ŽVEPLOVA KISLINA: ZGRADBA, LASTNOSTI, NOMENKLATURA, UPORABE - KEMIJA - 2026

Žveplove kisline je oxyacid tvorjen z raztapljanjem žveplov dioksid, SO ₂ , vodo. Gre za šibko in nestabilno anorgansko kislino, ki je v raztopini ni bilo zaznati, saj je reakcija njenega nastanka reverzibilna in kislina se hitro razgradi v reagentih, ki so jo proizvedli (SO ₂ in H ₂ O).

Molekula žveplove kisline je bila doslej zaznana le v plinski fazi. Konjugirane baze te kisline so običajni anioni v obliki sulfitov in bisulfitov.

Vir: Benjah-bmm27, iz Wikimedia Commons Ramanov spekter raztopin SO ₂ prikazuje samo signale zaradi molekule SO ₂ in bisulfitnega iona HSO ₃ ^- v skladu z naslednjim ravnotežjem:

SO ₂ + H ₂ O <=> HSO ₃ ^- + H ⁺

To kaže, da z uporabo Ramanovega spektra ni mogoče zaznati prisotnosti žveplove kisline v raztopini žveplovega dioksida v vodi.

Ko je izpostavljen atmosferi, se hitro spremeni v žveplovo kislino. Žveplova kislina se z delovanjem žveplove kisline in cinka reducira v vodikov sulfid.

Poskus koncentracije raztopine SO ₂ z izhlapevanjem vode, da dobimo žveplovo kislino brez vode, ni prinesel rezultatov, saj se kislina hitro razgradi (obrne reakcijo tvorbe), zato kislina ne more biti izoliran.

Naravna tvorba

Žveplova kislina se v naravi tvori s kombinacijo žveplovega dioksida, produkta dejavnosti velikih tovarn, z atmosfersko vodo. Zaradi tega velja za vmesni proizvod kislega dežja, ki povzroča veliko škode v kmetijstvu in okolju.

Njegova kislina v naravi ni uporabna, običajno pa jo pripravimo v natrijevih in kalijevih solih, sulfitu in bisulfitu.

Sulfit nastaja endogeno v telesu kot posledica presnove aminokislin, ki vsebujejo žveplo. Prav tako nastane sulfit kot produkt fermentacije živil in pijač. Sulfit je alergen, nevrotoksičen in metaboličen. Presnavlja ga encim sulfit oksidaza, ki ga pretvori v sulfat, neškodljivo spojino.

Struktura

Izolirana molekula

Na sliki lahko vidite strukturo izolirane molekule žveplove kisline v plinastem stanju. Rumena krogla v središču ustreza atomu žvepla, rdeča atomom kisika, bela pa vodikom. Njena molekularna geometrija okoli atoma S je trigonska piramida, pri čemer O-atomi rišejo osnovo.

Torej, v plinastem stanju, H ₂ SO ₃ molekule lahko šteje kot drobne trigonalne piramide lebdijo v zraku, ob predpostavki, da je dovolj stabilen, da traja določen čas brez reakcijo.

Iz strukture je jasno razvidno, od kod prihajata dva kisla vodika: iz hidroksilnih skupin, vezanih na žveplo, HO-SO-OH. Zato je za te spojine, ni pravilno domnevati, da je eden od kislih protonov, H ⁺ , ki se sprošča iz atoma žvepla, H-SO ₂ (OH).

Obe OH skupin omogoči žveplaste kisline za interakcijo preko vodikovih vezi in, poleg tega, kisik S = O obveznice je vodikov akceptor, ki prodira H ₂ SO ₃ tako dober darovalcev in akceptorja teh vezi.

V skladu z zgoraj navedenim, H ₂ SO ₃ mora biti sposoben, da se kondenzira v tekočino, kot je žveplova kislina počne, H ₂ SO ₄ . Kljub temu se ne zgodi tako.

Molekule, obkrožene z vodo

Do danes ni bilo mogoče dobiti brezvodni žveplaste kisline, ki je, H ₂ SO ₃ (1); medtem ko se H ₂ SO ₄ (aq) po dehidraciji preoblikuje v brezvodno obliko, H ₂ SO ₄ (l), ki je gosta in viskozna tekočina.

Če H ₂ SO ₃ je molekula predpostavlja, da ostanejo nespremenjeni, potem bo sposobna raztopiti v veliki meri v vodi. Interakcije, ki bi vplivale na omenjene vodne raztopine, bi bile spet vodikove vezi; Vendar bi prišlo tudi do elektrostatičnih interakcij kot posledica hidroliznega ravnovesja:

H ₂ SO ₃ (aq) + H ₂ O (l) <=> HSO ₃ ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

Sulfitni ion SO ₃ ^2- bi bil enaka molekuli kot zgoraj, vendar brez belih sfer; in vodikovega sulfita (ali bisulfit) ion HSO ₃ ^- ohrani belo kroglo. Neskončnosti soli lahko nastanejo iz obeh anionov, nekatere bolj nestabilne od drugih.

V resnici je bilo potrjeno, da je izredno majhen del raztopin sestavljen iz H ₂ SO ₃ ; to pomeni, da razlagana molekula ni tista, ki neposredno komunicira z molekulami vode. Razlog za to je dejstvo, da se podvrže razpadu, ki izvira iz SO ₂ in H ₂ O, kar je termodinamično ugodno.

SW

Prava struktura žveplove kisline je sestavljena iz molekule žveplovega dioksida, ki jo obdaja krogla vode, sestavljena iz n molekul.

Tako je SO ₂ , katerega struktura je kotna (tip bumeranga), skupaj z njegovo vodno sfero odgovoren za kisle protone, ki so značilni za kislost:

SO ₂ ∙ nH ₂ O (aq) + H ₂ O (l) <=> H ₃ O ⁺ (aq) + HSO ₃ ^- (aq) + nH ₂ O (l)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

Poleg tega ravnovesja obstaja tudi topnostno ravnovesje za SO ₂ , katerega molekula lahko uhaja iz vode v plinsko fazo:

SO ₂ (g) <=> SO ₂ (ac)

Fizikalne in kemijske lastnosti

Molekularna formula

H ₂ SO ₃

Molekularna teža

82.073 g / mol.

Fizični videz

Je brezbarvna tekočina, ki ima vonj po žveplu.

Gostota

1,03 g / ml

Gostota hlapov

2.3 (glede na zrak, zajet kot 1)

Jedkost

Je jedko za kovine in tkanine.

Topnost v vodi

Zmeša se z vodo.

Občutljivost

Občutljiv je na zrak.

Stabilnost

Stabilen, vendar nezdružljiv z močnimi podlagami.

Konstanta kislosti (Ka)

1,54 x 10 ^-2

pKa

1,81

pH

1,5 na lestvici pH.

mesto vžiga

Ni vnetljivo.

Razgradnja

Ko se žveplova kislina segreva, se lahko razgradi, pri čemer oddaja strupeni žveplov oksid.

Nomenklatura

Žveplo ima naslednje vrednosti: ± 2, +4 in +6. Iz formule H ₂ SO ₃ je mogoče izračunati, kakšno valenčno ali oksidacijsko število ima žveplo v spojini. Če želite to narediti, samo rešite algebrsko vsoto:

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

Ker gre za nevtralno spojino, mora biti vsota nabojev atomov, ki jo sestavljajo, 0. 0. Rešimo za v za prejšnjo enačbo, imamo:

v = (6-2) / 1

Tako je v enak +4. Se pravi, da žveplo sodeluje s svojo drugo valenco, po tradicionalni nomenklaturi pa je treba imenu dodati tudi pripono. Zaradi tega je H ₂ SO ₃ znan kot žveplova kislina .

Drugi hitrejši način za določitev te valencije je primerjava H ₂ SO ₃ s H ₂ SO ₄ . V H ₂ SO ₄ ima žveplo valenco +6, tako da če odstranimo O, valenca pade na +4; in če je druga sredstva odstranjena, nižji valenca 2 (kar bi bila primerna za kisline hipo žvepla medveda , H ₂ SO ₂ ).

Čeprav manj znano, H ₂ SO ₃ lahko imenujemo tudi trioxosulfuric kisline (IV), v skladu z nomenklaturo zalogi.

Sinteza

Tehnično se tvori z zgorevanjem žvepla, da nastane žveplov dioksid. Nato se raztopi v vodi, da tvori žveplovo kislino. Vendar je reakcija reverzibilna in kislina se hitro razgradi nazaj v reaktante.

To je razlaga, zakaj žveplove kisline ne najdemo v vodni raztopini (kot je že omenjeno v poglavju o njeni kemični zgradbi).

Prijave

Vir: Pxhere

Na splošno se uporabe in uporabe žveplove kisline, ker njene prisotnosti ni mogoče zaznati, nanašajo na uporabo in uporabo raztopin žveplovega dioksida ter baz in soli kisline.

V lesu

V procesu sulfita se lesna celuloza proizvaja v obliki skoraj čistih celuloznih vlaken. Za pridobivanje lignina iz lesnih sekancev se uporabljajo različne soli žveplove kisline z uporabo posod z visokim tlakom, imenovanih digistorji.

Soli, ki se uporabljajo pri pridobivanju lesne kaše, so sulfitne (SO ₃ ^2- ) ali bisulfitne (HSO ₃ ^- ), odvisno od pH. Števec ionsko lahko Na ⁺ , Ca ^{2 +} , K ⁺ ali NH ₄ ⁺ .

Dezinfekcijsko in belilno sredstvo

-Žvelikova kislina se uporablja kot razkužilo. Uporablja se tudi kot blago belilno sredstvo, zlasti za klor občutljive materiale. Poleg tega se uporablja kot belilo za zobe in dodatek hrani.

-To je sestavina v različnih kozmetikah za nego kože in je bila uporabljena kot pesticidni element pri odstranjevanju podgan. Odstranjuje madeže, ki jih vino ali sadje povzročajo na različnih tkaninah.

-Dobro deluje kot antiseptik in učinkovito preprečuje okužbe kože. Včasih so ga uporabljali v zaplinjevanju za razkuževanje ladij, stvari bolnih žrtev epidemij itd.

Sredstvo za konzervans

Žveplova kislina se uporablja kot konzervans za sadje in zelenjavo in preprečuje fermentacijo pijač, kot sta vino in pivo, saj je antioksidant, antibakterijski in fungicidni element.

Druge uporabe

-Žveplova kislina se uporablja pri sintezi zdravil in kemikalij; pri proizvodnji vina in piva; rafiniranje naftnih derivatov; in se uporablja kot analitični reagent.

-Bisulfit reagira z nukleozidi pirimidina in doda dvojno vez med položajem 5 in 6 pirimidina, pri čemer spremeni vez. Transformacija bisulfita se uporablja za preskušanje sekundarnih ali višjih struktur polinukleotidov.

Reference

1. Wikipedija. (2018). Žveplova kislina. Pridobljeno: en.wikipedia.org
2. Nomenklatura kislin. . Pridobljeno iz: 2.chemistry.gatech.edu
3. Voegele F. Andreas & col. (2002). O stabilnosti žveplove kisline (H ₂ SO ₃ ) in njenem dimerju. Chem. Eur. J. 2002. 8, št. 24.
4. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja., Str. 393). Mc Graw Hill.
5. Calvo Flores FG (drugi). Formulacija anorganske kemije. . Pridobljeno: ugr.es
6. PubChem. (2018). Žveplova kislina. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Steven S. Zumdahl. (15. avgust 2008). Oksiacid. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com