Sumpor -dioksid ima molekularnu strukturu sličnu ozonu. Atom sumpora u centru molekule vezan je za dva atoma kiseonika. Ovo gasoviti proizvod oksidacija sumpora nema boju, emituje oštar miris, kada se uslovi promene, lako se kondenzuje u providnu tečnost. Tvar je visoko topljiva u vodi i ima antiseptička svojstva. SO 2 se u velikim količinama dobija u hemijskoj industriji, odnosno u ciklusu proizvodnje sumporne kiseline. Plin se široko koristi za preradu poljoprivrednih i prehrambenih proizvoda, izbjeljivanje tkanina u tekstilnoj industriji.

Sistematski i trivijalni nazivi supstanci

Neophodno je razumjeti raznolikost pojmova koji se odnose na istu jedinjenju. Zvanični naziv kompleksa, hemijski sastavšto se odražava formulom SO 2 - sumpor dioksid. IUPAC preporučuje korištenje ovog termina i njegovog engleskog pandana, sumpor dioksida. Udžbenici za škole i univerzitete često spominju ovaj naziv - sumpor oksid (IV). Rimski broj u zagradi označava valenciju atoma S. Kiseonik u ovom oksidu je dvovalentan, a oksidacioni broj sumpora je +4. V tehničku literaturu koristili su zastarjele termine kao što su sumporni plin, sumporni anhidrid (proizvod njegove dehidracije).

Sastav i karakteristike molekularne strukture SO 2

Molekul SO 2 formiran je od jednog atoma sumpora i dva atoma kiseonika. Između kovalentnih veza postoji kut od 120 °. U atomu sumpora dolazi do sp2 hibridizacije - oblaci od jednog s i dva p elektrona su poređani po obliku i energiji. Oni su ti koji učestvuju u obrazovanju kovalentna veza između sumpora i kiseonika. U paru O – S, razmak između atoma je 0,143 nm. Kiseonik je elektronegativniji od sumpora, što znači da se vezni parovi elektrona pomeraju od centra ka spoljnim uglovima. Cijeli molekul je također polariziran, negativni pol su O atomi, pozitivni pol je S atom.

Neki fizički parametri sumpor-dioksida

Sumpor oksid u normalnim količinama okoliš zadržava gasovito stanje agregacije... Formula sumpor-dioksida omogućava vam da odredite njegovu relativnu molekularnu i molarna masa: Mr (SO 2) = 64,066, M = 64,066 g/mol (može se zaokružiti na 64 g/mol). Ovaj gas je skoro 2,3 puta teži od vazduha (M (vazduh) = 29 g / mol). Dioksid ima oštar specifičan miris gorućeg sumpora, koji je teško pomiješati s bilo kojim drugim. Neprijatan je, iritira sluzokožu očiju i izaziva kašalj. Ali sumpor (IV) oksid nije toliko otrovan kao sumporovodik.

Pod pritiskom na sobnoj temperaturi, gasoviti sumpor dioksid se ukapljuje. Na niskim temperaturama, tvar je u čvrstom stanju, topi se na -72 ... -75,5 ° C. Daljnjim povećanjem temperature pojavljuje se tekućina, a na -10,1 ° C ponovo se stvara plin. Molekuli SO 2 su termički stabilni, razlaganje na atomski sumpor i molekularni kiseonik se dešava na veoma visokim temperaturama (oko 2800 ºS).

Rastvorljivost i interakcija s vodom

Sumpor dioksid, kada se rastvori u vodi, delimično reaguje sa njim i formira veoma slabu sumpornu kiselinu. U trenutku prijema, odmah se razlaže na anhidrid i vodu: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. Zapravo, u otopini nije prisutna sumporna kiselina, već hidratizirani SO 2 molekuli. Plinoviti dioksid bolje stupa u interakciju s hladnom vodom, njegova se topljivost smanjuje s porastom temperature. U normalnim uslovima, do 40 zapremina gasa se može rastvoriti u 1 zapremini vode.

Sumpor dioksid u prirodi

Značajne količine sumpor-dioksida se oslobađaju sa vulkanskim gasovima i lavom tokom erupcija. Mnoge vrste antropogenih aktivnosti također dovode do povećanja koncentracije SO 2 u atmosferi.

Sumporni anhidrid se u vazduh isporučuje iz metalurških postrojenja, gde se izduvni gasovi ne hvataju tokom prženja rude. Mnoge vrste fosilnih goriva sadrže sumpor; zbog toga se značajne količine sumpor -dioksida ispuštaju u atmosferski zrak pri sagorijevanju ugljena, nafte, plina i goriva dobivenog iz njih. Sumporni anhidrid postaje toksičan za ljude kada njegova koncentracija u zraku prelazi 0,03%. Osoba počinje imati kratak dah, mogu se pojaviti pojave nalik na bronhitis i upalu pluća. Vrlo visoke koncentracije sumpor-dioksida u atmosferi mogu dovesti do teškog trovanja ili smrti.

Sumpor dioksid - dobijen u laboratoriji i industriji

Laboratorijske metode:

1. Kada se sumpor sagori u tikvici sa kiseonikom ili vazduhom, dobija se dioksid prema formuli: S + O 2 = SO 2.
2. Na soli sumporne kiseline možete djelovati s jačim anorganskim kiselinama, bolje je uzeti solnu kiselinu, ali možete koristiti i razrijeđenu sumpornu kiselinu:

• Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3;
• Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (razrijeđeno) = Na 2 SO 4 + H 2 SO 3;
• H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2.

3. Kada bakar stupi u interakciju s koncentriranom sumpornom kiselinom, ne oslobađa se vodik, već sumpor dioksid:

2H 2 SO 4 (konc.) + Cu = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2.

Savremeni načini industrijska proizvodnja sumpor-dioksida:

1. Oksidacija prirodnog sumpora tokom njegovog sagorevanja u specijalnim pećima: S + O 2 = SO 2.
2. Pečenje željeznog pirita (pirita).

Osnovna hemijska svojstva sumpor-dioksida

Sumpor dioksid je hemijski aktivan spoj. U redoks procesima ova tvar često djeluje kao redukcijski agens. Na primjer, kada molekularni brom stupa u interakciju sa sumpor dioksidom, produkti reakcije su sumporna kiselina i bromovodonik. Oksidaciona svojstva SO 2 pojavljuju se ako se ovaj plin propusti kroz vodikovu sulfidnu vodu. Kao rezultat, oslobađa se sumpor, dolazi do samooksidacije-samoredukcije: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.

Sumpor dioksid je kiseo. Odgovara jednoj od najslabijih i najnestabilnijih kiselina - sumpornoj. Ovaj spoj ne postoji u svom čistom obliku; kisela svojstva otopine sumpor dioksida mogu se otkriti pomoću indikatora (lakmus postaje ružičast). Sumporna kiselina daje srednje soli - sulfite i kisele - hidrosulfite. Među njima postoje stabilna jedinjenja.

Oksidacija sumpora u dioksidu u heksavalentno stanje u sumpornom anhidridu je katalitička. Dobivena supstanca se snažno otapa u vodi, reaguje sa molekulima H2O.Reakcija je egzotermna, nastaje sumporna kiselina, odnosno njen hidratizovani oblik.

Praktična upotreba sumpor-dioksida

Glavna metoda industrijske proizvodnje sumporne kiseline, za koju je potreban element dioksid, ima četiri faze:

1. Dobivanje sumpornog anhidrida spaljivanjem sumpora u specijalnim pećima.
2. Prečišćavanje dobijenog sumpordioksida od svih vrsta nečistoća.
3. Dalja oksidacija u heksavalentni sumpor u prisustvu katalizatora.
4. Apsorpcija sumpor trioksida vodom.

Ranije se gotovo sav sumpor-dioksid potreban za proizvodnju sumporne kiseline u industrijskoj mjeri dobivao prženjem pirita kao nusproizvoda proizvodnje čelika. Novi tipovi prerade metalurških sirovina koriste manje sagorevanja rude. Stoga je glavni polazni materijal za proizvodnju sumporne kiseline u posljednjih godina postao prirodni sumpor. Značajne svjetske rezerve ove sirovine, njena dostupnost omogućavaju organiziranje prerade velikih razmjera.

Sumpor dioksid se široko koristi ne samo u hemijskoj industriji, već iu drugim sektorima privrede. Tekstilne fabrike koriste ovu supstancu i proizvode njene hemijske interakcije za izbeljivanje svilenih i vunenih tkanina. Ovo je vrsta izbjeljivanja bez hlora u kojoj se vlakna ne uništavaju.

Sumpor dioksid ima odlična dezinfekciona svojstva, koji se koristi u borbi protiv gljivica i bakterija. Sumporni anhidrid se koristi za fumigaciju poljoprivrednih skladišta, vinskih bačvi i podruma. Polovan SO 2 in Prehrambena industrija kao konzervans i antibakterijsko sredstvo. Dodaju je u sirupe, namaču svježe voće. Sulfitizacija
sok šećerne repe obezbojava i dezinfikuje sirovine. Pire i sokovi od konzervi povrća također sadrže sumpor dioksid kao antioksidans i konzervans.

Oksidacijsko stanje +4 za sumpor je prilično stabilno i manifestira se u tetrahalidima SHal 4, oksodihalidima SOHal 2, dioksidu SO 2 i u odgovarajućim anionima. Upoznat ćemo se sa svojstvima sumpor-dioksida i sumporne kiseline.

1.11.1. Sumpor (IV) oksid Molekularna struktura so2

Struktura molekula SO 2 slična je strukturi molekula ozona. Atom sumpora je u stanju sp 2 -hibridizacije, orbitalni raspored je pravilan trokut, molekularni oblik je kutni. Na atomu sumpora postoji usamljeni elektronski par. Dužina S - O veze je 0,143 nm, ugao veze je 119,5 °.

Struktura odgovara sljedećim rezonantnim strukturama:

Za razliku od ozona, višestrukost S - O veze je 2, odnosno prva rezonantna struktura daje glavni doprinos. Molekul se odlikuje visokom termičkom stabilnošću.

Fizička svojstva

U normalnim uslovima, sumpor-dioksid ili sumpor-dioksid je bezbojni gas oštrog zagušljivog mirisa, tačka topljenja -75°C, tačka ključanja -10°C. Dobro otopimo u vodi, na 20 ° C 40 zapremina sumpor-dioksida rastvorimo u 1 zapremini vode. Toksičan gas.

Hemijska svojstva sumpor (IV) oksida

Sumpor dioksid je vrlo reaktivan. sumpor dioksid - kiseli oksid... Prilično je dobro rastvorljiv u vodi i stvara hidrate. Također djelomično stupa u interakciju s vodom, formirajući slabu sumpornu kiselinu, koja nije izolirana u svom pojedinačnom obliku:

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 = H + + HSO 3 - = 2H + + SO 3 2-.

Kao rezultat disocijacije nastaju protoni, pa otopina ima kiselu sredinu.

Kada se gasoviti sumpordioksid propušta kroz rastvor natrijum hidroksida, nastaje natrijum sulfit. Natrijum sulfit reaguje sa viškom sumpor dioksida da nastane natrijum hidrosulfit:

2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O;

Na 2 SO 3 + SO 2 = 2NaHSO 3.

Redox dualnost je karakteristična za sumpor-dioksid, na primjer, dok pokazuje redukciona svojstva, on obezbojava bromnu vodu:

SO 2 + Br 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr

i rastvor kalijum permanganata:

5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O = 2KNSO 4 + 2MnSO 4 + H 2 SO 4.

oksidira kisikom u sumporni anhidrid:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3.

Pokazuje oksidacijska svojstva u interakciji s jakim redukcijskim sredstvima, na primjer:

SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (na 500 °C, u prisustvu Al 2 O 3);

SO 2 + 2H 2 = S + 2H 2 O.

Dobivanje sumpor oksida (IV)

Sagorevanje sumpora u vazduhu

S + O 2 = SO 2.

Oksidacija sulfida

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

Djelovanje jakih kiselina na sulfite metala

Na 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 = 2NaHSO 4 + H 2 O + SO 2.

1.11.2. Sumporna kiselina i njene soli

Kada se sumpordioksid rastvori u vodi, nastaje slaba sumporna kiselina, najveći deo rastvorenog SO 2 je u obliku hidratizovanog oblika SO 2 · H 2 O, pri hlađenju se oslobađa i kristalni hidrat, samo mali deo molekula sumporne kiseline disocira u sulfit i hidrosulfit ione. U slobodnom stanju kiselina se ne oslobađa.

Budući da je dvobazan, tvori dvije vrste soli: srednje sulfitne i kisele hidrosulfite. U vodi se rastvaraju samo sulfiti alkalnih metala i hidrosulfiti alkalnih i zemnoalkalnih metala.

Sumporov oksid (sumpor-dioksid, sumpor-dioksid, sumpor-dioksid) je bezbojni gas koji u normalnim uslovima ima oštar karakterističan miris (slično mirisu zapaljene šibice). Ukapljuje se pod pritiskom na sobnoj temperaturi. Sumpor dioksid je rastvorljiv u vodi, a stvara se nestabilna sumporna kiselina. Također, ova tvar se otapa u sumpornoj kiselini i etanolu. Jedna je od glavnih komponenti koje čine vulkanske plinove.

1. Sumpor dioksid se rastvara u vodi, stvarajući sumpornu kiselinu. U normalnim uslovima, ova reakcija je reverzibilna.

SO2 (sumpor dioksid) + H2O (voda) = H2SO3 (sumporna kiselina).

2. Sa alkalijama, sumpor dioksid stvara sulfite. Na primjer: 2NaOH (natrijum hidroksid) + SO2 (sumpor dioksid) = Na2SO3 (natrijum sulfit) + H2O (voda).

3. Hemijska aktivnost sumpor-dioksida je prilično visoka. Najizraženija redukciona svojstva sumpornog anhidrida. U takvim reakcijama povećava se oksidacijsko stanje sumpora. Na primjer: 1) SO2 (sumpor dioksid) + Br2 (brom) + 2H2O (voda) = H2SO4 (sumporna kiselina) + 2HBr (bromovodonik); 2) 2SO2 (sumpor dioksid) + O2 (kiseonik) = 2SO3 (sulfit); 3) 5SO2 (sumpor dioksid) + 2KMnO4 (kalijum permanganat) + 2H2O (voda) = 2H2SO4 (sumporna kiselina) + 2MnSO4 (mangan sulfat) + K2SO4 (kalijum sulfat).

Posljednja reakcija je primjer kvalitativni odgovor na SO2 i SO3. Dolazi do ljubičaste promjene boje otopine).

4. U prisustvu jakih redukcijskih sredstava, sumpor dioksid može pokazati oksidirajuća svojstva. Na primjer, za izdvajanje sumpora iz otpadnih plinova u metalurškoj industriji koristi se redukcija sumpor-dioksida ugljičnim monoksidom (CO): SO2 (sumpor-dioksid) + 2CO (ugljični monoksid) = 2CO2 + S (sumpor).

Također oksidirajuća svojstva Ova supstanca se koristi za dobijanje fosfatnih ksilota: PH3 (fosfin) + SO2 (sumpor-dioksid) = H3PO2 (fosforna kiselina) + S (sumpor).

Gdje se koristi sumpor dioksid?

Sumpor dioksid se uglavnom koristi za proizvodnju sumporne kiseline. Koristi se i u proizvodnji niskoalkoholnih pića (vina i drugih pića srednje cjenovne kategorije). Zbog svojstva ovog plina da ubija razne mikroorganizme, njime se fumigiraju skladišta i skladišta povrća. Osim toga, sumporov oksid se koristi za izbjeljivanje vune, svile i slame (onih materijala koji se ne mogu izbjeliti hlorom). U laboratorijima se sumpor dioksid koristi kao otapalo i za dobivanje različitih soli sumporne kiseline.

Fiziološki efekti

Sumpor dioksid je vrlo toksičan. Simptomi trovanja su kašalj, curenje iz nosa, promuklost, osebujan okus u ustima, jaka bol u grlu. Udisanje sumpordioksida u visokim koncentracijama uzrokuje poteškoće pri gutanju i gušenju, poremećaj govora, mučninu i povraćanje, a može se razviti i akutni plućni edem.

Maksimalna granica koncentracije za sumpor dioksid:
- u zatvorenom prostoru - 10 mg / m³;
- prosječni dnevni maksimum jednokratno u atmosferskom zraku - 0,05 mg/m³.

Osjetljivost na sumpor dioksid varira među pojedincima, biljkama i životinjama. Na primjer, među drvećem najotporniji su hrast i breza, a najmanje otporne smreka i bor.