Күкірт диоксиді озонға ұқсас молекулалық құрылымға ие. Молекула орталығындағы күкірт атомы екі оттегі атомымен байланысады. Бұл газ тәрізді өнімкүкірттің тотығуы түсі жоқ, өткір иіс шығарады, жағдай өзгерген кезде ол мөлдір сұйықтыққа оңай конденсацияланады. Зат суда жақсы ериді және антисептикалық қасиетке ие. SO 2 химия өнеркәсібінде, атап айтқанда күкірт қышқылын өндіру циклінде көп мөлшерде алынады. Газ ауыл шаруашылығы және тамақ өнімдерін өңдеуге, тоқыма өнеркәсібінде маталарды ағартуға кеңінен қолданылады.

Заттардың жүйелік және тривиалды атаулары

Бір қосылысқа қатысты терминдердің алуан түрлілігін түсіну қажет. Кешеннің ресми атауы, Химиялық құрамыол SO 2 формуласымен көрсетілген - күкірт диоксиді. IUPAC осы терминді және оның ағылшындық әріптесі күкірт диоксидін қолдануды ұсынады. Мектептер мен университеттерге арналған оқулықтарда бұл атау жиі кездеседі - күкірт оксиді (IV). Жақшадағы рим цифры S атомының валенттілігін білдіреді, бұл оксидтегі оттегі екі валентті, ал күкірттің тотығу саны +4. V техникалық әдебиеттеркүкірт газы, күкірт ангидриді (оның сусыздану өнімі) сияқты ескірген терминдерді қолданды.

SO 2 молекулалық құрылымының құрамы мен ерекшеліктері

SO 2 молекуласы бір күкірт атомынан және екі оттегі атомынан тұрады. Коваленттік байланыстар арасында 120 ° бұрыш бар. Күкірт атомында sp2 гибридизациясы жүреді - бір s және екі p электронның бұлттары пішіні мен энергиясы бойынша тураланған. Олар білім алуға қатысады коваленттік байланыскүкірт пен оттегі арасында. O - S жұбында атомдар арасындағы қашықтық 0,143 нм. Оттегі күкірттен гөрі электрогенитті, яғни электрондардың байланыстырушы жұптары орталықтан сыртқы бұрыштарға ауысады. Бүкіл молекула да поляризацияланған, теріс полюс - О атомдары, оң полюс - S атомы.

Күкірт диоксидінің кейбір физикалық параметрлері

Күкірт оксиді қалыпты мөлшерде қоршаған ортагаз тәрізді күйінде сақтайды жинақталу жағдайы... Күкірт диоксидінің формуласы оның салыстырмалы молекулалық және молярлық массасы: Mr (SO 2) = 64.066, M = 64.066 г / моль (64 г / мольге дейін дөңгелектеуге болады). Бұл газ ауадан 2,3 есе ауыр (M (ауа) = 29 г / моль). Диоксидте күкірттің өткір иісі бар, оны басқалармен шатастыру қиын. Бұл жағымсыз, көздің шырышты қабығын тітіркендіреді, жөтел тудырады. Бірақ күкірт (IV) оксиді күкіртсутек сияқты улы емес.

Бөлме температурасындағы қысымда газ тәрізді күкірт диоксиді сұйылтылады. Төмен температурада зат қатты күйде болады, балқу -72 ... -75,5 ° С. Температураның одан әрі жоғарылауымен сұйықтық пайда болады, ал -10.1 ° С температурада қайтадан газ пайда болады. SO 2 молекулалары термиялық тұрақты, атомдық күкіртке ыдырайды және молекулалық оттегі өте жоғары температурада (шамамен 2800 ºС) жүреді.

Суда ерігіштігі мен әрекеттесуі

Күкірт диоксиді суда ерігенде онымен ішінара әрекеттесіп, өте әлсіз күкірт қышқылын түзеді. Қабылдау кезінде ол бірден ангидрид пен суға ыдырайды: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. Шындығында, ерітіндіде күкірт қышқылы емес, гидратталған SO 2 молекулалары болады. Газ тәрізді диоксид салқын сумен жақсы әрекеттеседі, температураның жоғарылауымен оның ерігіштігі төмендейді. Қалыпты жағдайда 1 көлем суда 40 көлемге дейін газ ериді.

Табиғаттағы күкірт диоксиді

Күкірт диоксидінің едәуір мөлшері атқылау кезінде вулкандық газдар мен лавамен бөлінеді. Антропогендік әрекеттердің көптеген түрлері атмосферадағы SO 2 концентрациясының жоғарылауына да әкеледі.

Күкірт ангидридін ауаға металлургиялық қондырғылар береді, онда кенді күйдіру кезінде пайдаланылған газдар ұсталмайды. Қазба отынның көптеген түрлерінде күкірт бар; нәтижесінде көмір, мұнай, газ және отынды жағу кезінде атмосфералық ауаға күкірт диоксидінің едәуір мөлшері бөлінеді. Күкірт ангидриді ауада 0,03%жоғары концентрацияда адамдар үшін улы болады. Адамда ентігу басталады, бронхит пен пневмонияға ұқсас құбылыстар пайда болуы мүмкін. Атмосферада күкірт диоксидінің өте жоғары концентрациясы ауыр улануға немесе өлімге әкелуі мүмкін.

Күкірт диоксиді - зертханада және өндірісте өндіру

Зертханалық әдістер:

1. Күкіртті оттегі немесе ауасы бар колбада жағу кезінде формула бойынша диоксид алынады: S + O 2 = SO 2.
2. Сіз күшті бейорганикалық қышқылдары бар күкірт қышқылының тұздарына әсер ете аласыз, тұз қышқылын қабылдаған дұрыс, бірақ сұйылтылған күкірт қышқылын қолдануға болады:

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

3. Мыс концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттескенде сутегі емес, күкірт диоксиді бөлінеді:

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

Қазіргі заманғы әдістеркүкірт диоксидінің өнеркәсіптік өндірісі:

1. Табиғи күкірттің арнайы пештерде жануы кезінде тотығуы: S + О 2 = SO 2.
2. Темір пирит (пирит) күйдіру.

Күкірт диоксидінің негізгі химиялық қасиеттері

Күкірт диоксиді - химиялық белсенді қосылыс. Тотығу -тотықсыздану процестерінде бұл зат көбінесе тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді. Мысалы, молекулалық бром күкірт диоксидімен әрекеттескенде, реакция өнімдері күкірт қышқылы мен бром сутегі болып табылады. SO 2 тотықтырғыштық қасиеттері егер бұл газ күкіртсутекті су арқылы өтсе пайда болады. Нәтижесінде күкірт бөлінеді, өздігінен тотығу-тотықсыздану жүреді: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.

Күкірт диоксиді қышқыл. Ол ең әлсіз және тұрақсыз қышқылдардың біріне сәйкес келеді - күкірт. Бұл қоспа таза күйінде жоқ; күкірт диоксиді ерітіндісінің қышқылдық қасиеттерін индикаторлардың көмегімен анықтауға болады (лакмус қызғылт түске боялады). Күкірт қышқылы орта тұздарды - сульфиттер мен қышқылдық - гидросульфиттерді береді. Олардың арасында тұрақты қосылыстар бар.

Күкірт ангидридінде диоксидте күкірттің алты валентті күйге дейін тотығуы каталитикалық болып табылады. Алынған зат суда күшті ериді, Н2О молекулаларымен әрекеттеседі.Реакция экзотермиялық, күкірт қышқылы түзіледі, дәлірек айтқанда оның гидратталған түрі.

Күкірт диоксидін практикалық қолдану

Күкірт қышқылын алудың негізгі өнеркәсіптік процесі, ол үшін диоксиді элементі қажет, төрт кезеңнен тұрады:

1. Арнайы пештерде күкіртті жағу арқылы күкірт ангидридін алу.
2. Алынған күкірт диоксидін барлық қоспалардан тазарту.
3. Катализатордың қатысуымен алты валентті күкіртке одан әрі тотығу.
4. Күкірт триоксидінің сумен сіңірілуі.

Бұрын өнеркәсіптік көлемде күкірт қышқылын өндіруге қажетті күкірт диоксидінің барлығы дерлік болатты балқытудың қосалқы өнімі ретінде пирит күйдіру арқылы алынған. Металлургиялық шикізатты өңдеудің жаңа түрлері кеннің жануын аз пайдаланады. Сондықтан күкірт қышқылын өндірудің негізгі бастапқы материалы Соңғы жылдарытабиғи күкіртке айналды. Бұл шикізаттың маңызды әлемдік қоры, оның болуы ауқымды өңдеуді ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

Күкірт диоксиді химия өнеркәсібінде ғана емес, сонымен қатар экономиканың басқа салаларында да кеңінен қолданылады. Тоқыма фабрикалары жібек пен жүннен жасалған маталарды ағарту үшін осы зат пен оның химиялық әсерлесу өнімдерін пайдаланады. Бұл хлорсыз ағартудың бір түрі, онда талшықтар жойылмайды.

Күкірт диоксиді саңырауқұлақтар мен бактерияларға қарсы күресте қолданылатын тамаша дезинфекциялаушы қасиетке ие. Күкірт ангидриді ауыл шаруашылығы қоймаларын, шарап бөшкелері мен жертөлелерді фумигациялау үшін қолданылады. SO 2 дюйм қолданылады Тамақ өнеркәсібіконсервант және бактерияға қарсы агент ретінде. Олар оны сироптарға қосады, жаңа піскен жемістерді сіңдіреді. Сульфитизация
қант қызылшасы шырыны шикізаттың түсін өзгертеді және дезинфекциялайды. Консервіленген көкөніс пюресі мен шырындардың құрамында антиоксидант және консервант ретінде күкірт диоксиді бар.

Күкірттің +4 тотығу дәрежесі жеткілікті тұрақты және SHal 4 тетрагалидтерінде, SOHal 2 оксидигалидтерінде, SO 2 диоксидінде және сәйкес аниондарда көрінеді. Біз күкірт диоксиді мен күкірт қышқылының қасиеттерімен танысамыз.

1.11.1. Күкірт (IV) оксиді Молекулалық құрылымы со2

SO 2 молекуласының құрылысы озон молекуласына ұқсас. Күкірт атомы sp 2 -будандастыру күйінде, орбиталық орналасуы -тікбұрышты үшбұрыш, ал молекуласы -бұрыштық. Күкірт атомында жалғыз электронды жұп бар. S - O байланыс ұзындығы 0,143 нм, байланыс бұрышы 119,5 °.

Құрылым келесі резонанстық құрылымдарға сәйкес келеді:

Озоннан айырмашылығы, S - O байланысының еселігі 2 -ге тең, яғни бірінші резонанстық құрылым негізгі үлес қосады. Молекула жоғары жылу тұрақтылығымен сипатталады.

Физикалық қасиеттері

Қалыпты жағдайда күкірт диоксиді немесе күкірт диоксиді -тұншықтыратын өткір иісі бар түссіз газ, балқу температурасы -75 ° С, қайнау температурасы -10 ° С. Суда жақсы ериді, 20 ° С температурада күкірт диоксиді 40 көлем 1 көлемде суда ериді. Улы газ.

Күкірт (IV) оксидінің химиялық қасиеттері

Күкірт диоксиді жоғары реактивті. Күкірт диоксиді - қышқыл оксиді... Гидрат түзу үшін суда жақсы ериді. Ол сумен ішінара әрекеттесіп, жеке түрінде оқшауланбаған әлсіз күкірт қышқылын түзеді:

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

Диссоциация нәтижесінде протондар түзіледі, сондықтан ерітіндіде қышқыл орта болады.

Натрий гидроксиді ерітіндісі арқылы газ тәрізді күкірт диоксиді өткенде натрий сульфиті түзіледі. Натрий сульфиті күкіртті газдың артық мөлшерімен әрекеттесіп натрий гидросульфитін түзеді:

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

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

Тотығу -тотықсыздану күкірт диоксидіне тән, мысалы, тотықсыздандырғыш қасиеттер көрсете отырып, бром суының түсін өзгертеді:

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

және калий перманганатының ерітіндісі:

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

оттегімен күкірт ангидридіне дейін тотығады:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3.

Ол күшті тотықсыздандырғыштармен әрекеттескенде тотықтырғыш қасиеттер көрсетеді, мысалы:

SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (500 ° C температурада, Al 2 O 3 қатысында);

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

Күкірт оксидін алу (IV)

Ауада күкірт жағу

S + O 2 = SO 2.

Сульфидтердің тотығуы

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

Күшті қышқылдардың металл сульфиттерге әсері

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

1.11.2. Күкірт қышқылы және оның тұздары

Күкірт диоксиді суда ерігенде әлсіз күкірт қышқылы түзіледі, еріген SO 2 -дің негізгі бөлігі SO 2 · H 2 O гидратталған түрінде болады, салқындаған кезде кристалды гидрат та бөлініп шығады, тек кішкене бөлігі күкірт қышқылының молекулалары сульфит пен гидросульфит иондарына диссоциацияланады. Еркін күйде қышқыл бөлінбейді.

Екі негізді болғандықтан, ол тұздардың екі түрін құрайды: орта - сульфиттер және қышқыл - гидросульфиттер. Суда сілтілік металдардың сульфиттері мен сілтілі және сілтілі жер металдарының гидросульфиттері ғана ериді.

Күкірт оксиді (күкірт диоксиді, күкірт диоксиді, күкірт ангидриді) - бұл түссіз газ, ол қалыпты жағдайда өзіне тән өткір иіске ие (сіріңкенің иісіне ұқсас). Бөлме температурасында қысым астында сұйылтады. Күкірт диоксиді суда ериді, ал тұрақсыз күкірт қышқылы түзіледі. Сондай -ақ, бұл зат күкірт қышқылында және этанолда ериді. Бұл вулкандық газдарды құрайтын негізгі компоненттердің бірі.

1. Күкірт диоксиді суда ериді, күкірт қышқылын түзеді. Қалыпты жағдайда бұл реакция қайтымды болады.

SO2 (күкірт диоксиді) + H2O (су) = H2SO3 (күкірт қышқылы).

2. Сілтілермен күкірт диоксиді сульфит түзеді. Мысалы: 2NaOH (натрий гидроксиді) + SO2 (күкірт диоксиді) = Na2SO3 (натрий сульфиті) + H2O (су).

3. Күкірт диоксидінің химиялық белсенділігі жеткілікті жоғары. Күкірт ангидридінің ең айқын төмендететін қасиеттері. Мұндай реакцияларда күкірттің тотығу дәрежесі жоғарылайды. Мысалы: 1) SO2 (күкірт диоксиді) + Br2 (бром) + 2H2O (су) = H2SO4 (күкірт қышқылы) + 2HBr (бром сутегі); 2) 2SO2 (күкірт диоксиді) + О2 (оттегі) = 2SO3 (сульфит); 3) 5SO2 (күкірт диоксиді) + 2KMnO4 (калий перманганаты) + 2H2O (су) = 2H2SO4 (күкірт қышқылы) + 2MnSO4 (марганец сульфаты) + K2SO4 (калий сульфаты).

Соңғы реакция - бұл мысал сапалы жауап SO2 және SO3 бойынша. Ерітіндінің күлгін түсі өзгереді).

4. Күшті тотықсыздандырғыштар болған кезде күкірт диоксиді тотықтырғыш қасиеттер көрсете алады. Мысалы, металлургия өнеркәсібінде қалдық газдардан күкіртті алу үшін көміртегі тотығы (СО) бар күкірт диоксидінің тотықсыздануы қолданылады: SO2 (күкірт диоксиді) + 2СО (көміртегі тотығы) = 2СО2 + S (күкірт).

Сонымен қатар тотықтырғыш қасиеттеріБұл зат фосфат ксилоттарын алу үшін қолданылады: PH3 (фосфин) + SO2 (күкірт диоксиді) = H3PO2 (фосфор қышқылы) + S (күкірт).

Күкірт диоксиді қайда қолданылады?

Күкірт диоксиді негізінен күкірт қышқылын алу үшін қолданылады. Ол сондай-ақ төмен алкогольді сусындар өндірісінде қолданылады (орташа баға санатындағы шарап және басқа сусындар). Бұл газдың қасиеті әртүрлі микроорганизмдерді өлтіруге байланысты, қоймалар мен көкөніс қоймалары онымен фумигацияланады. Сонымен қатар, күкірт оксиді жүнді, жібекті және сабанды ағарту үшін қолданылады (хлормен ағартуға болмайтын материалдар). Зертханаларда күкірт диоксиді еріткіш ретінде және күкірт қышқылының әр түрлі тұздарын алу үшін қолданылады.

Физиологиялық әсерлер

Күкірт диоксиді өте улы. Уланудың белгілері - жөтел, мұрынның ағуы, дауыстың қарлығуы, ауыздың ерекше дәмі, тамақтың қатты ауыруы. Күкірт диоксидін жоғары концентрацияда жұту жұтылу мен тұншығуды қиындатады, сөйлеудің бұзылуы, жүрек айнуы мен құсу, жедел өкпе ісінуі дамуы мүмкін.

Күкірт диоксидінің шекті концентрациясы:
- үй ішінде - 10 мг / м³;
- атмосфералық ауадағы тәуліктік максималды бір реттік - 0,05 мг / м³.

Күкірт диоксидіне сезімталдық жеке адамдарда, өсімдіктер мен жануарларда әр түрлі болады. Мысалы, ағаштар арасында емен мен қайың төзімді, ал төзімділігі төмен - шырша мен қарағай.