SULFAMINSKA KISLINA: STRUKTURA, LASTNOSTI, SINTEZA, UPORABE - KEMIJA - 2026

Sulfamske kisline je anorganska spojina, sestavljena iz atoma žvepla (S), ki je kovalentno povezana z enojno vezjo in hidroksilna skupina (-OH) in amino skupino (NH ₂ ), in dvojna vez dva atoma kisik (O). Je bela kristalna trdna snov. Njegova kemijska formula je NH ₂ SO ₃ H. Znana je tudi kot aminosulfonska kislina, amidosulfonska kislina, amidosulfonska kislina in sulfamidna kislina.

Sulfaminska kislina je močna kislina. Lahko reagira s kovinami, kovinskimi oksidi in karbonati. Njegove soli so na splošno topne v vodi, kar omogoča dobro odstranjevanje lestvice v procesni opremi. V sladkornih mlinih se pogosto uporablja za čiščenje vložkov karbonata v uparjalni opremi.

Struktura sulfaminske kisline. Benjah-bmm27. Vir: Wikipedia Commons.

Sulfaminska kislina je nitritni reduktor (NO ₂ ^- ) in ta kemična lastnost se uporablja v različnih aplikacijah, na primer v industriji barvil in pri analizi nitritov.

Uporablja se za strojenje usnja in beljenje celuloze za izdelavo papirja. V resnici gre za onesnaževalo živil, saj ga pogosto najdemo v papirjih in kartonu, ki se uporabljajo za pakiranje živil.

Uporablja se tudi pri elektrodepoziciji kovin, kot laboratorijski standard in eden njegovih derivatov je zelo učinkovit herbicid.

Struktura

Sulfamna kislina kristalizira v obliki ortorhombičnih dipiramidnih kristalov. Ko kristalizira iz hladne raztopine, tvori kompaktne prizme in plošče, kot tudi diamantne plošče, ko kristalizira iz vroče vodne raztopine.

Nomenklatura

- Sulfamna kislina

- Aminosulfonska kislina

- Amidosulfonska kislina

- Amidosvelika kislina

- Sulfamidna kislina

Lastnosti

Fizično stanje

Bela kristalna trdna snov.

Molekularna teža

97,1 g / mol.

Tališče

205 ° C, razpade pri 209 ° C.

Gostota

2,15 g / cm ³

Topnost

Topen v vodi:

- 12,8% pri 0 ° C

- 17,57% pri 20 ° C

- 22,77% pri 40 ° C

Rahlo topen v metanolu, malo topen v acetonu, netopen v etru.

Dobro topen v dušikovih bazah in v organskih topilih, ki vsebujejo dušik.

Netopen v ogljikovem sulfidu (CS ₂ ) in ogljikovem tetrakloridu (CCl ₄ ).

pH

0,41 (v 1 N raztopini, to je 1 ekvivalent / L).

Konstanta disociacije

0,101 pri 25 ° C.

Kemijske lastnosti

Je močna kislina. Skoraj toliko kot klorovodikova (HCl), dušikova (HNO ₃ ) in žveplova (H ₂ SO ₄ ) kisline .

Vodne raztopine sulfaminske kisline so visoko ionizirane. Njen pH je nižji od raztopin mravljične, fosforne in oksalne kisline.

V vodi sulfaminska kislina izgubi samo proton, ki je vezan na kisik. Vodiki, vezani na dušik, se tesno držijo.

V vodni raztopini počasi hidroliziramo, da dobimo kisli amonijev sulfat (NH ₄ HSO ₄ ). Stabilen je v suhih razmerah.

Sulfaminska kislina napada kovine, kovinske okside in karbonate, da ustvari sulfamate. Na primer, z kovinskega kalija (K) tvori kalijev sulfamat (KOSO ₂ NH ₂ ) in vodik (H ₂ ).

Vse soli sulfaminske kisline so topne v vodi. Soli kalcija, svinca in barija so v vodi za razliko od ustreznih soli žveplove kisline zelo topne.

Dušikove kisline (HNO ₂ ) reagira kvantitativno z amino skupino sulfaminska, sprošča dušika (N ₂ ). Verjame se, da sulfatni ion v tej reakciji deluje kot amid in ne amin.

Sulfamna kislina oksidira s klorom, bromom ali kalijevim kloratom, tako da se pretvori v žveplovo kislino. Ta reakcija se ne pojavi pri drugih oksidantih, kot sta kromova kislina ali kalijev permanganat.

Ni združljiv (reagira) z močnimi alkalijami, klorom, hipokloro kislino, hipokloritami, cianidi in sulfidi.

Druge lastnosti

Ni higroskopičen (to pomeni, da ne absorbira vlage iz zraka).

Ko se segreje, da razpade, sprošča zelo strupene hlape žveplove okside in vodikov klorid (HCl).

Eden izmed njegovih derivatov, amonijev sulfamat, je zaviralec ognja.

Je zmerno strupen.

Sinteza

Sulfamske kisline dobimo z reakcijo sečnine CO (NH ₂ ) ₂ z kadeče žveplovo kislino, ki je, koncentrirano žveplovo kislino (H ₂ SO ₄ ), ki vsebuje žveplov trioksid (SO ₃ ).

To lahko sintetiziramo tudi s presnovo klorosulfonske kisline (HCIO ₃ Cl) in amoniaka (NH ₃ ).

Prijave

V industriji barvil

Sulfamna kislina se uporablja za odstranjevanje presežnih nitritov v reakcijah diazotizacije pri sintezi barvil. V ta namen je veliko bolj praktičen kot sečnina.

Pri obdelavi usnja

Med strojenjem usnja uporaba žveplove kisline namesto žveplove kisline zagotavlja lepšo in svilnato teksturo.

Ker je kalcijev sulfamat topen v vodi, za razliko od kalcijevega sulfata, lahko žveplovo kislino uporabimo pri razmaščevanju, ne da bi pri uporabi žveplove kisline uporabili madeže na usnju.

Usnjena obutev. Vir: Pixabay.

Pri čiščenju procesne opreme

Sulfaminska kislina se uporablja kot sredstvo za odstranjevanje vodnega kamna v kotličkih, reaktorjih, ceveh, hladilnih sistemih in toplotnih izmenjevalcih.

V tej opremi se lestvica oblikuje s kroženjem vode ali procesnih spojin v elektrarnah, kemičnih obratih, jeklarnah, papirnicah, stiskalnicah in drugih panogah.

Lestvice lestvice ali trdne snovi so lahko organske (alge, mulj, glive) ali anorganske (železovi oksidi, železovi sulfidi, kalcijevi ali magnezijevi karbonati, sulfati, fosfati ali silikati).

Sulfaminska kislina je zelo učinkovita, če se uporablja za odstranjevanje lestvice kalcijevega karbonata. Uporablja se lahko na opremi iz bakra, medenine, nerjavečega jekla, litega železa in pocinkanega jekla.

Uporablja se v obliki 5-10 mas.% Raztopine. Uporablja se zlasti v mlinih za sladkor za čiščenje uparjalnikov iz litega železa z bakrenimi izmenjevalci toplote.

Oprema za uparjanje v mlinu za sladkor. Avtor: Antriksh Kumar. Vir: Pixabay

Uporabljati ga je treba pri temperaturah, ki niso višje od 50-60 ° C. Temperature 70 ° C vodijo do nastanka netopnih sulfatov, kot je CaSO ₄ .

Če se uporablja v kombinaciji z natrijevim kloridom, pride do sinergističnega učinka in raztopina omogoča, da se železov oksid počasi raztopi. V tem primeru je ne smemo uporabljati z nerjavnim jeklom, ker se sprošča klorovodikova kislina, kar lahko povzroči korozijo v tem materialu.

Pri rafiniranju kovin

Galvansko kovanje kovin, kot so baker, srebro, kobalt, nikelj, cink, kadmij, železo in svinec, se lahko uspešno izvede v raztopinah sulfaminske kisline. To je mogoče obravnavati veliko lažje kot hidrofluorosilicna kislina (H ₂ SiF ₆ ).

Kot standardni reagent v laboratoriju

Glede na nekatere značilnosti sulfaminske kisline, kot so: trdnost kisline, enostavnost čiščenja s prekristalizacijo v vodi, stabilnost in negiroskopskost, je bila uporabljena kot primarni standard na laboratorijski ravni. To pomeni, da se uporablja za količinsko določanje alkalij.

Laboratorij. PublicDomainSictures. Vir: Pixabay

Pri analizi nitritov

Zaradi lahke reakcije z nitriti se za določanje teh snovi v raztopini uporablja sulfaminska kislina.

Pri analizi raztopljenega kisika v vodi

Ker žveplova kislina reagira z nitriti v vodi, se dušik sprosti, lahko določitev raztopljenega kisika v vodi opravimo z odpravo motenj, ki jih povzročajo nitriti.

Pri pripravi dušikovega oksida

Sulfamna kislina reagira z dušikovo kislino, ki ustvarja dušikov oksid (N ₂ O). Ta reakcija je varnejša od reakcije amonijevega nitrata, da dobimo ta plin.

V kmetijstvu

Derivat sulfaminske kisline, amonijev sulfamat, je učinkovit nestrupen herbicid za živali.

Uporablja se z roso na listih vrst, ki jih je treba odstraniti konec poletja ali v začetku jeseni, po možnosti v vlažnem vremenu. Ko spojina potuje od listov do korenin, rastlina odmre.

Nanos herbicida v spreju. Avtor: Zefe Wu. Vir: Pixabay

Druga prednost te spojine je, da ne trajno sterilizira tal. Dejansko bo nekaj dušika iz amonijevega sulfamata na voljo v tleh za rast rastlin v naslednji sezoni.

V ognjevarnih tkaninah

Združljivost s celulozo in njegove lastnosti, ki zavirajo ogenj, naredijo amonijev sulfat kot sredstvo za pridobivanje ognjevarnih tkanin in papirja.

Uporablja se 10% teže tkanine, katere videz in občutek na dotik ostaneta nespremenjena. Tkanino, ki je med uporabo, je treba suho očistiti, nikoli je ne oprati z vodo, da ne bi raztopili sulfamata.

Posebej je uporaben v gledaliških zavesah ali podobnih mestih.

Gledališče. Avtor: MustangJoe Vir: Pixabay

V različnih aplikacijah

Uporablja se kot katalizator pri nekaterih kemičnih reakcijah, na primer pri pripravi sečnine-formaldehidnih smol. Uporaben je tudi kot stabilizator baktericidov in klora v bazenih in kot belilo iz lesne kaše v celulozah.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Žveplove kisline. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Williams, DLH (2004) Nitroziranje v dušikovih središčih. V reakcijah nitroziranja in kemiji dušikovega oksida. Poglavje 2. Obnovljeno iz sciencedirect.com
3. Clapp, Leallyn B. (1943). Sulfaminska kislina in njene uporabe. Chem. Educ. 1943, 20, 4, 189. Pridobljeno od pubs.acs.org
4. McDonald, James. (2003). Žveplove kisline. Pridobljeno od veoliawatertech.com
5. Sastri, VS (2010). Upravljanje in nadzor korozije. V koroziji Shreir. Pridobljeno od sciencedirect.com
6. Pratima Bajpai. (2018). Razne teme. V Biermannovem priročniku iz celuloze in papirja. Tretja izdaja. Pridobljeno od sciencedirect.com