Oxid siričitý má molekulárnu štruktúru podobnú ozónu. Atóm síry v strede molekuly je viazaný na dva atómy kyslíka. Toto plynný produkt oxidácia síry nemá farbu, vydáva štipľavý zápach, pri zmene podmienok ľahko kondenzuje na priehľadnú kvapalinu. Látka je vysoko rozpustná vo vode a má antiseptické vlastnosti. SO 2 sa vo veľkých množstvách získava v chemickom priemysle, a to vo výrobnom cykle kyseliny sírovej. Plyn je široko používaný na spracovanie poľnohospodárskych a potravinárskych výrobkov, na bielenie tkanín v textilnom priemysle.

Systematické a triviálne názvy látok

Je potrebné porozumieť rozmanitosti výrazov týkajúcich sa tej istej zlúčeniny. Oficiálny názov zlúčeniny, chemické zloženiečo sa prejavuje vzorcom SO 2 - oxid siričitý. IUPAC odporúča používať tento výraz a jeho anglický náprotivok, oxid siričitý. V učebniciach pre školy a univerzity sa často spomína tento názov - oxid sírový (IV). Rímska číslica v zátvorkách označuje valenciu atómu S. Kyslík v tomto oxide je dvojmocný a oxidačné číslo síry je +4. V. technická literatúra používali také zastarané výrazy, ako je plynný síra, anhydrid kyseliny sírovej (produkt jeho dehydratácie).

Zloženie a vlastnosti molekulárnej štruktúry SO 2

Molekulu SO 2 tvorí jeden atóm síry a dva atómy kyslíka. Medzi kovalentnými väzbami je uhol 120 °. V atóme síry dochádza k hybridizácii sp2 - oblaky jedného s a dvoch p elektrónov sú vyrovnané tvarom a energiou. Práve oni sa zúčastňujú vzdelávania kovalentná väzba medzi sírou a kyslíkom. V páre O - S je vzdialenosť medzi atómami 0,143 nm. Kyslík je elektronegatívnejší ako síra, čo znamená, že väzbové páry elektrónov sú posunuté zo stredu do vonkajších rohov. Celá molekula je tiež polarizovaná, negatívny pól sú atómy O, pozitívny pól je atóm S.

Niektoré fyzikálne parametre oxidu siričitého

Oxid sírový za bežných podmienok životné prostredie zachováva plynný stav agregácie... Vzorec oxidu siričitého vám umožňuje určiť jeho relatívne molekulárne a molárna hmota: Mr (SO 2) = 64,066, M = 64,066 g / mol (možno zaokrúhliť na 64 g / mol nahor). Tento plyn je takmer 2,3 -krát ťažší ako vzduch (M (vzduch) = 29 g / mol). Oxid má štipľavý špecifický zápach horiacej síry, ktorý je ťažké zameniť s iným. Je to nepríjemné, dráždi sliznice očí a spôsobuje kašeľ. Oxid sírový však nie je taký jedovatý ako sírovodík.

Pod tlakom pri izbovej teplote sa skvapalňuje plynný oxid siričitý. Pri nízkych teplotách je látka v tuhom stave a topí sa pri -72 ... -75,5 ° C. S ďalším zvýšením teploty sa objaví kvapalina a pri -10,1 ° C sa opäť tvorí plyn. Molekuly SO 2 sú tepelne stabilné, k rozkladu na atómovú síru a molekulárny kyslík dochádza pri veľmi vysokých teplotách (asi 2 800 ° C).

Rozpustnosť a interakcia s vodou

Po rozpustení oxidu siričitého vo vode s ním čiastočne reaguje za vzniku veľmi slabej kyseliny sírovej. V okamihu prijatia sa okamžite rozloží na anhydrid a vodu: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. V skutočnosti v roztoku nie je kyselina sírová, ale hydratované molekuly SO 2. Plynný oxid lepšie interaguje so studenou vodou, jeho rozpustnosť klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Za normálnych podmienok sa v 1 objeme vody môže rozpustiť až 40 objemov plynu.

Oxid siričitý v prírode

Pri erupciách sa sopečnými plynmi a lávou uvoľňuje značné množstvo oxidu siričitého. Mnoho typov antropogénnych aktivít tiež vedie k zvýšeniu koncentrácie SO 2 v atmosfére.

Anhydrid síry dodávajú do vzduchu hutnícke závody, kde sa pri pražení rudy nezachytávajú výfukové plyny. Mnoho druhov fosílnych palív obsahuje síru; v dôsledku toho sa pri spaľovaní uhlia, ropy, plynu a paliva z nich uvoľňuje do ovzdušia značné množstvo oxidu siričitého. Anhydrid síry sa stáva toxickým pre ľudí v koncentráciách vo vzduchu nad 0,03%. Človek začne mať dýchavičnosť, môžu sa objaviť javy pripomínajúce bronchitídu a zápal pľúc. Veľmi vysoké koncentrácie oxidu siričitého v atmosfére môžu viesť k vážnej otrave alebo smrti.

Oxid siričitý - výroba v laboratóriu a priemysle

Laboratórne metódy:

1. Keď sa síra spaľuje v banke s kyslíkom alebo vzduchom, získava sa oxid uhličitý podľa vzorca: S + O 2 = SO 2.
2. Na soli kyseliny sírovej môžete pôsobiť silnejšími anorganickými kyselinami, je lepšie užívať kyselinu chlorovodíkovú, ale môžete použiť zriedenú kyselinu sírovú:

• Na2S03 + 2HCl = 2NaCl + H2S03;
• Na2S03 + H2S04 (zriedený) = Na2S04 + H2S03;
• H2S03 = H20 + SO2.

3. Keď meď interaguje s koncentrovanou kyselinou sírovou, neuvoľňuje sa vodík, ale oxid siričitý:

2H2S04 (koncentr.) + Cu = CuSO4 + 2H20 + SO2.

Moderné spôsoby priemyselná výroba oxidu siričitého:

1. Oxidácia prírodnej síry počas jej spaľovania v špeciálnych peciach: S + О 2 = SO 2.
2. Pálenie pyrita železa.

Základné chemické vlastnosti oxidu siričitého

Oxid siričitý je chemicky aktívna zlúčenina. Pri redoxných procesoch táto látka často pôsobí ako redukčné činidlo. Napríklad, keď molekulárny bróm interaguje s oxidom siričitým, reakčnými produktmi sú kyselina sírová a bromovodík. Oxidačné vlastnosti SO 2 sa prejavujú, ak tento plyn prechádza cez sírovodíkovú vodu. Výsledkom je uvoľnenie síry, samooxidácia-samoredukcia: SO 2 + 2H2S = 3S + 2H20.

Oxid siričitý je kyslý. Zodpovedá jednej z najslabších a nestabilných kyselín - sírovej. Táto zlúčenina neexistuje v čistej forme; kyslé vlastnosti roztoku oxidu siričitého je možné zistiť pomocou indikátorov (lakmusový papierik sa zmení na ružový). Kyselina sírová poskytuje stredné soli - siričitany a kyslé - hydrosulfity. Medzi nimi sú stabilné zlúčeniny.

Oxidácia síry v oxide na šesťmocný stav v anhydride kyseliny sírovej je katalytická. Výsledná látka sa prudko rozpúšťa vo vode, reaguje s molekulami H2O. Reakcia je exotermická, vzniká kyselina sírová alebo skôr jej hydratovaná forma.

Praktické využitie oxidu siričitého

Hlavný priemyselný proces výroby kyseliny sírovej, ktorý vyžaduje oxid uhličitý, má štyri etapy:

1. Získanie anhydridu síry spaľovaním síry v špeciálnych peciach.
2. Čistenie získaného oxidu siričitého od všetkých druhov nečistôt.
3. Ďalšia oxidácia na šesťmocnú síru v prítomnosti katalyzátora.
4. Absorpcia oxidu sírového vodou.

Predtým sa takmer všetok oxid siričitý potrebný na výrobu kyseliny sírovej v priemyselnom meradle získaval pražením pyritov ako vedľajšieho produktu výroby ocele. Nové typy spracovania hutných surovín využívajú menej spaľovania rudy. Preto je hlavným východiskovým materiálom na výrobu kyseliny sírovej v posledné roky sa stala prírodnou sírou. Významné svetové rezervy tejto suroviny, jej dostupnosť umožňuje organizáciu rozsiahleho spracovania.

Oxid siričitý je široko používaný nielen v chemickom priemysle, ale aj v iných sektoroch hospodárstva. Textilné továrne používajú túto látku a produkty jej chemickej interakcie na bielenie hodvábu a vlnených tkanín. Jedná sa o typ bielenia bez chlóru, pri ktorom sa vlákna neničia.

Oxid siričitý má vynikajúce dezinfekčné vlastnosti, ktorý sa používa v boji proti hubám a baktériám. Anhydrid síry sa používa na fumigáciu poľnohospodárskych skladovacích zariadení, vínnych sudov a pivníc. Použitý SO 2 v Potravinársky priemysel ako konzervačné a antibakteriálne činidlo. Pridávajú ho do sirupov, namáčajú doň čerstvé ovocie. Sulfitizácia
šťava z cukrovej repy odfarbí a dezinfikuje suroviny. Zeleninové pyré a šťavy v konzervách tiež obsahujú oxid siričitý ako antioxidačné a konzervačné činidlo.

Oxidačný stav +4 pre síru je celkom stabilný a prejavuje sa v tetrahalogenidoch SHal 4, oxodihalidechanoch SOHal 2, oxide SO 2 a v zodpovedajúcich aniónoch. Zoznámime sa s vlastnosťami oxidu siričitého a kyseliny sírovej.

1.11.1. Oxid sírový Molekulárna štruktúra so2

Štruktúra molekuly SO 2 je podobná molekule ozónu. Atóm síry je v hybridizačnom stave sp2, orbitálne usporiadanie je pravouhlý trojuholník a molekula je uhlová. Na atóme síry je osamelý elektrónový pár. Dĺžka väzby S - O je 0,143 nm, uhol väzby je 119,5 °.

Štruktúra zodpovedá nasledujúcim rezonančným štruktúram:

Na rozdiel od ozónu je multiplicita väzby S - O 2, to znamená, že prvý príspevok predstavuje prvá rezonančná štruktúra. Molekula sa vyznačuje vysokou tepelnou stabilitou.

Fyzikálne vlastnosti

Za normálnych podmienok je oxid siričitý alebo oxid siričitý bezfarebný plyn so štipľavým dusivým zápachom, teplotou topenia -75 ° C, teplotou varu -10 ° C. Dobre rozpustíme vo vode, pri 20 ° C sa 40 objemov oxidu siričitého rozpustí v 1 objeme vody. Toxický plyn.

Chemické vlastnosti oxidu sírového (IV)

Oxid siričitý je veľmi reaktívny. Oxid siričitý - oxid kyseliny... Je celkom dobre rozpustný vo vode za vzniku hydrátov. Čiastočne tiež interaguje s vodou a vytvára slabú kyselinu sírovú, ktorá nie je izolovaná vo svojej individuálnej forme:

SO2 + H20 = H2S03 = H + + HSO3 - = 2H + + SO3 2-.

V dôsledku disociácie sa tvoria protóny, takže roztok má kyslé prostredie.

Keď plynný oxid siričitý prechádza roztokom hydroxidu sodného, ​​vzniká siričitan sodný. Siričitan sodný reaguje s prebytkom oxidu siričitého za vzniku hydrogensiričitanu sodného:

2NaOH + SO2 = Na2S03 + H20;

Na2S03 + SO2 = 2NaHS03.

Redoxná dualita je charakteristická napríklad pre oxid siričitý, pričom vykazuje redukčné vlastnosti a odfarbuje brómovú vodu:

SO2 + Br2 + 2H20 = H2S04 + 2HBr

a roztok manganistanu draselného:

5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H20 = 2KНS04 + 2MnS04 + H2S04.

oxidované kyslíkom na anhydrid kyseliny sírovej:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3.

Vykazuje oxidačné vlastnosti pri interakcii so silnými redukčnými činidlami, napríklad:

SO2 + 2CO = S + 2CO2 (pri 500 ° C, v prítomnosti Al203);

SO 2 + 2H2 = S + 2H20.

Získanie oxidu sírového (IV)

Spaľovanie síry vo vzduchu

S + O2 = S02.

Oxidácia sulfidov

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

Pôsobenie silných kyselín na siričitany kovov

Na2S03 + 2H2S04 = 2NaHS04 + H20 + SO2.

1.11.2. Kyselina sírová a jej soli

Keď sa oxid siričitý rozpustí vo vode, vytvorí sa slabá kyselina sírová, väčšina rozpusteného SO2 je vo forme hydratovanej formy SO2 · H 2 O, po ochladení sa tiež uvoľňuje kryštalický hydrát, iba malá časť molekúl kyseliny sírovej sa disociuje na ióny siričitanu a hydrosulfitu. Vo voľnom stave sa kyselina neuvoľňuje.

Je dvojsýtny a tvorí dva druhy solí: stredné - siričitany a kyslé - hydrosulfity. Vo vode sa rozpúšťajú iba siričitany alkalických kovov a hydrosulfity alkalických kovov a kovov alkalických zemín.

Oxid sírový (oxid siričitý, oxid siričitý, anhydrid kyseliny siričitej) je bezfarebný plyn, ktorý za normálnych podmienok má štipľavý charakteristický zápach (podobný zápachu horiacej zápalky). Skvapalňuje pod tlakom pri izbovej teplote. Oxid siričitý je rozpustný vo vode a vzniká nestabilná kyselina sírová. Táto látka sa tiež rozpúšťa v kyseline sírovej a etanole. Je jednou z hlavných zložiek vulkanických plynov.

1. Oxid siričitý sa rozpúšťa vo vode a vytvára kyselinu sírovú. Za normálnych podmienok je táto reakcia reverzibilná.

SO2 (oxid siričitý) + H2O (voda) = H2SO3 (kyselina sírová).

2. So zásadami tvorí oxid siričitý siričitany. Napríklad: 2NaOH (hydroxid sodný) + SO2 (oxid siričitý) = Na2SO3 (siričitan sodný) + H2O (voda).

3. Chemická aktivita oxidu siričitého je dosť vysoká. Najvýraznejšie redukčné vlastnosti anhydridu síry. Pri takýchto reakciách sa oxidačný stav síry zvyšuje. Napríklad: 1) SO2 (oxid siričitý) + Br2 (bróm) + 2H20 (voda) = H2SO4 (kyselina sírová) + 2HBr (bromovodík); 2) 2SO2 (oxid siričitý) + O2 (kyslík) = 2SO3 (siričitan); 3) 5SO2 (oxid siričitý) + 2KMnO4 (manganistan draselný) + 2H20 (voda) = 2H2SO4 (kyselina sírová) + 2MnSO4 (síran manganatý) + K2SO4 (síran draselný).

Posledná reakcia je príkladom kvalitatívna odpoveď na SO2 a SO3. Vyskytne sa fialové zafarbenie roztoku).

4. V prítomnosti silných redukčných činidiel môže oxid siričitý vykazovať oxidačné vlastnosti. Napríklad na extrakciu síry z odpadových plynov v metalurgickom priemysle sa používa redukcia oxidu siričitého oxidom uhoľnatým (CO): SO2 (oxid siričitý) + 2CO (oxid uhoľnatý) = 2CO2 + S (síra).

Tiež oxidačné vlastnosti Táto látka sa používa na získanie fosfátových xylotov: PH3 (fosfín) + SO2 (oxid siričitý) = H3PO2 (kyselina fosforečná) + S (síra).

Kde sa používa oxid siričitý?

Oxid siričitý sa používa hlavne na výrobu kyseliny sírovej. Používa sa aj na výrobu nízkoalkoholických nápojov (víno a iné nápoje v strednej cenovej kategórii). Vzhľadom na vlastnosť tohto plynu zabíjať rôzne mikroorganizmy, sú s ním fumigované sklady a sklady zeleniny. Okrem toho sa oxid síry používa na bielenie vlny, hodvábu a slamy (tých materiálov, ktoré nemožno bieliť chlórom). V laboratóriách sa oxid siričitý používa ako rozpúšťadlo a na získavanie rôznych solí kyseliny sírovej.

Psychologické účinky

Oxid siričitý je veľmi toxický. Príznaky otravy sú kašeľ, nádcha, zachrípnutie, zvláštna chuť v ústach, silná bolesť hrdla. Vdýchnutie oxidu siričitého vo vysokých koncentráciách spôsobuje ťažkosti s prehĺtaním a dusením, môže sa vyvinúť porucha reči, nevoľnosť a vracanie a akútny edém pľúc.

Maximálny limit koncentrácie pre oxid siričitý:
- v interiéri - 10 mg / m³;
- priemerné denné maximálne jednorazové množstvo v atmosférickom vzduchu - 0,05 mg / m³.

Citlivosť na oxid siričitý sa líši u jednotlivcov, rastlín a zvierat. Napríklad medzi stromami sú najodolnejšie dub a breza a najmenej odolné sú smreky a borovice.