Väävelhappe struktuur, omadused, nomenklatuur, kasutusalad



The  väävelhape on hapnikhape, mis moodustub vääveldioksiidi lahustamisega, SO2, vees Tegemist on nõrga ja ebastabiilse anorgaanilise happega, mida lahuses ei ole tuvastatud, kuna selle moodustumise reaktsioon on pöörduv ja hapet laguneb kiiresti tekkinud reaktiivides (SO2 ja H2O).

Väävelhappe molekul on hetkel avastatud ainult gaasifaasis. Selle happe konjugeeritud alused on tavalised anioonid sulfitite ja bisulfiitide vormide all.

SO-lahenduste Ramani spekter2 näitab ainult SO molekulist tingitud signaale2 ja bisulfiidi ioon, HSO3-, kooskõlas järgmise saldoga:

SO2    +  H2O    <=> HSO3-     +       H+

See näitab, et Ramani spektri kaudu ei ole väävelhappe olemasolu vääveldioksiidi lahuses vees võimalik tuvastada.

Keskkonda sattudes muutub see kiiresti väävelhappeks. Väävelhape redutseeritakse vesiniksulfiidiks lahjendatud väävelhappe ja tsingi toimel.

SO-lahenduse kontsentreerimise katse2 Vee aurustamiseks veest aurustades ei andnud see tulemust, kuna hape laguneb kiiresti (moodustumisreaktsiooni ümberpööramine), nii et hapet ei saa eraldada.

Indeks

  • 1 Looduslik moodustumine
  • 2 Struktuur
    • 2.1 Eraldatud molekul
    • 2.2 Veega ümbritsetud molekul
    • 2,3 SO2 ∙ nH2O
  • 3 Füüsikalised ja keemilised omadused
    • 3.1 Molekulaarne valem
    • 3.2 Molekulmass
    • 3.3 Füüsiline välimus
    • 3.4 Tihedus
    • 3.5 Auru tihedus
    • 3.6 Söövitavus
    • 3.7 Vees lahustuv
    • 3.8 Tundlikkus
    • 3.9 Stabiilsus
    • 3.10 Happesuse konstant (Ka)
    • 3.11 pKa
    • 3,12 pH
    • 3.13 Leekpunkt
    • 3.14 Lagunemine
  • 4 Nomenklatuur
  • 5 Süntees
  • 6 Kasutamine
    • 6.1 Puidul
    • 6.2 Desinfektsioonivahend ja pleegitusaine
    • 6.3 Säilitusaine
    • 6.4 Muud kasutusalad
  • 7 Viited

Looduslik moodustumine

Väävelhape moodustub looduses vääveldioksiidi, suurte tehaste tegevuse tulemusena atmosfääri veega. Seetõttu peetakse seda happevihmade vaheproduktiks, mis põhjustab suurt kahju põllumajandusele ja keskkonnale.

Selle happevorm ei ole looduses kasutatav, kuid tavaliselt valmistatakse see naatriumi-, kaalium-, sulfit- ja bisulfiidsoolades..

Väävlit sisaldavate aminohapete metabolismi tagajärjel tekib organismis endogeenselt sulfit. Samamoodi toodetakse sulfitit toidu ja jookide kääritamise tulemusena. Sulfiit on allergeen, neurotoksiline ja metabotoksiline. See metaboliseerub sulfiidi oksüdaasi ensüümi poolt, mis muundab selle sulfaadiks, kahjutuks ühendiks.

Struktuur

Isoleeritud molekul

Kujutisel on näha gaasilises olekus eraldatud väävelhappe molekuli struktuuri. Kollane sfäär keskuses vastab väävliaatomile, punastele hapniku aatomitele ja valged vesinikuaatomitele. Selle molekuli geomeetria S aatomi ümber on trigonaalne püramiid, mille O-aatomid joonistavad aluse.

Seejärel, gaasilises olekus, H-molekulid2SO3 võib pidada õhku ujuvateks pisikeseks trigonaalseteks püramiidideks, eeldades, et see on piisavalt stabiilne, et see kestaks mõnda aega.

Struktuur teeb selgeks, kus kaks happelist vesinikku on pärit: väävliga seotud hüdroksüülrühmad, HO-SO-OH. Seetõttu ei ole selle ühendi puhul õige eeldada, et üks happelistest prootonitest, H+, vabaneb väävliaatomist, H-SO2(OH).

Kaks OH-rühma võimaldavad väävelhappel reageerida vesiniksidemetega ja lisaks on S = O sideme hapnik vesinik-aktseptor, mis muundab H-i.2SO3 nii nende sildade hea doonor kui ka aktseptor.

Vastavalt ülaltoodule, H2SO3 olema võimeline kondenseeruma vedelikus, nagu väävelhape,2SO4. Kuid see ei ole nii.

Molekul ümbritseb vett

Praeguseks ei ole olnud võimalik saada veevaba väävelhapet, st H2SO3(l); samal ajal kui H2SO4(ac) teiselt poolt pärast veetustamist muundatakse see veevabaks vormiks H2SO4(l) mis on tihe ja viskoosne vedelik.

Eeldades, et H-molekul2SO3 jääb muutumatuks, siis suudab see suurel määral vees lahustuda. Koostoimed, mis reguleeriksid nimetatud vesilahustes, oleksid taas vesiniku sillad; siiski oleks ka hüdrolüüsi tasakaalust tulenev elektrostaatiline koostoime:

H2SO3(ac) + H2O (l) <=> HSO3-(ac) + H3O+(ac)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SO32-(ac) + H3O+

Sulfiidi ioon, SO32- see oleks sama molekul eespool, kuid ilma valge sfäärita; ja vesiniksulfiidi (või bisulfiidi) ioon, HSO3-, säilitab valge sfääri. Soolade lõpmatus võib tekkida mõlemast anioonist, mõned on ebastabiilsemad kui teised.

Tegelikkuses on kinnitatud, et väga väike osa lahustest koosneb H-st2SO3; see tähendab, et seletatav molekul ei ole otseselt veemolekulidega suheldes. Selle põhjuseks on asjaolu, et see tekitab lagunemisest tulenevat SO-d2 ja H2Või mis on termodünaamiliselt eelistatud.

SO2∙nH2O

Väävelhappe tegelik struktuur koosneb vääveldioksiidi molekulist, mida ümbritseb n-molekulidest koosnev vesi..

Niisiis, vastuväide2, mille struktuur on nurgeline (bumerangitüüp), oma vesisfääri kõrval, vastutab happelisuse iseloomustavate happeliste prootonite eest:

SO2∙ nH2O (ac) + H2O (l) <=> H3O+(ac) + HSO3-(ac) + nH2O (l)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SO32-(ac) + H3O+

Lisaks sellele tasakaalule on ka SO jaoks lahustuvuse tasakaal2, mille molekul võib veest gaasifaasi põgeneda:

SO2(g) <=> SO2(ac)

Füüsikalised ja keemilised omadused

Molekulaarne valem

H2SO3

Molekulmass

82,073 g / mol.

Füüsiline välimus

See on värvitu vedelik, vürtsise väävli lõhnaga.

Tihedus

1,03 g / ml.

Auru tihedus

2.3 (seoses õhuga, mida võetakse 1)

Söövitavus

See on söövitav metallidele ja kangastele.

Lahustuvus vees

Seguneb veega.

Tundlikkus

See on õhu suhtes tundlik.

Stabiilsus

Stabiilne, kuid tugevate alustega kokkusobimatu.

Happesuse konstant (Ka)

1,54 x 10-2

pKa

1.81

pH

1,5 pH skaalal.

Süütepunkt

Mitte süttiv.

Lagunemine

Kuumutatud väävelhappe lagunemisel võib tekkida vääveloksiidi toksiline suits.

Nomenklatuur

Väävel on järgmised valentsid: ± 2, +4 ja +6. Valemis H2SO3, võib arvutada, milline väävlisisaldus või oksüdatsiooniarv ühendis on. Selleks piisab algebralise summa lahendamisest:

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

Kuna tegemist on neutraalse ühendiga, peab selle moodustavate aatomite tasude summa olema 0. Kui lahendame v ülaltoodud võrrandi jaoks, on meil:

v = (6-2) / 1

Seega võrdub v +4. See tähendab, et väävel osaleb selle teise valentsiga ja traditsioonilise nomenklatuuri kohaselt tuleb nimetusele lisada sufiksoso. Sel põhjusel H2SO3 seda tuntakse väävelhappenakandma.

Teine kiirem viis selle valentsuse määramiseks on H-i võrdlemine2SO3 H-ga2SO4. H-s2SO4 väävel on valents +6, nii et kui O on eemaldatud, langeb valents +4-le; ja kui teine ​​eemaldatakse, langeb valents väärtuseni +2 (mis oleks happe puhul hüpoglükeemiaväävlitkandma, H2SO2).

Kuigi see on vähem tuntud, H2SO3 seda võib nimetada ka trioksosulfoonhappeks (IV) vastavalt varude nomenklatuurile.

Süntees

Tehniliselt moodustub see väävli dioksiidi moodustamiseks. Seejärel lahustub see vees, moodustades väävelhappe. Siiski on reaktsioon pöörduv ja hape laguneb kiiresti reageerivateks aineteks.

See on selgitus, miks väävelhapet ei ole vesilahuses leitud (nagu on mainitud selle keemilise struktuuri osas)..

Kasutamine

Üldiselt viitavad väävelhappe kasutused ja rakendused, kuna selle olemasolu ei ole võimalik tuvastada, vääveldioksiidi lahuste ning happe aluste ja soolade kasutusviiside ja rakenduste kohta..

Puidust

Sulfiitprotsessis toodetakse puidumassi peaaegu puhta tsellulooskiuduna. Mitmeid väävelhappe sooli kasutatakse ligniini ekstraheerimiseks puiduhake, kasutades kõrgsurve aluseid, mida nimetatakse digistoriteks..

Puidust pulbri saamiseks kasutatavad soolad on sulfit (SO32-) või bisulfiit (HSO)3-), sõltuvalt pH-st. Vastuioon võib olla Na+, Ca2+, K+ või NH4+.

Desinfektsioonivahend ja valgendaja

-Väävelhapet kasutatakse desinfektsioonivahendina. Seda kasutatakse ka kerge pleegitusainena, eriti klooritundlike materjalide puhul. Lisaks kasutatakse seda hammaste valgendajana ja toidulisandina.

-See on erinevate kosmeetikatoodete koostisosa nahahoolduseks ja seda kasutati pestitsiidielemendina rottide elimineerimisel. Likvideerib veini või puuvilja tekitatud plekke erinevates kangastes.

-See toimib antiseptikana, mis on efektiivne nahainfektsioonide vältimiseks. Mõnel hetkel kasutati seda fumigatsioonides laevade desinfitseerimiseks, epideemiate haigete ohvrite vms..

Säilitusaine

Väävelhapet kasutatakse puuviljade ja köögiviljade säilitusainena ning selliste jookide nagu vein ja õlu kääritamise vältimiseks, mis on antioksüdant, antibakteriaalne ja fungitsiidne element.

Muud kasutusalad

-Väävelhapet kasutatakse ravimite ja keemiatoodete sünteesimiseks; veini ja õlle tootmisel; naftatoodete rafineerimine; ja seda kasutatakse analüütilise reagendina.

-Bisulfiit reageerib pürimidiini nukleosiididega ja lisatakse kaksiksidemele pürimidiini positsiooni 5 ja 6 vahel, modifitseerides sidet. Bisulfiidi transformatsiooni kasutatakse polünukleotiidide sekundaarsete või kõrgemate struktuuride testimiseks.

Viited

  1. Wikipedia. (2018). Väävelhape. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
  2. Hapete nomenklatuur. [PDF] Välja otsitud andmebaasist: 2.chemistry.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002). Väävelhappe stabiilsuse kohta (H. \ T2SO3) ja selle dimeeri. Chem. Eur. J. 2002, 8, nr.24.
  4. Shiver & Atkins. (2008). Anorgaaniline keemia (Neljas väljaanne., Lk 393). Mc Grawi mägi.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). Anorgaanilise keemia koostamine. [PDF] Välja otsitud andmebaasist: ugr.es
  6. PubChem. (2018). Väävelhape. Välja otsitud andmebaasist: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Steven S. Zumdahl. (15. august 2008). Oksihape Encyclopædia Britannica. Välja otsitud: britannica.com