom pokvarenih jaja. Veoma otrovan, kada se udiše vezuje se za hemoglobin, izazivajući paralizu, koja je često

Što vodi u smrt. U malim koncentracijama je manje opasan. S njim je potrebno raditi u dimnjacima ili sa hermetički zatvorenim uređajima. Dozvoljeni sadržaj H 2 S u industrijskim prostorijama je 0,01 mg po 1 litru vazduha.

Vodonik sulfid je relativno rastvorljiv u vodi (na 20°C, 2,5 zapremine sumporovodika rastvoreno u 1 zapremini vode).

Otopina sumporovodika u vodi naziva se sumporovodikova voda ili sulfidna kiselina (pokazuje svojstva slabe kiseline).

^ Hemijska svojstva

1, Kada se jako zagrije, sumporovodik se gotovo potpuno razgrađuje u sumpor i vodonik.

2. Plin vodonik sulfid gori u zraku s plavim plamenom da nastane sumporov oksid (IV) i voda:

2H 2 S+3O 2 =2SO 2 +2H 2 O

Sa nedostatkom kiseonika nastaju sumpor i voda: 2H 2 S + O 2 = 2S + 2H 2 O

3. Vodonik sulfid je prilično jak redukcijski agens. Ovo njegovo važno hemijsko svojstvo može se objasniti na sledeći način. U rastvoru, H2S relativno lako predaje elektrone molekulama kiseonika u vazduhu:

U ovom slučaju, kisik u zraku oksidira sumporovodik u sumpor, što čini sumporovodičnu vodu zamućenom:

2H 2 S+O 2 =2S+2H 2 O

Ovo takođe objašnjava činjenicu da se sumporovodik ne akumulira u velikim količinama u prirodi tokom raspadanja organskih materija – kiseonik u vazduhu ga oksidira u slobodni sumpor.

4, Vodonik sulfid snažno reagira s otopinama halogena, na primjer:

H 2 S+I 2 =2HI+S Oslobađa se sumpor i rastvor joda menja boju.

5. Razni oksidanti snažno reaguju sa vodonik sulfidom: djelovanjem dušične kiseline nastaje slobodni sumpor.

6. Rastvor sumporovodika ima kiselu reakciju zbog disocijacije:

H 2 SN + +HS - HS - H + +S -2

Obično prevladava prva faza. To je vrlo slaba kiselina: slabija od ugljične kiseline, koja obično istiskuje H 2 S iz sulfida.

Sulfidi i hidrosulfidi

Sumporovodikova kiselina, kao dvobazna kiselina, tvori dvije serije soli:

Srednji - sulfidi (Na 2 S);

Kiseli - hidrosulfidi (NaHS).

Ove soli se mogu dobiti: - reakcijom hidroksida sa vodonik sulfidom: 2NaOH+H 2 S=Na 2 S+2H 2 O

Direktna interakcija sumpora sa metalima:

Reakcija razmjene soli sa H 2 S ili između soli:

Pb(NO 3) 2 +Na 2 S=PbS+2NaNO 3

CuSO 4 +H 2 S=CuS+H 2 SO 4 Cu 2+ +H 2 S=CuS+2H +

Hidrosulfidi su skoro svi visoko rastvorljivi u vodi.

Sulfidi alkalnih i zemnoalkalnih metala su takođe lako rastvorljivi u vodi i bezbojni.

Sulfidi teških metala su praktično nerastvorljivi ili slabo rastvorljivi u vodi (FeS, MnS, ZnS); neki od njih se ne rastvaraju u razrijeđenim kiselinama (CuS, PbS, HgS).

Kao soli slabe kiseline, sulfidi u vodenim rastvorima su visoko hidrolizovani. Na primjer, sulfidi alkalnih metala imaju alkalnu reakciju kada su otopljeni u vodi:

Na 2 S+NNNaHS+NaOH

Svi sulfidi, kao i sam vodonik sulfid, energetski su redukcioni agensi:

3PbS -2 +8HN +5 O 3 (razrijeđeno) =3PbS +6 O 4 +4H 2 O+8N +2 O

Neki sulfidi imaju karakterističnu boju: CuS i PbS - crna, CdS - žuta, ZnS - bijela, MnS - ružičasta, SnS - smeđa, Al 2 S 3 - narandžasta. Zasnovano na različitoj rastvorljivosti sulfida i različitim bojama mnogih od njih kvalitativna analiza katjoni.

^ 4.3. Sumpor(IV) oksid i sumporna kiselina

Sumporov (IV) oksid ili sumpordioksid je bezbojni gas u normalnim uslovima sa oštrim zagušljiv miris. Kada se ohladi na -10°C, pretvara se u bezbojnu tečnost.

Potvrda

1. U laboratorijskim uslovima, sumpor oksid (IV) se dobija iz soli sumporne kiseline tretiranjem sa jakim kiselinama:

Na 2 SO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +S0 2 +H 2 O 2NaHSO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +2SO 2 +2H 2 O 2HSO - 3 +2H + =2SO 2 +2H 2 O

2. Također, sumpor dioksid nastaje interakcijom koncentrirane sumporne kiseline kada se zagrijava sa nisko aktivnim metalima:

Cu+2H 2 SO 4 =CuSO 4 +SO 2 +2H 2 O

Cu+4H + +2SO 2- 4 =Cu 2+ + SO 2- 4 +SO 2 +2H 2 O

3. Sumpor (IV) oksid također nastaje kada se sumpor sagorijeva u zraku ili kisiku:

4. U industrijskim uslovima, SO 2 se dobija pečenjem pirita FeS 2 ili sumpornih ruda obojenih metala (cinkova mešavina ZnS, olovni sjaj PbS, itd.):

4FeS 2 +11O 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2

Strukturna formula molekule SO2:

Četiri elektrona sumpora i četiri elektrona iz dva atoma kiseonika učestvuju u formiranju veza u molekulu SO 2 . Međusobno odbijanje vezanih elektronskih parova i usamljenog elektronskog para sumpora daje molekuli ugaoni oblik.

Hemijska svojstva

1. Sumpor (IV) oksid pokazuje sva svojstva kiseli oksidi:

Interakcija sa vodom

Interakcija sa alkalijama,

Interakcija sa bazičnim oksidima.

2. Sumpor (IV) oksid karakteriše redukciona svojstva:

S +4 O 2 +O 0 2 2S +6 O -2 3 (u prisustvu katalizatora, kada se zagrije)

Ali u prisustvu jakih redukcionih agenasa, SO 2 se ponaša kao oksidant:

Redoks dualnost sumpor-oksida (IV) objašnjava se činjenicom da sumpor u sebi ima oksidaciono stanje +4, pa se stoga može doniranjem 2 elektrona oksidirati u S+6, a prihvatanjem 4 elektrona redukovati do S°. Manifestacija ovih ili drugih svojstava zavisi od prirode reagujuće komponente.

Sumporov oksid (IV) je visoko rastvorljiv u vodi (40 zapremina SO 2 rastvoreno u 1 zapremini na 20°C). U tom slučaju nastaje sumporna kiselina, koja postoji samo u vodenoj otopini:

SO 2 +H 2 OH 2 SO 3

Reakcija je reverzibilna. U vodenom rastvoru, sumpor oksid (IV) i sumporna kiselina su u hemijskoj ravnoteži, koja se može pomeriti. Prilikom vezivanja H 2 SO 3 (neutralizacija kiseline

Vi) reakcija teče ka stvaranju sumporne kiseline; kada se SO 2 ukloni (duvavanjem kroz rastvor dušika ili zagrijavanjem), reakcija se nastavlja prema polaznim supstancama. Otopina sumporne kiseline uvijek sadrži sumporov oksid (IV), koji joj daje oštar miris.

Sumporna kiselina ima sva svojstva kiselina. U rastvoru se postepeno disocira:

H 2 SO 3 H + +HSO - 3 HSO - 3 H + +SO 2- 3

Termički nestabilan, isparljiv. Sumporna kiselina, kao dvobazna kiselina, formira dvije vrste soli:

Srednji - sulfiti (Na 2 SO 3);

Kiseli - hidrosulfiti (NaHSO 3).

Sulfiti nastaju kada se kiselina potpuno neutralizira alkalijom:

H 2 SO 3 +2NaOH=Na 2 SO 3 +2H 2 O

Hidrosulfiti se dobijaju kada postoji nedostatak alkalija:

H 2 SO 3 +NaOH=NaHSO 3 +H 2 O

Sumporna kiselina i njene soli imaju i oksidirajuća i redukcijska svojstva, što je određeno prirodom partnera u reakciji.

1. Dakle, pod uticajem kiseonika, sulfiti se oksidiraju u sulfate:

2Na 2 S +4 O 3 +O 0 2 =2Na 2 S +6 O -2 4

Oksidacija sumporne kiseline bromom i kalijevim permanganatom odvija se još lakše:

5H 2 S +4 O 3 +2KMn +7 O 4 =2H 2 S +6 O 4 +2Mn +2 S +6 O 4 +K 2 S +6 O 4 +3H 2 O

2. U prisustvu energičnijih redukcionih agenasa, sulfiti pokazuju oksidirajuća svojstva:

Gotovo svi hidrosulfiti i sulfiti alkalnih metala rastvaraju se iz soli sumporne kiseline.

3. Pošto je H 2 SO 3 slaba kiselina, kada kiseline djeluju na sulfite i hidrosulfite, oslobađa se SO 2. Ova metoda se obično koristi za dobijanje SO2 u laboratorijskim uslovima:

NaHSO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +SO 2 +H 2 O

4. Sulfiti rastvorljivi u vodi lako se hidroliziraju, zbog čega se povećava koncentracija OH - jona u otopini:

Na 2 SO 3 +HONNaHSO 3 +NaOH

Aplikacija

Sumpor (IV) oksid i sumporna kiselina obezbojavaju mnoge boje, stvarajući s njima bezbojna jedinjenja. Potonje se može ponovo raspasti kada se zagrije ili izloži svjetlosti, zbog čega se vraća boja. Shodno tome, efekat izbeljivanja SO 2 i H 2 SO 3 razlikuje se od efekta izbeljivanja hlora. Obično se sumpor (IV) oksid koristi za izbjeljivanje vune, svile i slame.

Sumpor (IV) oksid ubija mnoge mikroorganizme. Stoga, za uništavanje plijesni, fumigiraju vlažne podrume, podrume, bačve za vino itd. Koristi se i za transport i skladištenje voća i jagodičastog voća. Sumporov oksid IV) koristi se u velikim količinama za proizvodnju sumporne kiseline.

Važna aplikacija pronalazi rastvor kalcijum hidrosulfita CaHSO 3 (sulfitna lužina), koji se koristi za tretiranje drvne i papirne pulpe.

^ 4.4. Sumpor(VI) oksid. Sumporna kiselina

Sumporov oksid (VI) (vidi tabelu 20) je bezbojna tečnost koja se stvrdnjava na temperaturi od 16,8 °C u čvrstu kristalnu masu. Veoma snažno upija vlagu, stvarajući sumpornu kiselinu: SO 3 + H 2 O= H 2 SO 4

Tabela 20. Svojstva sumpornih oksida

Otapanje sumpor-oksida (VI) u vodi je praćeno oslobađanjem značajne količine toplote.

Sumporov oksid (VI) je vrlo rastvorljiv u koncentrovanoj sumpornoj kiselini. Otopina SO 3 u bezvodnoj kiselini naziva se oleum. Oleumi mogu sadržavati do 70% SO 3 .

Potvrda

1. Sumporov oksid (VI) se dobija oksidacijom sumpordioksida kiseonikom vazduha u prisustvu katalizatora na temperaturi od 450°C (vidi. Priprema sumporne kiseline):

2SO 2 +O 2 =2SO 3

2. Drugi način za oksidaciju SO 2 u SO 3 je korištenje dušikovog oksida (IV) kao oksidacijskog sredstva:

Nastali dušikov oksid (II) pri interakciji s atmosferskim kisikom lako i brzo se pretvara u dušikov oksid (IV): 2NO+O 2 = 2NO 2

Koji se opet može koristiti u oksidaciji SO 2. Posljedično, NO 2 djeluje kao nosač kisika. Ova metoda oksidacije SO 2 u SO 3 naziva se azota. Molekul SO 3 ima oblik trougla, u čijem središtu

Atom sumpora se nalazi:

Ova struktura je posljedica međusobnog odbijanja vezanih elektronskih parova. Atom sumpora je obezbedio šest spoljašnjih elektrona za njihovo formiranje.

Hemijska svojstva

1. SO 3 je tipičan kiseli oksid.

2. Sumporov oksid (VI) ima svojstva jakog oksidacionog sredstva.

Aplikacija

Sumpor (VI) oksid se koristi za proizvodnju sumporne kiseline. Najviša vrijednost ima kontakt način prijema

Sumporna kiselina. Ovom metodom možete dobiti H 2 SO 4 bilo koje koncentracije, kao i oleum. Proces se sastoji od tri faze: dobijanje SO 2; oksidacija SO 2 u SO 3; dobijanje H 2 SO 4 .

SO 2 se dobija pečenjem FeS 2 pirita u specijalnim pećima: 4FeS 2 +11O 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2

Da bi se pečenje ubrzalo, pirit se prethodno drobi, a da bi se sumpor potpunije sagoreo, uvodi se znatno više vazduha (kiseonika) nego što je potrebno za reakciju. Gas koji izlazi iz peći sastoji se od sumporovog (IV) oksida, kiseonika, azota, jedinjenja arsena (od nečistoća u piritima) i vodene pare. Zove se plin za pečenje.

Plin za pečenje se podvrgava temeljnom čišćenju, jer čak i mali sadržaj jedinjenja arsena, kao i prašina i vlaga, truje katalizator. Gas se pročišćava od jedinjenja arsena i prašine propuštanjem kroz posebne električne filtere i toranj za pranje; vlaga se apsorbira koncentrovanom sumpornom kiselinom u tornju za sušenje. Pročišćeni plin koji sadrži kisik zagrijava se u izmjenjivaču topline do 450°C i ulazi u kontaktni aparat. Unutar kontaktnog aparata nalaze se rešetkaste police ispunjene katalizatorom.

Ranije se kao katalizator koristila fino drobljena metalna platina. Naknadno je zamijenjen jedinjenjima vanadijuma - vanadijum (V) oksidom V 2 O 5 ili vanadil sulfatom VOSO 4, koji su jeftiniji od platine i sporije truju.

Reakcija oksidacije SO 2 u SO 3 je reverzibilna:

2SO 2 +O 2 2SO 3

Povećanje sadržaja kisika u plinu za pečenje povećava prinos sumpor-oksida (VI): na temperaturi od 450°C obično dostiže 95% i više.

Rezultirajući sumporov oksid (VI) se zatim protustrujno dovodi u apsorpcioni toranj, gdje ga apsorbira koncentrovana sumporna kiselina. Kako dolazi do zasićenja, prvo nastaje bezvodna sumporna kiselina, a zatim oleum. Nakon toga, oleum se razrjeđuje do 98% sumporne kiseline i isporučuje potrošačima.

Strukturna formula sumporne kiseline:

^ Fizička svojstva

Sumporna kiselina je teška, bezbojna, uljasta tečnost koja kristališe na +10,4°C, skoro duplo više ( =1,83 g/cm 3) teži od vode, bez mirisa, neisparljiv. Izuzetno higroskopan. Upija vlagu uz oslobađanje velike količine topline, tako da ne možete dodati vodu u koncentriranu sumpornu kiselinu - kiselina će prskati. Za vremena

Dodajte sumpornu kiselinu u vodu u malim porcijama.

Bezvodna sumporna kiselina otapa do 70% sumpornog (VI) oksida. Kada se zagreje, odvaja SO 3 dok se ne formira rastvor sa masenim udelom H 2 SO 4 od 98,3%. Bezvodni H 2 SO 4 gotovo ne provodi električnu struju.

^ Hemijska svojstva

1. Meša se sa vodom u bilo kom omjeru i formira hidrate različitih sastava:

H 2 SO 4 H 2 O, H 2 SO 4 2H 2 O, H 2 SO 4 3H 2 O, H 2 SO 4 4H 2 O, H 2 SO 4 6,5 H 2 O

2. Koncentrovana sumporna kiselina ugljeniše organske supstance - šećer, papir, drvo, vlakna, uklanjajući iz njih elemente vode:

C 12 H 22 O 11 + H 2 SO 4 = 12 C + H 2 SO 4 11 H 2 O

Nastali ugljik djelomično reagira s kiselinom:

Sušenje plina se zasniva na apsorpciji vode sumpornom kiselinom.

Kako jaka nehlapljiva kiselina H 2 SO 4 istiskuje druge kiseline iz suhih soli:

NaNO 3 +H 2 SO 4 =NaHSO 4 +HNO 3

Međutim, ako dodate H 2 SO 4 u otopine soli, tada ne dolazi do istiskivanja kiselina.

H 2 SO 4 je jaka dvobazna kiselina: H 2 SO 4 H + +HSO - 4 HSO - 4 H + +SO 2- 4

Ima sva svojstva neisparljivih jakih kiselina.

Razrijeđenu sumpornu kiselinu karakteriziraju sva svojstva neoksidirajućih kiselina. Naime: stupa u interakciju s metalima koji su u elektrohemijskom nizu napona metala do vodonika:

Do interakcije s metalima dolazi zbog redukcije vodikovih iona.

6. Koncentrovana sumporna kiselina je snažan oksidant. Kada se zagrije, oksidira većinu metala, uključujući i one u elektrohemijskom naponskom nizu nakon vodonika.Ne reagira samo sa platinom i zlatom. U zavisnosti od aktivnosti metala, produkti redukcije mogu biti S -2, S° i S +4.

Na hladnom, koncentrovana sumporna kiselina ne stupa u interakciju sa jakim metalima kao što su aluminijum, gvožđe i hrom. To se objašnjava pasivizacijom metala. Ova karakteristika se široko koristi pri transportu u željeznim kontejnerima.

Međutim, kada se zagrije:

Dakle, koncentrirana sumporna kiselina stupa u interakciju s metalima zbog redukcije atoma koji stvaraju kiselinu.

Kvalitativna reakcija na sulfatni ion SO 2-4 je stvaranje bijelog kristalnog taloga BaSO 4, nerastvorljivog u vodi i kiselinama:

SO 2- 4 +Ba +2 BaSO 4 

Aplikacija

Sumporna kiselina je esencijalni proizvod osnovne hemijske industrije uključene u proizvodnju ne-

Organske kiseline, lužine, soli, mineralna đubriva i hlor.

U pogledu raznovrsnosti primjena, sumporna kiselina zauzima prvo mjesto među kiselinama. Najveća količina se troši za proizvodnju fosfornih i dušičnih gnojiva. Budući da je nehlapljiva, sumporna kiselina se koristi za proizvodnju drugih kiselina - hlorovodonične, fluorovodonične, fosforne i octene kiseline.

Mnogo se koristi za prečišćavanje naftnih derivata - benzina, kerozina, ulja za podmazivanje - od štetnih nečistoća. U mašinstvu, sumporna kiselina se koristi za čišćenje metalne površine od oksida pre nanošenja premaza (niklovanje, hromiranje itd.). Sumporna kiselina se koristi u proizvodnji eksploziva, umjetnih vlakana, boja, plastike i mnogih drugih. Koristi se za punjenje baterija.

Soli sumporne kiseline su važne.

^ Natrijum sulfat Na 2 SO 4 kristalizira iz vodenih otopina u obliku Na 2 SO 4 10H 2 O hidrata, koji se naziva Glauberova so. Koristi se u medicini kao laksativ. Bezvodni natrijum sulfat se koristi u proizvodnji sode i stakla.

^ Amonijum sulfat(NH 4) 2 SO 4 - azotno đubrivo.

Kalijum sulfat K 2 SO 4 - kalijumovo đubrivo.

Kalcijum sulfat CaSO 4 se u prirodi javlja u obliku minerala gipsa CaSO 4 2H 2 O. Zagrijavanjem na 150°C gubi dio vode i pretvara se u hidrat sastava 2CaSO 4 H 2 O, koji se naziva spaljeni gips, ili alabaster. Alabaster, kada se pomiješa sa vodom u masu nalik na tijesto, nakon nekog vremena ponovo stvrdne, pretvarajući se u CaSO 4 2H 2 O. Gips se široko koristi u građevinarstvu (gips).

^ Magnezijum sulfat MgSO 4 se nalazi u morska voda, što uzrokuje njegov gorak ukus. Kristalni hidrat, nazvan gorka so, koristi se kao laksativ.

Vitriol- tehnički naziv za kristalne hidrate metalnih sulfata Fe, Cu, Zn, Ni, Co (dehidrirane soli nisu vitriol). Bakar sulfat CuSO 4 5H 2 O - toksična supstanca plave boje. Njegovom razrijeđenom otopinom prskaju se biljke, a sjeme se tretira prije sjetve. inkstone FeSO 4 7H 2 O je svijetlozelena supstanca. Koristi se za suzbijanje biljnih štetočina, pripremu mastila, mineralnih boja itd. Cink sulfat ZnSO 4 7H 2 O koristi se u proizvodnji mineralnih boja, u kaliko štampi i medicini.

^ 4.5. Esteri sumporne kiseline. Natrijum tiosulfat

Esteri sumporne kiseline uključuju dialkil sulfate (RO 2)SO 2. To su tečnosti visokog ključanja; niži su rastvorljivi u vodi; u prisustvu alkalija stvaraju alkohol i soli sumporne kiseline. Niži dialkil sulfati su alkilirajući agensi.

Dietil sulfat(C 2 H 5) 2 SO 4. Tačka topljenja -26°C, tačka ključanja 210°C, rastvorljiv u alkoholima, nerastvorljiv u vodi. Dobiva se reakcijom sumporne kiseline sa etanolom. To je sredstvo za etiliranje u organskoj sintezi. Prodire kroz kožu.

Dimetil sulfat(CH 3) 2 SO 4. Tačka topljenja -26,8°C, tačka ključanja 188,5°C. Rastvorljiv u alkoholima, slabo rastvorljiv u vodi. Reaguje sa amonijakom u odsustvu rastvarača (eksplozivno); sulfonira neka aromatična jedinjenja, kao što su fenol estri. Dobija se reakcijom 60% oleuma sa metanolom na 150° C. To je sredstvo za metiliranje u organskoj sintezi. Karcinogen, utiče na oči, kožu, disajne organe.

^ Natrijum tiosulfat Na2S2O3

Sol tiosumporne kiseline u kojoj dva atoma sumpora imaju različita oksidaciona stanja: +6 i -2. Kristalna supstanca, dobro rastvorljiva u vodi. Proizvodi se u obliku kristalnog hidrata Na 2 S 2 O 3 5H 2 O, koji se obično naziva hiposulfit. Dobija se reakcijom natrijum sulfita sa sumporom tokom ključanja:

Na 2 SO 3 +S=Na 2 S 2 O 3

Kao i tiosumporna kiselina, jako je redukciono sredstvo. Lako se oksidira hlorom u sumpornu kiselinu:

Na 2 S 2 O 3 +4Cl 2 +5H 2 O=2H 2 SO 4 +2NaCl+6HCl

Upotreba natrijum tiosulfata za apsorpciju hlora (u prvim gas maskama) zasnivala se na ovoj reakciji.

Oksidacija natrijevog tiosulfata slabim oksidantima odvija se nešto drugačije. U tom slučaju nastaju soli tetrationske kiseline, na primjer:

2Na 2 S 2 O 3 +I 2 =Na 2 S 4 O 6 +2NaI

Natrijum tiosulfat je nusproizvod u proizvodnji NaHSO 3, sumpornih boja, tokom prečišćavanja industrijskih gasova od sumpora. Koristi se za uklanjanje tragova klora nakon izbjeljivanja tkanina, za izdvajanje srebra iz ruda; Fiksativ je u fotografiji, reagens u jodometriji, protuotrov za trovanje spojevima arsena i žive te protuupalno sredstvo.

Sumpor dioksid ima molekularnu strukturu sličnu ozonu. Atom sumpora u centru molekule vezan je za dva atoma kiseonika. Ovaj gasoviti proizvod oksidacije sumpora je bezbojan, emituje oštar miris i lako se kondenzuje u bistru tečnost kada se uslovi promene. Supstanca je visoko rastvorljiva u vodi i ima antiseptička svojstva. SO 2 se proizvodi u velikim količinama u hemijskoj industriji, odnosno u ciklusu proizvodnje sumporne kiseline. Plin se široko koristi za preradu poljoprivrednih i prehrambenih proizvoda, izbjeljivanje tkanina u tekstilnoj industriji.

Sistematski i trivijalni nazivi supstanci

Neophodno je razumjeti raznolikost pojmova koji se odnose na istu jedinjenju. Zvanični naziv veze, hemijski sastavšto se odražava formulom SO 2, je sumpor dioksid. IUPAC preporučuje korištenje ovog termina i njegovog engleskog ekvivalenta - sumpor dioksid. Udžbenici za škole i univerzitete češće spominju drugo ime - sumpor (IV) oksid. Rimski broj u zagradi označava valenciju atoma S. Kiseonik u ovom oksidu je dvovalentan, a oksidacioni broj sumpora je +4. U tehničkoj literaturi se koriste zastarjeli termini kao što su sumpor dioksid, anhidrid sumporne kiseline (proizvod njegove dehidracije).

Sastav i karakteristike molekularne strukture SO 2

Molekul SO 2 formiran je od jednog atoma sumpora i dva atoma kiseonika. Između kovalentnih veza postoji ugao od 120°. U atomu sumpora dolazi do sp2 hibridizacije – oblaci od jednog s i dva p elektrona su poređani po obliku i energiji. Oni su ti koji učestvuju u formiranju kovalentne veze između sumpora i kiseonika. U paru O–S, razmak između atoma je 0,143 nm. Kisik je elektronegativniji element od sumpora, što znači da se vezni parovi elektrona pomiču od centra prema vanjskim kutovima. Cijeli molekul je također polariziran, negativni pol su O atomi, pozitivni pol je S atom.

Neki fizički parametri sumpor-dioksida

Tetravalentni sumpor oksid na normalnim nivoima okruženje zadržava gasovito agregatno stanje. Formula sumpor-dioksida vam omogućava da odredite njegovu relativnu molekularnu i molarnu masu: Mr(SO 2) = 64,066, M = 64,066 g/mol (može se zaokružiti na 64 g/mol). Ovaj gas je skoro 2,3 puta teži od vazduha (M(vazduh) = 29 g/mol). Dioksid ima oštar, specifičan miris gorućeg sumpora, koji je teško pomiješati s bilo kojim drugim. Neprijatan je, iritira sluzokožu očiju i izaziva kašalj. Ali sumpor (IV) oksid nije tako otrovan kao vodonik sulfid.

Pod pritiskom na sobnoj temperaturi, gas sumpor dioksid se ukapljuje. Na niskim temperaturama supstanca je u čvrstom stanju i topi se na -72...-75,5 °C. Daljnjim povećanjem temperature pojavljuje se tečnost, a na -10,1 °C ponovo nastaje gas. Molekuli SO 2 su termički stabilni; razlaganje na atomski sumpor i molekularni kiseonik se dešava na veoma visokim temperaturama (oko 2800 ºC).

Rastvorljivost i interakcija s vodom

Sumpor dioksid, kada se otopi u vodi, djelimično reaguje sa njom i formira veoma slabu sumpornu kiselinu. U trenutku prijema se odmah raspada na anhidrid i vodu: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. Zapravo, u otopini nije prisutna sumporna kiselina, već hidratizirani SO 2 molekuli. Gas dioksid bolje reaguje sa hladnom vodom, a njegova rastvorljivost opada sa povećanjem temperature. U normalnim uslovima, do 40 zapremina gasa se može rastvoriti u 1 zapremini vode.

Sumpor dioksid u prirodi

Značajne količine sumpor-dioksida se oslobađaju sa vulkanskim gasovima i lavom tokom erupcija. Mnoge vrste antropogenih aktivnosti također dovode do povećane koncentracije SO 2 u atmosferi.

Sumpor dioksid ispuštaju u zrak metalurška postrojenja, gdje se otpadni plinovi ne hvataju tokom prženja rude. Mnoga fosilna goriva sadrže sumpor, što dovodi do oslobađanja značajnih količina sumpor-dioksida atmosferski vazduh prilikom sagorevanja uglja, nafte, gasa i goriva dobijenog od njih. Sumpor dioksid postaje toksičan za ljude u koncentracijama u zraku većim od 0,03%. Osoba počinje osjećati kratak dah, a mogu se pojaviti simptomi koji nalikuju bronhitisu i upalu pluća. Vrlo visoke koncentracije sumpor-dioksida u atmosferi mogu dovesti do teškog trovanja ili smrti.

Sumpor dioksid - proizvodnja u laboratoriji i industriji

Laboratorijske metode:

1. Kada se sumpor sagori u tikvici sa kiseonikom ili vazduhom, dobija se dioksid prema formuli: S + O 2 = SO 2.
2. Na soli sumporne kiseline možete djelovati sa jačim anorganskim kiselinama, bolje je uzeti hlorovodoničnu kiselinu, ali možete koristiti razrijeđenu sumpornu kiselinu:

• Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3;
• Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (razrijeđeno) = Na 2 SO 4 + H 2 SO 3;
• H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2.

3. Kada bakar reaguje sa koncentriranom sumpornom kiselinom, ne oslobađa se vodik, već sumpor-dioksid:

2H 2 SO 4 (konc.) + Cu = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2.

Savremene metode industrijska proizvodnja sumporov dioksid:

1. Oksidacija prirodnog sumpora kada se spaljuje u specijalnim pećima: S + O 2 = SO 2.
2. Pečenje željeznog pirita (pirita).

Osnovna hemijska svojstva sumpor-dioksida

Sumpor dioksid je hemijski aktivan spoj. U redoks procesima ova tvar često djeluje kao redukcijski agens. Na primjer, kada molekularni brom reagira sa sumpordioksidom, produkti reakcije su sumporna kiselina i bromovodik. Oksidirajuća svojstva SO 2 pojavljuju se ako se ovaj plin propušta kroz sumporovodičnu vodu. Kao rezultat, oslobađa se sumpor, dolazi do samooksidacije-samoredukcije: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.

Sumpor dioksid pokazuje kisela svojstva. Odgovara jednoj od najslabijih i najnestabilnijih kiselina - sumpornoj. Ovo jedinjenje ne postoji u svom čistom obliku; kisela svojstva rastvora sumpor-dioksida mogu se otkriti pomoću indikatora (lakmus postaje ružičast). Sumporna kiselina proizvodi srednje soli - sulfite i kisele soli - hidrosulfite. Među njima postoje stabilna jedinjenja.

Proces oksidacije sumpora u dioksidu u heksavalentno stanje u sumpornom anhidridu je katalitički. Dobivena tvar se snažno otapa u vodi i reagira s molekulima H 2 O. Reakcija je egzotermna i nastaje sumporna kiselina, odnosno njen hidratizirani oblik.

Praktična upotreba sumpor-dioksida

Glavna metoda industrijske proizvodnje sumporne kiseline, za koju je potreban elementarni dioksid, ima četiri faze:

1. Dobivanje sumpor-dioksida spaljivanjem sumpora u specijalnim pećima.
2. Pročišćavanje nastalog sumpor dioksida od svih vrsta nečistoća.
3. Dalja oksidacija u heksavalentni sumpor u prisustvu katalizatora.
4. Apsorpcija sumpor trioksida vodom.

Ranije se gotovo sav sumpor-dioksid potreban za proizvodnju sumporne kiseline u industrijskoj mjeri dobivao prženjem pirita kao nusproizvoda proizvodnje čelika. Novi tipovi prerade metalurških sirovina koriste manje sagorevanja rude. Stoga je glavni polazni materijal za proizvodnju sumporne kiseline u poslednjih godina postao prirodni sumpor. Značajne globalne rezerve ove sirovine i njena dostupnost omogućavaju organizaciju velike prerade.

Sumpor dioksid se široko koristi ne samo u hemijskoj industriji, već iu drugim sektorima privrede. Tekstilne fabrike koriste ovu supstancu i proizvode njene hemijske reakcije za izbeljivanje svilenih i vunenih tkanina. Ovo je vrsta izbjeljivanja bez hlora koja ne uništava vlakna.

Sumpor dioksid ima odlična dezinfekcijska svojstva, koji se koristi u borbi protiv gljivica i bakterija. Sumpor dioksid se koristi za fumigaciju poljoprivrednih skladišta, vinskih bačvi i podruma. SO 2 se koristi u prehrambenoj industriji kao konzervans i antibakterijska supstanca. Dodaju ga u sirupe i namaču svježe voće. Sulfitizacija
Sok od šećerne repe obezbojava i dezinfikuje sirovine. Pire i sokovi od povrća u konzervi također sadrže sumpor dioksid kao antioksidans i konzervans.

Sumpor(IV) oksid i sumporna kiselina

Sumpor (IV) oksid, ili sumpor dioksid, je u normalnim uslovima bezbojni gas oštrog, zagušljivog mirisa. Kada se ohladi na -10°C, pretvara se u bezbojnu tečnost.

Potvrda

1. U laboratorijskim uslovima, sumpor oksid (IV) se dobija iz soli sumporne kiseline tretiranjem sa jakim kiselinama:

Na 2 SO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +S0 2 +H 2 O 2NaHSO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +2SO 2 +2H 2 O 2HSO - 3 +2H + =2SO 2 + 2H2O

2. Također, sumpor dioksid nastaje interakcijom koncentrirane sumporne kiseline kada se zagrijava sa nisko aktivnim metalima:

Cu+2H 2 SO 4 =CuSO 4 +SO 2 +2H 2 O

Cu+4H + +2SO 2- 4 =Cu 2+ + SO 2- 4 +SO 2 +2H 2 O

3. Sumpor (IV) oksid također nastaje kada se sumpor sagorijeva u zraku ili kisiku:

4. U industrijskim uslovima, SO 2 se dobija pečenjem pirita FeS 2 ili sumpornih ruda obojenih metala (cinkova mešavina ZnS, olovni sjaj PbS, itd.):

4FeS 2 +11O 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2

Strukturna formula molekule SO2:

Četiri elektrona sumpora i četiri elektrona iz dva atoma kiseonika učestvuju u formiranju veza u molekulu SO 2 . Međusobno odbijanje vezanih elektronskih parova i usamljenog elektronskog para sumpora daje molekuli ugaoni oblik.

Hemijska svojstva

1. Sumporov (IV) oksid pokazuje sva svojstva kiselih oksida:

Interakcija sa vodom

Interakcija sa alkalijama,

Interakcija sa bazičnim oksidima.

2. Sumpor (IV) oksid karakteriše redukciona svojstva:

S +4 O 2 +O 0 2 “2S +6 O -2 3 (u prisustvu katalizatora, kada se zagrije)

Ali u prisustvu jakih redukcionih agenasa, SO 2 se ponaša kao oksidant:

Redoks dualnost sumpor-oksida (IV) objašnjava se činjenicom da sumpor u sebi ima oksidaciono stanje +4, pa se stoga može doniranjem 2 elektrona oksidirati u S+6, a prihvatanjem 4 elektrona redukovati do S°. Manifestacija ovih ili drugih svojstava zavisi od prirode reagujuće komponente.

Sumporov oksid (IV) je visoko rastvorljiv u vodi (40 zapremina SO 2 rastvoreno u 1 zapremini na 20°C). U tom slučaju nastaje sumporna kiselina, koja postoji samo u vodenom rastvoru:

SO 2 +H 2 O «H 2 SO 3

Reakcija je reverzibilna. U vodenom rastvoru, sumporov oksid (IV) i sumporna kiselina su u hemijskoj ravnoteži, koja se može zameniti. Prilikom vezivanja H 2 SO 3 (neutralizacija kiseline

u) reakcija teče ka stvaranju sumporne kiseline; kada se SO 2 ukloni (duvavanjem kroz rastvor dušika ili zagrijavanjem), reakcija se nastavlja prema polaznim materijalima. Otopina sumporne kiseline uvijek sadrži sumporov oksid (IV), koji joj daje oštar miris.

Sumporna kiselina ima sva svojstva kiselina. U rastvoru se postepeno disocira:

H 2 SO 3 “H + +HSO - 3 HSO - 3 “H + +SO 2- 3

Termički nestabilan, isparljiv. Sumporna kiselina, kao dvobazna kiselina, formira dvije vrste soli:

Srednji - sulfiti (Na 2 SO 3);

Kiseli - hidrosulfiti (NaHSO 3).

Sulfiti nastaju kada se kiselina potpuno neutralizira alkalijom:

H 2 SO 3 +2NaOH=Na 2 SO 3 +2H 2 O

Hidrosulfiti se dobijaju kada postoji nedostatak alkalija:

H 2 SO 3 +NaOH=NaHSO 3 +H 2 O

Sumporna kiselina i njene soli imaju i oksidirajuća i redukcijska svojstva, što je određeno prirodom partnera u reakciji.

1. Dakle, pod uticajem kiseonika, sulfiti se oksidiraju u sulfate:

2Na 2 S +4 O 3 +O 0 2 =2Na 2 S +6 O -2 4

Oksidacija sumporne kiseline bromom i kalijevim permanganatom odvija se još lakše:

5H 2 S +4 O 3 +2KMn +7 O 4 =2H 2 S +6 O 4 +2Mn +2 S +6 O 4 +K 2 S +6 O 4 +3H 2 O

2. U prisustvu energičnijih redukcionih agenasa, sulfiti pokazuju oksidirajuća svojstva:

Gotovo svi hidrosulfiti i sulfiti alkalnih metala rastvaraju se iz soli sumporne kiseline.

3. Pošto je H 2 SO 3 slaba kiselina, kada kiseline djeluju na sulfite i hidrosulfite, oslobađa se SO 2. Ova metoda se obično koristi pri proizvodnji SO 2 u laboratorijskim uslovima:

NaHSO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +SO 2 +H 2 O

4. Sulfiti rastvorljivi u vodi lako se hidroliziraju, zbog čega se povećava koncentracija OH - jona u otopini:

Na 2 SO 3 + NON «NaHSO 3 + NaOH

Aplikacija

Sumpor (IV) oksid i sumporna kiselina obezbojavaju mnoge boje, stvarajući s njima bezbojna jedinjenja. Potonje se može ponovo raspasti kada se zagrije ili izloži svjetlosti, što rezultira vraćanjem boje. Zbog toga se efekat izbeljivanja SO 2 i H 2 SO 3 razlikuje od efekta izbeljivanja hlora. Obično se sumpor (IV) oksid koristi za izbjeljivanje vune, svile i slame.

Sumpor (IV) oksid ubija mnoge mikroorganizme. Stoga, za uništavanje plijesni, fumigiraju vlažne podrume, podrume, bačve za vino itd. Koristi se i za transport i skladištenje voća i jagodičastog voća. Sumporov oksid IV) koristi se u velikim količinama za proizvodnju sumporne kiseline.

Važnu primjenu ima otopina kalcijum hidrosulfita CaHSO 3 (sulfitna lužina), koja se koristi za obradu drva i papirne kaše.

Sumpor je čest u zemljine kore, između ostalih elemenata zauzima šesnaesto mjesto. Nalazi se i u slobodnom i u vezanom obliku. Nemetalna svojstva su karakteristična za ovaj hemijski element. Njegovo latinsko ime je "Sumpor", označeno simbolom S. Element je dio različitih ionskih spojeva koji sadrže kisik i/ili vodik, tvori mnoge tvari koje pripadaju klasama kiselina, soli i nekoliko oksida, od kojih se svaki može nazvati sumporov oksid sa simbolima dodavanja koji označavaju valenciju. Stanja oksidacije koje ispoljava u različitim jedinjenjima su +6, +4, +2, 0, -1, -2. Poznati su oksidi sumpora sa različitim stepenom oksidacije. Najčešći su sumpor-dioksid i trioksid. Manje su poznati sumpormonoksid, kao i viši (osim SO3) i niži oksidi ovog elementa.

Sumpor monoksid

Neorgansko jedinjenje koje se zove sumporov oksid II, SO, od izgled ova supstanca je bezbojni gas. U kontaktu sa vodom ne otapa se, već reaguje sa njom. Ovo je vrlo rijetko jedinjenje koje se nalazi samo u okruženju razrijeđenog plina. Molekul SO je termodinamički nestabilan i u početku se pretvara u S2O2 (nazvan disumporni gas ili sumpor peroksid). Zbog rijetke pojave sumpormonoksida u našoj atmosferi i niske stabilnosti molekula, teško je u potpunosti utvrditi opasnosti ove tvari. Ali u kondenziranom ili koncentriranijem obliku, oksid se pretvara u peroksid, koji je relativno toksičan i kaustičan. Ovo jedinjenje je takođe veoma zapaljivo (po ovom svojstvu podseća na metan); kada se sagori, proizvodi sumpor-dioksid, otrovni gas. Sumporov oksid 2 je otkriven u blizini Io (jedna od atmosfera Venere i u međuzvjezdanom mediju. Na Io se vjeruje da nastaje vulkanskim i fotohemijskim procesima. Glavne fotohemijske reakcije su sljedeće: O + S2 → S + SO i SO2 → SO + O.

Sumpor dioksid

Sumporov oksid IV ili sumpor dioksid (SO2) je bezbojni plin zagušljivog, oštrog mirisa. Na temperaturi od minus 10 C prelazi u tečno stanje, a na temperaturi od minus 73 C očvršćava. Na 20C, oko 40 zapremina SO2 rastvori se u 1 litru vode.

Ovaj oksid sumpora, rastvarajući se u vodi, stvara sumpornu kiselinu, budući da je njen anhidrid: SO2 + H2O ↔ H2SO3.

U interakciji je sa bazama i 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O i SO2 + CaO → CaSO3.

Sumpor dioksid karakteriziraju svojstva i oksidacijskog i reduktivnog agensa. Atmosferskim kiseonikom se oksidira u sumporni anhidrid u prisustvu katalizatora: SO2 + O2 → 2SO3. Sa jakim redukcionim agensima kao što je sumporovodik, igra ulogu oksidacionog sredstva: H2S + SO2 → S + H2O.

Sumpor dioksid se u industriji uglavnom koristi za proizvodnju sumporne kiseline. Sumpor-dioksid se proizvodi spaljivanjem sumpora ili željeznih pirita: 11O2 + 4FeS2 → 2Fe2O3 + 8SO2.

Sumporni anhidrid

Sumporov oksid VI, ili sumpor trioksid (SO3) je međuproizvod i nezavisno značenje nema. Po izgledu je bezbojna tečnost. Kipi na temperaturi od 45 C, a ispod 17 C pretvara se u bijelu kristalnu masu. Ovaj sumpor (sa oksidacijskim stanjem atoma sumpora + 6) je izuzetno higroskopan. Sa vodom stvara sumpornu kiselinu: SO3 + H2O ↔ H2SO4. Rastvarajući se u vodi, oslobađa se veliki broj topline i, ako dodate veliku količinu oksida ne postepeno, već odjednom, može doći do eksplozije. Sumpor trioksid se dobro otapa u koncentrovanoj sumpornoj kiselini i formira oleum. Sadržaj SO3 u oleumu dostiže 60%. Ovo jedinjenje sumpora ima sva svojstva

Viši i niži oksidi sumpora

Sumpori su grupa hemijskih jedinjenja sa formulom SO3 + x, gde x može biti 0 ili 1. Monomerni oksid SO4 sadrži perokso grupu (O-O) i karakteriše ga, kao i oksid SO3, oksidacionim stanjem sumpora +6 . Ovaj oksid sumpora može se proizvesti na niskim temperaturama (ispod 78 K) reakcijom SO3 i/ili fotolizom SO3 pomiješanog s ozonom.

Niži oksidi sumpora su grupa hemijskih jedinjenja koja uključuju:

• SO (oksid sumpora i njegov dimer S2O2);
• monoksidi sumpora SnO (ciklična su jedinjenja koja se sastoje od prstenova formiranih od atoma sumpora, dok n može biti od 5 do 10);
• S7O2;
• polimer oksidi sumpora.

Povećano je interesovanje za niže okside sumpora. To je zbog potrebe proučavanja njihovog sadržaja u zemaljskim i vanzemaljskim atmosferama.

Struktura molekula SO2

Struktura molekula SO2 slična je strukturi molekula ozona. Atom sumpora je u stanju sp2 hibridizacije, oblik orbitala je pravilan trokut, a oblik molekula je ugao. Atom sumpora ima usamljeni par elektrona. Dužina S–O veze je 0,143 nm, a ugao veze je 119,5°.

Struktura odgovara sljedećim rezonantnim strukturama:

Za razliku od ozona, multiplicitet S–O veze je 2, odnosno glavni doprinos daje prva rezonantna struktura. Molekul se odlikuje visokom termičkom stabilnošću.

Jedinjenja sumpora +4 - pokazuju redoks dualnost, ali sa dominacijom redukcijskih svojstava.

1. Interakcija SO2 sa kiseonikom

2S+4O2 + O 2 S+6O

2. Kada se SO2 propušta kroz sumporovodičnu kiselinu, nastaje sumpor.

S+4O2 + 2H2S-2 → 3So + 2 H2O

4 S+4 + 4 → So 1 - oksidant (redukcija)

S-2 - 2 → So 2 - redukciono sredstvo (oksidacija)

3. Sumporna kiselina se polako oksidira kisikom iz atmosfere u sumpornu kiselinu.

2H2S+4O3 + 2O → 2H2S+6O

4 S+4 - 2 → S+6 2 - redukciono sredstvo (oksidacija)

O + 4 → 2O-2 1 - oksidant (redukcija)

Potvrda:

1) sumpor (IV) oksid u industriji:

sagorevanje sumpora:

paljenje pirita:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3

u laboratoriji:

Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O

Sumpor dioksid, sprečavajući fermentaciju, olakšava taloženje zagađivača, ostataka tkiva grožđa sa patogenom mikroflorom i omogućava da se alkoholna fermentacija vrši korištenjem čistih kultura kvasca kako bi se povećao prinos etil alkohola i poboljšao sastav ostalih alkoholnih proizvoda fermentacije.

Uloga sumpor-dioksida stoga nije ograničena na antiseptičko djelovanje koje poboljšava okoliš, već se proteže i na poboljšanje tehnoloških uvjeta za fermentaciju i skladištenje vina.

Ovi uslovi, uz pravilnu upotrebu sumpor-dioksida (ograničavanje doziranja i vremena kontakta sa vazduhom), dovode do povećanja kvaliteta vina i sokova, njihove arome, ukusa, kao i prozirnosti i boje - osobina povezanih sa otpornost vina i soka na zamućenje.

Sumpor dioksid je najčešći zagađivač zraka. Oslobađaju ga sve elektrane pri sagorijevanju fosilnih goriva. Sumpor dioksid mogu ispuštati i preduzeća metalurške industrije (izvor: koksni ugalj), kao i brojne hemijske industrije (na primjer, proizvodnja sumporne kiseline). Nastaje razgradnjom aminokiselina koje sadrže sumpor, a koje su bile dio proteina drevnih biljaka koje su formirale naslage uglja, nafte i uljnih škriljaca.

Pronalazi primjenu u industriji za izbjeljivanje raznih proizvoda: sukna, svile, papirne mase, perja, slame, voska, čekinja, konjske dlake, prehrambenih proizvoda, za dezinfekciju voća i konzervirane hrane itd. Kao nusproizvod stvara se ugljični dioksid i ispušta se u vazduh radnih prostorija u brojnim industrijama: sumporna kiselina, celuloza, pri pečenju ruda koje sadrže sumporne metale, u salama za kiseljenje u tvornicama metala, u proizvodnji stakla, ultramarina itd., vrlo često se sumpor nalazi u vazduh iz kotlarnica i pepelnica, gde se formira sagorevanjem uglja koji sadrži sumpor.

Kada se rastvori u vodi, slab je i nestabilan sumporna kiselina H2SO3 (postoji samo u vodenom rastvoru)

SO2 + H2O ↔ H2SO3

Sumporna kiselina se postepeno disocira:

H2SO3 ↔ H+ + HSO3- (prvi korak, formira se hidrosulfitni anion)

HSO3- ↔ H+ + SO32- (druga faza, formira se sulfitni anion)

H2SO3 formira dva niza soli - srednje (sulfiti) i kisele (hidrosulfiti).

Kvalitativna reakcija na soli sumporne kiseline je interakcija soli s jakom kiselinom, koja oslobađa plin SO2 oštrog mirisa:

Na2SO3 + 2HCl → 2NaCl + SO2 + H2O 2H+ + SO32- → SO2 + H2O

Povratak