Δομή θειικού οξέος, ιδιότητες, ονοματολογία, χρήσεις



Το  θειώδες οξύ είναι ένα οξυγόνο που σχηματίζεται από τη διάλυση του διοξειδίου του θείου, SO2, σε νερό Είναι μια αδύναμη και ασταθή ανόργανο οξύ, το οποίο δεν θα μπορούσε να ανιχνευθεί σε διάλυμα, δεδομένου ότι η αντίδραση σχηματισμού είναι αναστρέψιμη και το οξύ αποσυντίθεται γρήγορα στα αντιδραστήρια που παράγονται (SO2 και Η2Ο).

Το μόριο του θειικού οξέος έχει ανιχνευθεί μόνο στη φάση αερίου αυτή τη στιγμή. Οι συζευγμένες βάσεις αυτού του οξέος είναι κοινά ανιόντα υπό τις μορφές θειωδών και διθειώδους.

Το φάσμα Raman των διαλυμάτων SO2 δείχνει μόνο σήματα που οφείλονται στο μόριο SO2 και το διθειώδες ιόν, HSO3-, σύμφωνα με την ακόλουθη ισορροπία:

Έτσι2    +  H2Ο    <=> HSO3-     +       H+

Αυτό δείχνει ότι μέσω του φάσματος Raman δεν είναι δυνατόν να ανιχνευθεί η παρουσία θειούχου οξέος σε ένα διάλυμα διοξειδίου του θείου σε νερό.

Όταν εκτίθεται στην ατμόσφαιρα, μετατρέπεται γρήγορα σε θειικό οξύ. Το θειικό οξύ ανάγεται σε υδρόθειο με τη δράση αραιού θειικού οξέος και ψευδαργύρου.

Η προσπάθεια συγκέντρωσης μιας λύσης SO2 Με την εξάτμιση του νερού για να ληφθεί θειικό οξύ χωρίς νερό, δεν παρήγαγε κανένα αποτέλεσμα, αφού το οξύ αποσυντίθεται ταχέως (αντιστρέφοντας την αντίδραση σχηματισμού), οπότε το οξύ δεν μπορεί να απομονωθεί.

Ευρετήριο

  • 1 Φυσικός σχηματισμός
  • 2 Δομή
    • 2.1 Απομονωμένο μόριο
    • 2.2 Μόριο που περιβάλλεται από νερό
    • 2.3 SO2 · nH2O
  • 3 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
    • 3.1 Μοριακός τύπος
    • 3.2 Μοριακό βάρος
    • 3.3 Φυσική εμφάνιση
    • 3.4 Πυκνότητα
    • 3.5 Πυκνότητα ατμών
    • 3.6 Διαβρωτικότητα
    • 3.7 Διαλυτότητα στο νερό
    • 3.8 Ευαισθησία
    • 3.9 Σταθερότητα
    • 3.10 Σταθερότητα οξύτητας (Ka)
    • 3.11 pKa
    • 3.12 ρΗ
    • 3.13 Σημείο ανάφλεξης
    • 3.14 Αποσύνθεση
  • 4 Ονοματολογία
  • 5 Σύνθεση
  • 6 Χρήσεις
    • 6.1 Στο ξύλο
    • 6.2 Απολυμαντικό και λευκαντικό
    • 6.3 Συντηρητικό
    • 6.4 Άλλες χρήσεις
  • 7 Αναφορές

Φυσικό σχηματισμό

Το θειικό οξύ σχηματίζεται στη φύση με το συνδυασμό διοξειδίου του θείου, προϊόντος της δραστηριότητας μεγάλων εργοστασίων, με ατμοσφαιρικό νερό. Για το λόγο αυτό, θεωρείται ως ενδιάμεσο προϊόν όξινης βροχής, προκαλώντας μεγάλες ζημιές στη γεωργία και το περιβάλλον.

Η όξινη μορφή του δεν είναι χρήσιμη στη φύση, αλλά συνήθως παρασκευάζεται σε άλατα νατρίου, καλίου, θειώδους και διθειώδους άλατος.

Το θειώδες άλας παράγεται ενδογενώς στο σώμα ως συνέπεια του μεταβολισμού των αμινοξέων που περιέχουν θείο. Ομοίως, το θειώδες άλας παράγεται ως προϊόν ζύμωσης τροφίμων και ποτών. Το θειώδες άλας είναι αλλεργιογόνο, νευροτοξικό και μεταβολικό. Μεταβολίζεται από το ένζυμο θειώδους οξειδάσης που το μετατρέπει σε θειικό άλας, μια αβλαβή ένωση.

Δομή

Απομονωμένο μόριο

Η δομή ενός απομονωμένου μορίου θειούχου οξέος στην αέρια κατάσταση μπορεί να φανεί στην εικόνα. Η κίτρινη σφαίρα στο κέντρο αντιστοιχεί στο άτομο θείου, τα κόκκινα στα άτομα οξυγόνου και τα λευκά στα άτομα υδρογόνου. Η μοριακή της γεωμετρία γύρω από το άτομο S είναι τριγωνική πυραμίδα, με τα άτομα Ο να αντλούν τη βάση.

Στη συνέχεια, στην αέρια κατάσταση, τα μόρια Η2Έτσι3 μπορούν να θεωρηθούν ως μικροσκοπικές τριγωνικές πυραμίδες που επιπλέουν στον αέρα, υποθέτοντας ότι είναι αρκετά σταθερές ώστε να διαρκούν για κάποιο χρονικό διάστημα χωρίς να αντιδρούν.

Η δομή καθιστά σαφές πού προέρχονται τα δύο όξινα υδρογόνα από: τις ομάδες υδροξυλίου συνδεδεμένες με θείο, HO-SO-OH. Επομένως, για αυτή την ένωση, δεν είναι σωστό να υποθέσουμε ότι ένα από τα όξινα πρωτόνια, H+, απελευθερώνεται από το άτομο θείου, H-SO2(ΟΗ).

Οι δύο ομάδες ΟΗ επιτρέπουν το θειώδες οξύ αλληλεπιδρά μέσω δεσμών υδρογόνου και επίσης δεσμό οξυγόνου S = O είναι ένας δέκτης υδρογόνου, καθιστώντας το H2Έτσι3 τόσο ένας καλός δότης και δέκτης τέτοιων γεφυρών.

Σύμφωνα με τα παραπάνω, το Η2Έτσι3 θα πρέπει να είναι σε θέση να συμπυκνώνεται σε ένα υγρό, ακριβώς όπως το θειικό οξύ,2Έτσι4. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει.

Μόριο που περιβάλλεται από νερό

Μέχρι σήμερα, δεν ήταν δυνατόν να ληφθεί το άνυδρο θειώδες οξύ, δηλαδή το Η2Έτσι3(1). ενώ το Η2Έτσι4(ac), από την άλλη πλευρά, μετά την αφυδάτωση μετασχηματίζεται στην άνυδρη μορφή του, H2Έτσι4(1), το οποίο είναι ένα πυκνό και ιξώδες υγρό.

Υποθέτοντας ότι το μόριο Η2Έτσι3 παραμένει αμετάβλητη, τότε θα είναι σε θέση να διαλύσει σε μεγάλο βαθμό στο νερό. Οι αλληλεπιδράσεις που θα διέπουν στα εν λόγω υδατικά διαλύματα θα είναι και πάλι οι γέφυρες υδρογόνου. Ωστόσο, θα υπήρχαν επίσης ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις που προκύπτουν από την ισορροπία υδρόλυσης:

H2Έτσι3(ac) + Η2O (l) <=> HSO3-(ac) + Η3Ο+(ac)

HSO3-(ac) + Η2O (l) <=> Έτσι32-(ac) + Η3Ο+

Το θειώδες ιόν, SO32- θα ήταν το ίδιο μόριο παραπάνω, αλλά χωρίς τις λευκές σφαίρες. και το ιόν υδροθειώδους (ή διθειώδους), HSO3-, διατηρεί μια λευκή σφαίρα. Άπειρες αλάτων μπορεί να προκύψουν και από τα δύο ανιόντα, κάποια πιο ασταθή από άλλα.

Στην πραγματικότητα, έχει επιβεβαιωθεί ότι ένα εξαιρετικά μικρό μέρος των λύσεων αποτελείται από Η2Έτσι3? δηλαδή, το μόριο που εξηγείται δεν είναι αυτό που αλληλεπιδρά άμεσα με τα μόρια του νερού. Ο λόγος γι 'αυτό είναι επειδή υφίσταται μια αποσύνθεση που προέρχεται από SO2 και Η2Ή, που είναι θερμοδυναμικά ευνοημένη.

Έτσι2∙nH2Ο

Η πραγματική δομή του θειώδους οξέος αποτελείται από ένα μόριο διοξειδίου του θείου που περιβάλλεται από μια σφαίρα νερού που αποτελείται από η μόρια.

Έτσι, το SO2, η δομή του οποίου είναι γωνιακή (τύπος μπούμερανγκ), δίπλα στην υδατική του σφαίρα, είναι υπεύθυνη για τα όξινα πρωτόνια που χαρακτηρίζουν την οξύτητα:

Έτσι2∙ nH2O (ac) + Η2O (l) <=> H3Ο+(ac) + HSO3-(ac) + ηΗ2O (l)

HSO3-(ac) + Η2O (l) <=> Έτσι32-(ac) + Η3Ο+

Εκτός από αυτήν την ισορροπία, υπάρχει επίσης ένα ισοζύγιο διαλυτότητας για το SO2, του οποίου το μόριο μπορεί να διαφύγει από το νερό στη φάση του αερίου:

Έτσι2(ζ) <=> Έτσι2(ac)

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Μοριακός τύπος

H2Έτσι3

Μοριακό βάρος

82,073 g / mol.

Φυσική εμφάνιση

Πρόκειται για ένα άχρωμο υγρό με πικάντικη οσμή θείου.

Πυκνότητα

1,03 g / ml.

Πυκνότητα ατμών

2.3 (σε σχέση με τον αέρα που λαμβάνεται ως 1)

Διαβρωτικότητα

Είναι διαβρωτικό για μέταλλα και υφάσματα.

Διαλυτότητα στο νερό

Αναμείξιμο με νερό.

Ευαισθησία

Είναι ευαίσθητο στον αέρα.

Σταθερότητα

Σταθερό, αλλά ασυμβίβαστο με τις ισχυρές βάσεις.

Σταθερότητα οξύτητας (Ka)

1,54 χ 10-2

pKa

1.81

ρΗ

1,5 στην κλίμακα pH.

Σημείο ανάφλεξης

Δεν είναι εύφλεκτο.

Αποσύνθεση

Όταν θερμαίνεται θειώδες οξύ μπορεί να αποσυντεθεί, εκπέμποντας ένα τοξικό καπνό οξείδιο του θείου.

Ονοματολογία

Το θείο έχει τα ακόλουθα σθένη: ± 2, +4 και +6. Από τον τύπο H2Έτσι3, μπορεί να υπολογιστεί ο αριθμός σθένους ή οξειδώσεως που έχει το θείο στην ένωση. Για να γίνει αυτό, αρκεί να λύσουμε ένα αλγεβρικό άθροισμα:

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

Δεδομένου ότι πρόκειται για μια ουδέτερη ένωση, το άθροισμα των φορτίων των ατόμων που την συνθέτουν πρέπει να είναι 0. Αν επιλύσουμε v για την παραπάνω εξίσωση, έχουμε:

v = (6-2) / 1

Έτσι, v ισούται με +4. Δηλαδή, το θείο συμμετέχει με το δεύτερο σθένος της, και σύμφωνα με την παραδοσιακή ονοματολογία, θα πρέπει να προστεθεί στο -oso όνομα κατάληξη. Γι 'αυτό το λόγο στο Η2Έτσι3 είναι γνωστό ως οξύ θείουαρκούδα.

Ένας άλλος πιο γρήγορος τρόπος να προσδιοριστεί αυτό το σθένος, συγκρίνει το Η2Έτσι3 με το Η2Έτσι4. Στο Η2Έτσι4 το θείο έχει σθένος +6, οπότε αν αφαιρεθεί ένα Ο, το σθένος πέφτει στο +4. και αν αφαιρεθεί κάποιος άλλος, το σθένος μειώνεται στο +2 (πράγμα που θα συνέβαινε για το οξύ υπογλυκαιμίαθείουαρκούδα, H2Έτσι2).

Αν και λιγότερο γνωστός, στο Η2Έτσι3 μπορεί επίσης να ονομάζεται τριοξοσουλφιδικό οξύ (IV), σύμφωνα με την ονοματολογία των αποθεμάτων.

Σύνθεση

Τεχνικά σχηματίζεται με καύση θείου για σχηματισμό διοξειδίου του θείου. Στη συνέχεια διαλύεται σε νερό για να σχηματίσει το θειώδες οξύ. Ωστόσο, η αντίδραση είναι αναστρέψιμη και το οξύ αποσυντίθεται γρήγορα στα αντιδραστήρια.

Αυτή είναι μια εξήγηση για το γιατί το θειώδες οξύ δεν απαντάται σε υδατικό διάλυμα (όπως αναφέρεται στην ενότητα σχετικά με τη χημική δομή του).

Χρησιμοποιεί

Γενικά, οι χρήσεις και οι εφαρμογές θειικού οξέος, δεδομένου ότι η παρουσία του δεν μπορεί να ανιχνευθεί, αναφέρονται στις χρήσεις και εφαρμογές των διαλυμάτων διοξειδίου του θείου και των βάσεων και των αλάτων του οξέος.

Στο ξύλο

Στη θειώδη διαδικασία, ο πολτός ξύλου παράγεται με τη μορφή σχεδόν καθαρών ινών κυτταρίνης. Αρκετά άλατα θειούχου οξέος χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή της λιγνίνης από τσιπς, χρησιμοποιώντας δοχεία υψηλής πίεσης που ονομάζονται digistors..

Τα άλατα που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία απόκτησης του πολτού του ξύλου είναι θειώδες άλας (SO32-) ή διθειώδες (HSO)3-), ανάλογα με το pH. Το αντίθετο ιόν μπορεί να είναι Na+, Ca2+, Κ+ ή ΝΗ4+.

Απολυμαντικό και λευκαντικό

-Το θειικό οξύ χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό. Χρησιμοποιείται επίσης ως ήπιος λευκαντικός παράγοντας, ειδικά για ευαίσθητα σε χλώριο υλικά. Επιπλέον, χρησιμοποιείται ως οδοντικό λευκαντικό και πρόσθετο τροφίμων.

-Είναι ένα συστατικό διαφόρων καλλυντικών για την περιποίηση του δέρματος και χρησιμοποιήθηκε ως στοιχείο φυτοφαρμάκων στην εξάλειψη των αρουραίων. Εξαλείφει τους λεκέδες που προκαλούνται από κρασί ή φρούτα σε διαφορετικά υφάσματα.

-Χρησιμεύει ως αντισηπτικό, είναι αποτελεσματικό για την πρόληψη λοιμώξεων του δέρματος. Σε μερικές στιγμές χρησιμοποιήθηκε σε απολυμάνσεις για την απολύμανση πλοίων, αντικείμενα ασθενών θυμάτων επιδημιών κλπ..

Συντηρητικό μέσο

Το θειικό οξύ χρησιμοποιείται ως συντηρητικό για τα φρούτα και τα λαχανικά και για την πρόληψη της ζύμωσης των ποτών όπως ο οίνος και η μπύρα, που είναι ένα αντιοξειδωτικό, αντιβακτηριακό και μυκητοκτόνο στοιχείο.

Άλλες χρήσεις

-Το θειικό οξύ χρησιμοποιείται στη σύνθεση φαρμάκων και χημικών προϊόντων. στην παραγωγή κρασιού και μπύρας · διύλιση προϊόντων πετρελαίου · και χρησιμοποιείται ως αναλυτικό αντιδραστήριο.

-Το διθειώδες αντιδρά με τους νουκλεοζίτες πυριμιδίνης και προστίθεται στον διπλό δεσμό μεταξύ της θέσης 5 και 6 της πυριμιδίνης, τροποποιώντας τον δεσμό. Ο μετασχηματισμός διθειώδους χρησιμοποιείται για τη δοκιμή των δευτεροταγών ή ανώτερων δομών των πολυνουκλεοτιδίων.

Αναφορές

  1. Wikipedia. (2018). Θειικό οξύ. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
  2. Ονοματολογία οξέων. [PDF] Ανακτήθηκε από: 2.chemistry.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002). Σχετικά με τη σταθερότητα του θειικού οξέος (H2Έτσι3) και το Dimer. Chem., Eur., 2002, 8, αρ. 24.
  4. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη χημεία (Τέταρτη έκδοση., Σελίδα 393). Mc Graw Hill.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). Σύνθεση της ανόργανης χημείας. [PDF] Ανακτήθηκε από: ugr.es
  6. PubChem. (2018). Θειικό οξύ. Ανακτήθηκε από: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Steven S. Zumdahl. (15 Αυγούστου 2008). Οξυξείδιο Encyclopædia Britannica. Ανακτήθηκε από: britannica.com