Kükürt dioksit ozona benzer bir moleküler yapıya sahiptir. Molekülün merkezindeki kükürt atomu iki oksijen atomuna bağlıdır. Bu gazlı ürün kükürdün oksidasyonunun rengi yoktur, keskin bir koku yayar ve koşullar değiştiğinde kolayca yoğunlaşarak berrak bir sıvıya dönüşür. Bu madde suda oldukça çözünür ve antiseptik özelliklere sahiptir. SO2, kimya endüstrisinde, yani sülfürik asit üretim döngüsünde büyük miktarlarda üretilir. Gaz, tarım ve gıda ürünlerinin işlenmesinde, tekstil endüstrisinde kumaşların ağartılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Maddelerin sistematik ve önemsiz isimleri

Aynı bileşikle ilgili terimlerin çeşitliliğini anlamak gerekir. Bağlantının resmi adı, kimyasal bileşim SO2 formülüyle yansıtılan kükürt dioksittir. IUPAC bu terimin ve onun İngilizce karşılığı olan Sülfür dioksitin kullanılmasını önerir. Okullar ve üniversiteler için ders kitapları sıklıkla başka bir isimden bahseder - kükürt (IV) oksit. Parantez içindeki Romen rakamı, bu oksitteki Oksijenin değerinin iki değerlikli olduğunu ve kükürtün oksidasyon sayısının +4 olduğunu gösterir. İÇİNDE teknik literatür kükürt dioksit, kükürtlü anhidrit (dehidrasyonunun bir ürünü) gibi modası geçmiş terimler kullanılmaktadır.

SO2'nin moleküler yapısının bileşimi ve özellikleri

SO2 molekülü bir kükürt atomu ve iki oksijen atomundan oluşur. Kovalent bağlar arasında 120° açı vardır. Sülfür atomunda sp2 hibridizasyonu meydana gelir; bir s ve iki p elektronundan oluşan bulutlar şekil ve enerji açısından hizalanır. Eğitime katılanlar onlardır. kovalent bağ kükürt ve oksijen arasındadır. O-S çiftinde atomlar arasındaki mesafe 0,143 nm'dir. Oksijen, kükürtten daha elektronegatif bir elementtir; bu, bağ yapan elektron çiftlerinin merkezden dış köşelere doğru kayması anlamına gelir. Molekülün tamamı da polarizedir; negatif kutup O atomlarıdır, pozitif kutup ise S atomudur.

Sülfür dioksitin bazı fiziksel parametreleri

Normal seviyelerde dört değerlikli kükürt oksit çevre gaz halinde tutar fiziksel durum. Kükürt dioksit formülü, göreceli molekülerini belirlemenizi sağlar ve molar kütle: Mr(SO 2) = 64,066, M = 64,066 g/mol (64 g/mol'e yuvarlanabilir). Bu gaz havadan neredeyse 2,3 kat daha ağırdır (M(hava) = 29 g/mol). Dioksit, diğerleriyle karıştırılması zor olan keskin, özel bir yanan kükürt kokusuna sahiptir. Hoş değildir, gözlerin mukoza zarını tahriş eder ve öksürüğe neden olur. Ancak kükürt (IV) oksit, hidrojen sülfür kadar zehirli değildir.

Oda sıcaklığında basınç altında kükürt dioksit gazı sıvılaşır. Düşük sıcaklıklarda madde katı haldedir ve -72...-75,5 °C'de erir. Sıcaklığın daha da artmasıyla sıvı ortaya çıkar ve -10,1 °C'de tekrar gaz oluşur. SO2 molekülleri termal olarak stabildir; atomik kükürt ve moleküler oksijene ayrışma çok yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 2800 ºC) meydana gelir.

Çözünürlük ve suyla etkileşimi

Sülfür dioksit suda çözündüğünde kısmen reaksiyona girerek çok zayıf bir sülfürik asit oluşturur. Alındığı anda hemen anhidrit ve suya ayrışır: SO2 + H20 ↔ H2SO3. Aslında çözeltide mevcut olan sülfürik asit değil, hidratlanmış SO2 molekülleridir. Dioksit gazı soğuk suyla daha iyi reaksiyona girer ve sıcaklığın artmasıyla çözünürlüğü azalır. Şu tarihte: normal koşullar 1 hacim suda 40 hacim gaza kadar çözünebilir.

Doğada kükürt dioksit

Önemli miktarda kükürt dioksit açığa çıkıyor volkanik gazlar ve patlamalar sırasında lav. Pek çok antropojenik aktivite türü aynı zamanda atmosferdeki SO2 konsantrasyonunun artmasına da yol açmaktadır.

Kükürt dioksit, cevher kavurma sırasında atık gazların tutulmadığı metalurji tesisleri tarafından havaya salınır. Birçok fosil yakıt türü kükürt içerir; bunun sonucunda, kömür, petrol, gaz ve bunlardan elde edilen yakıt yakıldığında atmosfere önemli miktarda kükürt dioksit salınır. Kükürt dioksit, havadaki %0,03'ün üzerindeki konsantrasyonlarda insanlar için toksik hale gelir. Kişi nefes darlığı yaşamaya başlar ve bronşit ve zatürreye benzeyen semptomlar ortaya çıkabilir. Atmosferdeki çok yüksek kükürt dioksit konsantrasyonları ciddi zehirlenmelere veya ölüme yol açabilir.

Kükürt dioksit - laboratuvarda ve endüstride üretim

Laboratuvar yöntemleri:

1. Kükürt oksijen veya hava ile bir şişede yakıldığında, dioksit aşağıdaki formüle göre elde edilir: S + O2 = SO2.
2. Daha güçlü inorganik asitlerle sülfürik asit tuzları üzerinde etkili olabilirsiniz, hidroklorik asit almak daha iyidir, ancak seyreltilmiş sülfürik asit kullanabilirsiniz:

• Na2S03 + 2HCl = 2NaCl + H2S03;
• Na2S03 + H2S04 (seyreltilmiş) = Na2S04 + H2S03;
• H2S03 = H20 + S02.

3. Bakır konsantre sülfürik asitle reaksiyona girdiğinde açığa çıkan hidrojen değil, sülfür dioksittir:

2H2S04 (kons.) + Cu = CuS04 + 2H20 + SO2.

Modern yöntemler kükürt dioksitin endüstriyel üretimi:

1. Doğal kükürtün özel fırınlarda yakıldığında oksidasyonu: S + O 2 = SO 2.
2. Ateşleme demir piriti (pirit).

Sülfür dioksitin temel kimyasal özellikleri

Kükürt dioksit kimyasal olarak aktif bir bileşiktir. Redoks proseslerinde bu madde sıklıkla indirgeyici ajan olarak görev yapar. Örneğin moleküler brom kükürt dioksit ile reaksiyona girdiğinde reaksiyon ürünleri sülfürik asit ve hidrojen bromür olur. SO2'nin oksitleyici özellikleri, bu gazın hidrojen sülfürlü sudan geçirilmesi durumunda ortaya çıkar. Sonuç olarak, kükürt açığa çıkar, kendi kendine oksidasyon-kendi kendine azalma meydana gelir: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.

Kükürt dioksit asidik özellikler gösterir. En zayıf ve en kararsız asitlerden biri olan kükürtlü asitlere karşılık gelir. Bu bileşik saf haliyle mevcut değildir; bir kükürt dioksit çözeltisinin asidik özellikleri göstergeler kullanılarak tespit edilebilir (turnusol pembeye döner). Sülfüröz asit orta tuzlar - sülfitler ve asidik olanlar - hidrosülfitler verir. Bunların arasında kararlı bileşikler vardır.

Dioksit içindeki kükürtün, sülfürik asit anhidrit içindeki altı değerlikli duruma oksidasyon süreci katalitiktir. Ortaya çıkan madde enerjik olarak suda çözünür ve H20 molekülleri ile reaksiyona girer. Reaksiyon ekzotermiktir, sülfürik asit veya daha doğrusu hidratlanmış formu oluşur.

Sülfür dioksitin pratik kullanımları

Elementin dioksitini gerektiren sülfürik asidin endüstriyel üretimine yönelik ana yöntemin dört aşaması vardır:

1. Kükürdün özel fırınlarda yakılmasıyla kükürt dioksit elde edilmesi.
2. Ortaya çıkan kükürt dioksitin her türlü yabancı maddeden arındırılması.
3. Bir katalizör varlığında altı değerli kükürte daha fazla oksidasyon.
4. Sülfür trioksitin su tarafından emilmesi.

Daha önce, endüstriyel ölçekte sülfürik asit üretmek için gereken kükürt dioksitin neredeyse tamamı, çelik üretiminin bir yan ürünü olarak piritin kavrulmasıyla elde ediliyordu. Metalurjik hammaddelerin yeni işlenmesinde daha az cevher yanması kullanılır. Bu nedenle sülfürik asit üretiminin ana başlangıç ​​maddesi son yıllar doğal kükürt haline geldi. Bu hammaddenin önemli küresel rezervleri ve bulunabilirliği, büyük ölçekli işlemenin organize edilmesini mümkün kılmaktadır.

Kükürt dioksit sadece kimya endüstrisinde değil aynı zamanda ekonominin diğer sektörlerinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Tekstil fabrikaları bu maddeyi ve ürünlerini kullanıyor kimyasal etkileşim ipek ve yünlü kumaşların ağartılması için. Bu, liflere zarar vermeyen, klor içermeyen bir ağartma türüdür.

Kükürt dioksit, mantar ve bakterilere karşı mücadelede kullanılan mükemmel dezenfektan özelliklere sahiptir. Kükürt dioksit tarımsal depolama tesislerini, şarap fıçılarını ve mahzenleri dezenfekte etmek için kullanılıyor. SO2 kullanılır gıda endüstrisi koruyucu ve antibakteriyel bir madde olarak. Şuruplara ekleyip taze meyveleri içine batırıyorlar. Sülfitleşme
Şeker pancarı suyu ham maddelerin rengini giderir ve dezenfekte eder. Konserve sebze püreleri ve meyve suları da antioksidan ve koruyucu olarak kükürt dioksit içerir.

Sülfürün +4 oksidasyon durumu oldukça kararlıdır ve SHal 4 tetrahalidler, SOHal 2 oksodihalidler, SO 2 dioksit ve bunlara karşılık gelen anyonlarda kendini gösterir. Sülfür dioksit ve sülfürik asidin özelliklerini tanıyacağız.

1.11.1. Kükürt (IV) oksit So2 molekülünün yapısı

SO 2 molekülünün yapısı ozon molekülünün yapısına benzer. Sülfür atomu sp2 hibridizasyonu durumundadır, yörüngelerin şekli düzenli bir üçgendir ve molekülün şekli açısaldır. Kükürt atomunun yalnız bir elektron çifti vardır. S–O bağ uzunluğu 0,143 nm ve bağ açısı 119,5°'dir.

Yapı aşağıdaki rezonans yapılarına karşılık gelir:

Ozondan farklı olarak S-O bağının çokluğu 2'dir, yani asıl katkı birinci rezonans yapısından sağlanır. Molekül yüksek termal stabilite ile karakterize edilir.

Fiziksel özellikler

Normal koşullar altında kükürt dioksit veya kükürt dioksit, keskin, boğucu bir kokuya sahip, erime noktası -75 °C, kaynama noktası -10 °C olan renksiz bir gazdır. Suda yüksek oranda çözünür; 20°C'de 1 hacim suda 40 hacim kükürt dioksit çözünür. Zehirli gaz.

Kükürt (IV) oksidin kimyasal özellikleri

Kükürt dioksit oldukça reaktiftir. Kükürt dioksit – asit oksit

. Hidrat oluşturmak için suda oldukça çözünür. Ayrıca suyla kısmen reaksiyona girerek bireysel formda izole edilmeyen zayıf sülfürik asit oluşturur:

S02 + H20 = H2S03 = H + + HSO3 - = 2H + + S03 2- .

Ayrışma sonucunda protonlar oluştuğundan çözelti asidik bir ortama sahip olur.

Sülfür dioksit gazı bir sodyum hidroksit çözeltisinden geçirildiğinde sodyum sülfit oluşur. Sodyum sülfit, aşırı kükürt dioksit ile reaksiyona girerek sodyum hidrosülfit oluşturur:

2NaOH + S02 = Na2S03 + H20;

Na2S03 + S02 = 2NaHSO3.

Kükürt dioksit redoks ikiliğiyle karakterize edilir; örneğin indirgeyici özellikler sergiler ve bromlu suyun rengini giderir:

S02 + Br2 + 2H20 = H2S04 + 2HBr

ve potasyum permanganat çözeltisi:

5SO2 + 2KMnO4 + 2H20 = 2KНSO4 + 2MnS04 + H2S04.

oksijenle sülfürik anhidrite oksitlenir:

2SO2 + Ö2 = 2SO3.

Güçlü indirgeyici maddelerle etkileşime girdiğinde oksitleyici özellikler sergiler, örneğin:

S02 + 2CO = S + 2CO2 (500 °C'de, Al203 varlığında);

S02 + 2H2 = S + 2H20.

Kükürt (IV) oksitin hazırlanması

Kükürtün havada yanması

S + Ö2 = SO2.

Sülfür oksidasyonu

4FeS2 + 11O2 = 2Fe203 + 8SO2. Aksiyon güçlü asitler

metal sülfitler için

Na2S03 + 2H2S04 = 2NaHSO4 + H20 + S02.

1.11.2. Sülfürik asit ve tuzları

Sülfür dioksit suda çözündüğünde zayıf sülfürlü asit oluşur, çözünmüş SO2'nin büyük kısmı soğuduktan sonra hidratlanmış SO2 ·H20 formundadır, kristalin hidrat da açığa çıkar, çözünmüş SO2'nin yalnızca küçük bir kısmı; sülfürik asit molekülleri sülfit ve hidrosülfit iyonlarına ayrışır. Serbest durumda asit açığa çıkmaz.

Dibazik olduğundan iki tür tuz oluşturur: orta - sülfitler ve asidik - hidrosülfitler. Suda yalnızca alkali metallerin sülfitleri ve alkali ve alkali toprak metallerinin hidrosülfitleri çözünür.

1. Sülfür dioksit suda çözünerek sülfürik asit oluşturur. Normal koşullar altında bu reaksiyon tersine çevrilebilir.

SO2 (kükürt dioksit) + H2O (su) = H2SO3 (sülfürlü asit).

2. Alkalilerle kükürt dioksit sülfitler oluşturur. Örneğin: 2NaOH (sodyum hidroksit) + SO2 (kükürt dioksit) = Na2SO3 (sodyum sülfit) + H2O (su).

3. Kükürt dioksitin kimyasal aktivitesi oldukça yüksektir. Sülfür dioksitin indirgeyici özellikleri en belirgindir. Bu tür reaksiyonlarda kükürtün oksidasyon durumu artar. Örneğin: 1) SO2 (kükürt dioksit) + Br2 (brom) + 2H2O (su) = H2SO4 (sülfürik asit) + 2HBr (hidrojen bromür); 2) 2SO2 (kükürt dioksit) + O2 (oksijen) = 2SO3 (sülfit); 3) 5SO2 (kükürt dioksit) + 2KMnO4 (potasyum permanganat) + 2H2O (su) = 2H2SO4 (sülfürik asit) + 2MnSO4 (mangan sülfat) + K2SO4 (potasyum sülfat).

Son tepki bir örnektir niteliksel reaksiyon SO2 ve SO3 üzerinde. Çözeltinin rengi mor olur.)

4. Güçlü indirgeyici maddelerin varlığında kükürt dioksit oksitleyici özellikler sergileyebilir. Örneğin metalurji endüstrisinde egzoz gazlarından kükürtün çıkarılması için kükürt dioksitin karbon monoksit (CO) ile indirgenmesini kullanırlar: SO2 (kükürt dioksit) + 2CO (karbon monoksit) = 2CO2 + S (kükürt).

Ayrıca oksitleyici özellikler Bu madde fosfor asit üretmek için kullanılır: PH3 (fosfin) + SO2 (kükürt dioksit) = H3PO2 (fosfor asit) + S (kükürt).

Kükürt dioksit nerede kullanılır?

Kükürt dioksit esas olarak sülfürik asit üretmek için kullanılır. Ayrıca düşük alkollü içeceklerin (şarap ve diğer orta fiyatlı içecekler) üretiminde de kullanılır. Bu gazın çeşitli mikroorganizmaları öldürme özelliğinden dolayı depoların ve sebze depolarının dezenfekte edilmesinde kullanılır. Ayrıca yün, ipek ve samanın (klorla ağartılamayan malzemeler) ağartılmasında kükürt oksit kullanılır. Laboratuvarlarda kükürt dioksit, çözücü olarak ve çeşitli sülfürik asit tuzları elde etmek için kullanılır.

Fizyolojik etkiler

Kükürt dioksit güçlü toksik özelliklere sahiptir. Zehirlenme belirtileri öksürük, burun akıntısı, ses kısıklığı, ağızda tuhaf bir tat ve şiddetli boğaz ağrısıdır. Yüksek konsantrasyonda kükürt dioksit solunduğunda yutma ve boğulma güçlüğü, konuşma bozukluğu, bulantı ve kusma meydana gelir ve akut akciğer ödemi gelişebilir.

Kükürt dioksitin MPC'si:
- iç mekanda - 10 mg/m³;
- atmosferik havaya ortalama günlük maksimum bir kerelik maruz kalma - 0,05 mg/m³.

Sülfür dioksite duyarlılık bireyler, bitkiler ve hayvanlar arasında değişir. Örneğin ağaçlar arasında en dayanıklı olanlar meşe ve huş, en az dayanıklı olanlar ise ladin ve çamdır.