Dioxid de sulf - proprietăți fizice, producție și aplicare

Cuprins:

Dioxid de sulf - proprietăți fizice, producție și aplicare
Dioxid de sulf - proprietăți fizice, producție și aplicare
Anonim

Dioxidul de sulf are o structură moleculară similară cu ozonul. Atomul de sulf din centrul moleculei este legat de doi atomi de oxigen. Acest produs gazos de oxidare a sulfului este incolor, emite un miros înțepător, se condensează ușor într-un lichid limpede în condiții schimbătoare. Substanța este foarte solubilă în apă, are proprietăți antiseptice. SO2 se obtine in cantitati mari in industria chimica si anume in ciclul producerii acidului sulfuric. Gazul este utilizat pe scară largă pentru prelucrarea produselor agricole și alimentare, pentru albirea țesăturilor în industria textilă.

Numele sistematice și banale ale substanțelor

Este necesar să înțelegem varietatea de termeni legați de același compus. Denumirea oficială a compusului, a cărui compoziție chimică este reflectată de formula SO2, este dioxid de sulf. IUPAC recomandă utilizarea acestui termen și a echivalentului său în limba engleză, Sulfur dioxide. Manualele pentru școli și universități menționează adesea o altă denumire - oxid de sulf (IV). Cifra romană dintre paranteze indică valența atomului S. Oxigenul din acest oxid este bivalent, iar numărul de oxidare al sulfului este +4. Literatura tehnică folosește termeni învechiți, cum ar fi dioxid de sulf, anhidridă sulfuroasă (un produs al deshidratării sale).

dioxid de sulf
dioxid de sulf

Compoziția și caracteristicile structurii moleculare a SO2

Molecula SO2 este formată dintr-un atom de sulf și doi atomi de oxigen. Există un unghi de 120° între legăturile covalente. Hibridizarea Sp2 are loc în atomul de sulf - norii de un s și doi p-electroni sunt aliniați ca formă și energie. Ele sunt implicate în formarea unei legături covalente între sulf și oxigen. În perechea O-S, distanța dintre atomi este de 0,143 nm. Oxigenul este mai electronegativ decât sulful, ceea ce înseamnă că perechile de electroni de legătură se deplasează din centru spre colțurile exterioare. Întreaga moleculă este, de asemenea, polarizată, pol negativ - atomi O, pozitiv - atom S.

formula dioxidului de sulf
formula dioxidului de sulf

Unii parametri fizici ai dioxidului de sulf

Oxidul de sulf tetravalent, în condiții normale de mediu, păstrează o stare gazoasă de agregare. Formula pentru dioxidul de sulf vă permite să determinați masele moleculare și molare relative: Mr(SO2)=64,066, M=64,066 g/mol (poate fi rotunjit la 64 g/mol). Acest gaz este de aproape 2,3 ori mai greu decât aerul (M(aer)=29 g/mol). Dioxidul are un miros specific ascuțit de sulf ars, care este greu de confundat cu oricare altul. Este neplăcut, irită membranele mucoase ale ochilor, provoacă tuse. Dar oxidul de sulf(IV) nu este la fel de otrăvitor ca hidrogenul sulfurat.

Sub presiune la temperatura camerei, dioxidul de sulf gazos se lichefiază. La temperaturi scăzute, substanța este în stare solidă, se topește la –72…–75,5 °C. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, apare un lichid, iar la –10,1 °C, se formează din nou un gaz. SO2 moleculele sunt stabile termic, descompunerea în sulf atomic și oxigen molecular are loc la temperaturi foarte ridicate (aproximativ 2800 ºС).

producerea de dioxid de sulf
producerea de dioxid de sulf

Solubilitatea și interacțiunea cu apa

Dioxidul de sulf, atunci când este dizolvat în apă, interacționează parțial cu acesta pentru a forma un acid sulfuros foarte slab. În momentul primirii, se descompune imediat în anhidridă și apă: SO2 + H2O ↔ H2SO3 De fapt, nu acidul sulfuros este prezent în soluție, ci moleculele hidratate SO2 Dioxidul gazos interacționează mai bine cu apă rece, solubilitatea acesteia scade odată cu creșterea temperaturii. În condiții normale, se poate dizolva într-un volum de apă până la 40 de volume de gaz.

Gaz sulfurat în natură

Volume semnificative de dioxid de sulf sunt eliberate cu gaze vulcanice și lavă în timpul erupțiilor. Multe activități umane cresc, de asemenea, concentrația de SO2 în atmosferă.

formarea dioxidului de sulf într-un vulcan
formarea dioxidului de sulf într-un vulcan

Dioxidul de sulf este furnizat aerului de către instalațiile metalurgice, unde gazele de eșapament nu sunt captate în timpul prăjirii minereului. Multe tipuri de combustibili fosili conțin sulf, ca urmare, cantități semnificative de dioxid de sulf sunt eliberate în aerul atmosferic în timpul arderii cărbunelui, petrolului, gazului și combustibilului obținut din acestea. Dioxidul de sulf devine toxic pentru oameni la concentrații în aer de peste 0,03%. O persoană începe dificultăți de respirație, pot exista fenomene asemănătoare bronșitei și pneumoniei. O concentrație foarte mare de dioxid de sulf în atmosferă poate duce la otrăvire gravă sau la moarte.

Gaz sulfurat - producție de laborator și industrial

Metode de laborator:

  1. Când sulful este ars într-un balon cu oxigen sau aer, se obține dioxidul după formula: S + O2=SO2.
  2. Este posibil să acționați asupra sărurilor acidului sulfuros cu acizi anorganici mai puternici, este mai bine să luați acid clorhidric, dar puteți folosi acid sulfuric diluat:
  • Na2SO3 + 2HCl=2NaCl + H2SO 3;
  • Na2SO3 + H2SO4(dezasamblat)=Na2SO4 + H2SO3;
  • H2SO3=H2O + SO 2↑.

3. Când cuprul reacţionează cu acidul sulfuric concentrat, nu se eliberează hidrogen, ci dioxid de sulf:

2H2SO4 (conc.) + Cu=CuSO4 + 2H 2O + SO2↑.

Metode moderne de producere industrială a dioxidului de sulf:

  1. Oxidarea sulfului natural în timpul arderii acestuia în cuptoare speciale: S + O2=SO2.
  2. Pirită de fier de prăjire (pirită).
materii prime
materii prime

Proprietăți chimice de bază ale dioxidului de sulf

Dioxidul de sulf este un compus activ din punct de vedere chimic. În procesele redox, această substanță acționează adesea ca un agent reducător. De exemplu, atunci când bromul molecular interacționează cu dioxidul de sulf, produșii de reacție sunt acid sulfuric și bromură de hidrogen. Proprietățile oxidante ale SO2 apar atunci când acest gaz este trecut prin apă cu hidrogen sulfurat. Ca urmare, sulf este eliberat, are loc auto-oxidarea-auto-vindecare: SO2 + 2H2S=3S + 2H 2 O.

Dioxidul de sulf prezintă proprietăți acide. Corespunde unuia dintre cei mai slabi și mai instabili acizi - sulfuros. Acest compus nu există în forma sa pură; este posibil să se detecteze proprietățile acide ale unei soluții de dioxid de sulf folosind indicatori (tornesolul devine roz). Acidul sulfuros dă săruri medii - sulfiți și acid - hidrosulfiți. Printre aceștia se numără compuși stabili.

Procesul de oxidare a sulfului în dioxid în stare hexavalentă în anhidridă sulfuric este catalitic. Substanța rezultată se dizolvă viguros în apă, reacționează cu moleculele de H2O. Reacția este exotermă, producând acid sulfuric, sau mai degrabă forma sa hidratată.

Utilizarea practică a gazului acru

Procedeul principal de producere industrială a acidului sulfuric, care necesită dioxid de element, are patru etape:

  1. Obținerea dioxidului de sulf prin arderea sulfului în cuptoare speciale.
  2. Purificarea dioxidului de sulf rezultat din toate tipurile de impurități.
  3. Oxidare ulterioară la sulf hexavalent în prezența unui catalizator.
  4. Absorbția trioxidului de sulf de către apă.

Anterior, aproape tot dioxidul de sulf necesar pentru a produce acid sulfuric la scară industrială era obținut prin prăjirea piritei ca produs secundar al producției de oțel. Noile tipuri de prelucrare a materiilor prime metalurgice folosesc mai puțină ardere a minereului. Prin urmare, sulful natural a devenit principala materie primă pentru producția de acid sulfuric în ultimii ani. Rezervele mondiale semnificative ale acestei materii prime, disponibilitatea ei fac posibilă organizarea prelucrării la scară largă.

producerea acidului sulfuric
producerea acidului sulfuric

Dioxidul de sulf este utilizat pe scară largă nu numai în industria chimică, ci și în alte sectoare ale economiei. Fabricile de textile folosesc această substanță și produsele interacțiunii sale chimice pentru a înălbi mătasea și țesăturile de lână. Acesta este un tip de albire fără clor care nu descompune fibrele.

Dioxidul de sulf are proprietăți dezinfectante excelente, care este folosit în lupta împotriva ciupercilor și bacteriilor. Dioxidul de sulf este folosit pentru fumigare depozite agricole, butoaie de vin și pivnițe. SO2 este folosit în industria alimentară ca agent conservant și antibacterian. Adăugați-l în siropuri, înmuiați fructe proaspete în el. Sulfitizareasucul de sfeclă de zahăr decolorează și dezinfectează materiile prime. Piureurile și sucurile de legume conservate conțin și dioxid de sulf ca agent antioxidant și conservant.

Recomandat: