ŽVEPLOV DIOKSID (SO2): STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, TVEGANJA - KEMIJA - 2026

Žveplov dioksid je plinasta anorganska spojina sestoji iz žvepla (S) in kisika (O), in njegova kemijska formula SO ₂ . To je brezbarven plin z dražilnim in zadušljivim vonjem. Poleg tega je topen v vodi, tvori kisle raztopine. Vulkani ga med izbruhi izženejo v ozračje.

Je del biološkega in geokemičnega cikla žvepla, vendar ga v velikih količinah proizvajajo nekatere človeške dejavnosti, kot sta rafinacija nafte in kurjenje fosilnih goriv (na primer premog ali dizelsko gorivo).

Žveplov dioksid SO ₂ oddajajo vulkani med izbruhi. Brocken Inaglory. Vir: Wikimedia Commons.

SO ₂ je redukcijsko sredstvo, ki papirni kaši omogoča, da po beljenju z drugimi spojinami ostane bela. Služi tudi za odstranjevanje sledi klora v vodi, ki je bila obdelana s to kemikalijo.

Uporablja se za konzerviranje nekaterih vrst hrane, za razkuževanje posod, v katerih nastaja fermentacija grozdnega soka, da se proizvede vino ali ječmen, da se pripravi pivo.

Uporablja se tudi kot fungicid v kmetijstvu, za pridobivanje žveplove kisline, kot topilo in kot vmesni spoj pri kemijskih reakcijah.

Prisotni SO ₂ v ozračju je škodljiv za številne rastline, v vodi pa vpliva na ribe in je tudi eden tistih, ki so odgovorni za "kisli dež", ki korodira materiale, ki jih je ustvaril človek.

Struktura

Molekul žveplovega dioksida je simetričen in tvori kot. Kot je posledica dejstva, da ima SO ₂ osamljen par elektronov, to je elektronov, ki ne tvorijo vezi z nobenim atomom, vendar so prosti.

Lewisova struktura žveplovega dioksida, kjer opazimo njegovo kotno obliko in par prostih elektronov. WhittleMario. Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Žveplov dioksid

- Anhidrid žvepla

- Žveplov oksid.

Lastnosti

Fizično stanje

Brezbarven plin.

Molekularna teža

64,07 g / mol

Tališče

-75,5 ºC

Vrelišče

-10,05 ° C

Gostota

Plin: 2,26 pri 0 ° C (glede na zrak, to je gostota zraka = 1). To pomeni, da je težji od zraka.

Tekočina: 1,4 do -10 ° C (glede na vodo, torej gostota vode = 1).

Topnost

Topen v vodi: 17,7% pri 0 ° C; 11,9% pri 15 ° C; 8,5% pri 25 ° C; 6,4% pri 35 ° C.

Topen v etanolu, dietil etru, acetonu in kloroformu. Manj je topen v nepolarnih topilih.

pH

Vodne raztopine SO ₂ so kisle.

Kemijske lastnosti

SO ₂ je močno reducirajoče in oksidacijsko sredstvo. V prisotnosti zraka in katalizatorja oksidira do SO ₃ .

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

Osamljeni pari elektronov se včasih obnašajo kot Lewisova baza, z drugimi besedami, lahko reagira s spojinami, kjer obstaja atom, ki mu manjkajo elektroni.

Če je SO ₂ v obliki plina in suh, ne napada železa, jekla, zlitin bakra in niklja-kroma-železa. Če pa je v tekočem ali mokrem stanju, povzroči korozijo tem kovinam.

Tekoči SO ₂ z 0,2% vode ali več povzroča močno korozijo železa, medenine in bakra. Je jedko za aluminij.

Ko je tekoč, lahko napade tudi nekaj plastike, gume in prevleke.

Vodne SO raztopine

SO ₂ je zelo topen v vodi. Dolgo je veljalo, da v vodi tvori žveplovo kislino H ₂ SO ₃ , vendar obstoj te kisline ni bil dokazan.

V raztopinah SO ₂ v vodi se pojavijo naslednje ravnotežje:

SO ₂ + H ₂ O ⇔ SO ₂ .H ₂ O

SO ₂ .H ₂ O ⇔ HSO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

HSO ₃ ^- + H ₂ O ⇔ SO ₃ ^2- + H ₃ O ⁺

Kjer je HSO ₃ ^- bisulfitni ion in SO ₃ ^2- je sulfitni ion. Sulfitni ioni SO ₃ ^2- nastajajo večinoma, ko raztopini SO ₂ dodamo alkalijo .

Vodne raztopine SO ₂ imajo redukcijske lastnosti, še posebej, če so alkalne.

Druge lastnosti

- Je izjemno stabilen proti vročini, tudi do 2000 ° C.

- Ni vnetljiv.

Pridobitev

SO ₂ dobimo z zgorevanjem žvepla (S) v zraku, čeprav nastajajo tudi majhne količine SO ₃ .

S + O ₂ → SO ₂

Lahko se proizvaja tudi s segrevanjem različnih sulfidov v zraku, med drugim izgorevanjem piritnih mineralov in mineralov, ki vsebujejo sulfide.

Pri železnem piritu pri oksidaciji _dobimo železov oksid (iii) in SO ₂ :

4 FeS ₂ + 11 O ₂ → 2 Fe ₂ O ₃ + 8 SO ₂ ↑

Prisotnost v naravi

SO ₂ se v ozračje sprošča z dejavnostjo vulkanov (9%), povzročajo pa ga tudi druge naravne dejavnosti (15%) in človeška dejanja (76%).

Eksplozivne vulkanske izbruhe povzročajo znatna letna nihanja ali nihanja SO ₂ v atmosferi. Ocenjujejo, da 25% SO _2, ki ga oddajajo vulkani, izpere dež, preden doseže stratosfero.

Naravni viri so najpogostejši in nastanejo zaradi biološkega cikla žvepla.

V mestnih in industrijskih območjih prevladujejo človeški viri. Glavna človeška dejavnost, ki jo proizvaja, je kurjenje fosilnih goriv, ​​kot so premog, bencin in dizel. Drugi človeški viri so rafinerije nafte, kemični obrati in pridobivanje plina.

Človekove dejavnosti, kot je kurjenje premoga za električno energijo, so vir onesnaženja s SO ₂ . Adrem68. Vir: Wikimedia Commons.

Pri sesalcih nastaja endogeno, torej v telesu živali in ljudi zaradi presnove aminokislin, ki vsebujejo žveplo (S), zlasti L-cistein.

Prijave

Pri proizvodnji žveplove kisline

Ena najpomembnejših uporab SO ₂ je pridobivanje žveplove kisline H ₂ SO ₄ .

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

V predelani prehrambeni industriji

Žveplov dioksid se uporablja kot konzervans hrane in stabilizator, kot sredstvo za uravnavanje vlage ter kot modifikator okusa in teksture v nekaterih jedilnih izdelkih.

Uporablja se tudi za razkuževanje opreme, ki pride v stik z živili, fermentacijsko opremo, kot je ta v pivovarnah in vinarjih, posodah za hrano itd.

Omogoča vam ohranjanje sadja in zelenjave, poveča njihovo življenjsko dobo na polici supermarketa, preprečuje izgubo barve in okusa ter pomaga pri zadrževanju vitamina C (askorbinske kisline) in karotenov (predhodnikov vitamina A).

Posušeno sadje ne vsebuje gliv in bakterij zahvaljujoč SO ₂ . Avtor: Isabel Ródenas. Vir: Pixabay.com

Uporablja se za ohranjanje vina, saj uničuje bakterije, glive in neželene kvasovke. Uporablja se tudi za sterilizacijo in preprečevanje nastanka nitrozaminov v pivu.

Ječmen fermentacija Oprema za pridobitev pivo steriliziramo s tako ₂ . Avtor: Cerdadebbie. Vir: Pixabay.

Uporablja se tudi za namakanje koruznih jedrc, za beljenje sladkorja pese in kot protimikrobno zdravilo pri proizvodnji koruznega sirupa z visoko fruktozo.

Kot topilo in reagent

Veliko se uporablja kot nevodno topilo. Čeprav ni ionizirajoče topilo, je uporabno kot topilo, ki ne vsebuje protona, za nekatere analitske aplikacije in kemijske reakcije.

Uporablja se kot topilo in reagent v organski sintezi, vmesni produkt pri proizvodnji drugih spojin, kot so klor dioksid, acetil klorid in pri sulfonizaciji olj.

Kot reducent

Uporablja se kot reducent, čeprav ni tako močan, v alkalni raztopini pa se tvori sulfitni ion, ki je bolj energijsko reducent.

V različnih aplikacijah

SO ₂ se uporablja tudi:

- V kmetijstvu kot fungicid in konzervans za grozdje po spravilu.

- Za proizvodnjo hidrosulfitov.

- beljenje lesne kaše in papirja, saj omogoča stabiliziranje kaše po beljenju z vodikovim peroksidom H ₂ O ₂ ; SO ₂ deluje tako, da uniči preostali H ₂ O ₂ in tako ohrani svetlost kaše, saj lahko H ₂ O ₂ povzroči obrat svetlosti.

- Za beljenje tekstilnih vlaken in pletanih izdelkov.

- Za ravnanje z vodo, saj izloča preostali klor, ki ostane po kloriranju pitne, odpadne ali industrijske vode.

- pri rafiniranju mineralov in kovin, kot redukcijsko sredstvo za železo med predelavo mineralov.

- pri rafiniranju olja, da se ujame kisik in zavira korozija, ter kot ekstrakcijsko topilo.

- Kot antioksidant.

- Kot alkalni nevtralizator v proizvodnji stekla.

- V litijevih baterijah kot oksidant.

Učinki OS

Študije so pokazale, da endogeni ali telesno proizvedeni SO ₂ ugodno vplivajo na srčno-žilni sistem, vključno z uravnavanjem delovanja srca in sproščanjem krvnih žil.

Ko se v telesu proizvede SO ₂ , se ta pretvori v njegove derivate bisulfit HSO ₃ ^- in sulfit SO ₃ ^2- , ki na valovanje izvajajo vazo-relaksantni učinek.

Endogeni SO ₂ zmanjšuje hipertenzijo, preprečuje razvoj ateroskleroze in ščiti srce pred poškodbami miokarda. Ima tudi antioksidativno delovanje, zavira vnetja in apoptozo (programirana celična smrt).

Zaradi tega se domneva, da je morda možna nova terapija za bolezni srca in ožilja.

Srce lahko izkoristi SO _2, ki ga proizvede telo. Avtor: OpenClipart-Vectors. Vir: Pixabay.

Tveganja

- Izpostavljenost plinastemu SO ₂ lahko povzroči opekline oči, kože, grla in sluznice, poškodbe bronhialnih cevi in ​​pljuč.

- Nekatere študije poročajo, da lahko obstaja nevarnost poškodbe genskega materiala sesalskih in človeških celic.

- Je jedko. Ni vnetljiv.

Ekotoksičnost

Žveplov dioksid je najpogostejši onesnaževalni plin v ozračju, zlasti v mestnih in industrijskih območjih.

Njegova prisotnost v ozračju prispeva k tako imenovanemu "kislemu dežju", ki je škodljiv za vodne organizme, ribe, kopensko vegetacijo in korozijo materialov, ki jih je ustvaril človek.

Spomenik poškodovan s kislim dežjem. Nino Barbieri. Vir: Wikimedia Commons.

SO ₂ je strupen za ribe. Zelene rastline so izjemno občutljive na atmosferski SO ₂ . Alfalfa, bombaž, ječmen in pšenica so poškodovani pri nizki ravni okolja, krompir, čebula in koruza pa so veliko bolj odporni.

Učinki zaužitja s hrano

Čeprav je za zdrave ljudi neškodljiv, lahko uporaba SO ₂ v koncentracijah, ki jih priporočajo pooblaščene zdravstvene agencije, astmo pri občutljivih ljudeh, ki jo jemljejo s hrano.

Občutljivi ljudje lahko trpijo zaradi astme, če uživajo hrano z majhnimi količinami SO ₂ . Suraj na Malayalamu Wikipedia. Vir: Wikimedia Commons.

Živila, ki jih običajno vsebujejo, so suho sadje, umetne brezalkoholne pijače in alkoholne pijače.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Žveplov dioksid. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. et al. (2016). Endogeni žveplov dioksid: nov član družine gasotransmiterjev v srčno-žilnem sistemu. Oksid Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Obnovljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
4. Windholz, M. in sod. (uredniki) (1983). Indeks Merck. Enciklopedija kemikalij, zdravil in bioloških snovi. Deseta izdaja. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Žveplovi oksidi: Viri, izpostavljenost in vplivi na zdravje. Vplivi žveplovega oksida na zdravje. V Enciklopediji zdravja okolja. Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Tricker, R. in Tricker, S. (1999). Onesnaževala in onesnaževala. Žveplov dioksid. V okoljskih zahtevah za elektromehansko in elektronsko opremo. Pridobljeno od sciencedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Kislinsko-bazična kemija. Žveplovi oksidi. V tleh in okoljski kemiji (druga izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Žveplov dioksid v hrani in pijačah: njegova uporaba kot konzervans in njegov vpliv na astmo. Br J Dis prsni koš. 1980; 14 (2): 128–34. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). Pregled kemije, uporabe pesticidov in okoljske usode žveplovega dioksida, kot se uporablja v Kaliforniji. V pregledih onesnaženja okolja in toksikologije. Zvezek 246. Pridobljeno s povezave.springer.com.