מבנה חומצה גופרתית, תכונות, נומנקלטורה, שימושים



ה  חומצה גופרית הוא oxacid שנוצר על ידי פירוק של דו תחמוצת הגופרית, SO2, במים זוהי חומצה אנאורגנית חלשה ולא יציבה, אשר לא זוהתה בפתרון, שכן התגובה של היווצרותה הפיכה והחומצה מתפוררת במהירות במגיבים שהפיקו אותה (SO2 ו - H2O).

מולקולת חומצת הגופרית התגלתה רק בשלב הגז כרגע. בסיסים מצומדות של חומצה זו הם אניונים נפוצים תחת צורות של sulfites ו bisulfites.

ספקטרום ראמאן של פתרונות SO2 רק מראה אותות עקב מולקולת SO2 ואת יון bisulfite, HSO3-, בהתאם לאיזון הבא:

לכן2    +  ח2הו    <=> HSO3-     +       ח+

זה מצביע על כך דרך ספקטרום ראמאן לא ניתן לזהות את נוכחותו של חומצה גופרתית בתמיסה של דו תחמוצת הגופרית במים.

כאשר הוא נחשף לאטמוספירה, הוא הופך במהירות לחומצה גופרתית. חומצה גופרתית מופחתת למימן גופרתי על ידי פעולה של חומצה גופרית לדלל ואבץ.

הניסיון לרכז פתרון SO2 על ידי התאדות המים כדי להשיג חומצה גופרתית ללא מים, זה לא הביא שום תוצאה, שכן חומצה מתפוררת במהירות (היפוך התגובה היווצרות), ולכן החומצה לא יכול להיות מבודד.

אינדקס

  • 1 היווצרות טבעית
  • מבנה
    • 2.1 מולקולה מבודדת
    • 2.2 מולקולה מוקפת מים
    • 2.3 SO2 ∙ nH2O
  • 3 תכונות פיסיקליות וכימיות
    • 3.1 נוסחה מולקולרית
    • 3.2 משקל מולקולרי
    • 3.3 מראה פיזי
    • 3.4 צפיפות
    • 3.5 צפיפות אדי
    • 3.6 קורוזיה
    • 3.7 מסיסות במים
    • 3.8 רגישות
    • 3.9 יציבות
    • 3.10 חומציות קבועה (Ka)
    • 3.11 pKa
    • 3.12 pH
    • 3.13 נקודת הבזק
    • 3.14 פירוק
  • 4 המינוח
  • 5 סינתזה
  • 6 שימושים
    • 6.1 על עץ
    • 6.2 חומר חיטוי ואקונומיקה
    • 6.3 סוכן משמר
    • 6.4 שימושים אחרים
  • 7 הפניות

היווצרות טבעית

חומצה גופרתית נוצרת בטבע על ידי שילוב של דו תחמוצת הגופרית, תוצר של פעילות של מפעלים גדולים, עם מים אטמוספריים. מסיבה זו, הוא נחשב כתוצר ביניים של גשם חומצי, גרימת נזק רב לחקלאות ולסביבה.

צורת החומצה שלה אינה שמיש בטבע, אבל הוא בדרך כלל מוכן בסודיום שלה, אשלגן, סולפיט ומלחי bisulfite.

Sulfite נוצרת endogenously בגוף כתוצאה ממטבוליזם של חומצות אמינו המכילות גופרית. כמו כן, sulfite מיוצר כתוצר של תסיסה של מזון ומשקאות. Sulfite הוא אלרגן, neurotoxic ו metabotoxic. זה metabolized על ידי האנזים oxidase סולפיט הממיר אותו לתוך סולפט, תרכובת מזיקה.

מבנה

מולקולה מבודדת

המבנה של מולקולה מבודדת של חומצה גופרתית במצב הגזי ניתן לראות בתמונה. הכדור הצהוב במרכז מתאים לאטום הגופרית, האדום לאטומי החמצן והלבנים לאטומי המימן. הגיאומטריה המולקולרית שלה סביב אטום S היא פירמידה טריגונלית, עם אטומי O ציור הבסיס.

ואז, במצב הגזי, מולקולות H2לכן3 יכול להיחשב פירמידות זעירות טריגונל צף באוויר, בהנחה שהוא יציב מספיק כדי להימשך זמן מה מבלי להגיב.

המבנה מבהיר מהיכן מגיעים שני ההידרוגנים החומציים: קבוצות הידרוקסיל מלוכדות לגופרית, HO-SO-OH. לכן, עבור המתחם הזה, זה לא נכון להניח כי אחד הפרוטונים חומצה, ח+, הוא שוחרר אטום גופרית, H-SO2(OH).

שתי קבוצות OH לאפשר חומצה גופרתית אינטראקציה באמצעות קשרי מימן בנוסף, החמצן של האג"ח S = O הוא acceptor מימן, אשר ממיר את H2לכן3 הן תורם טוב ומקבל של גשרים כאלה.

על פי האמור לעיל,2לכן3 צריך להיות מסוגל לעבות בנוזל, בדיוק כמו חומצה גופרתית עושה,2לכן4. עם זאת, זה לא המקרה.

מולקולה מוקפת מים

עד כה, לא ניתן היה להשיג את חומצה גופרית נטול מים, כלומר, H2לכן3(l); בעוד H2לכן4(AC), לעומת זאת, לאחר התייבשות זה הופך צורה נטול מים שלו, H2לכן4(l), שהוא נוזל סמיך וצמיג.

בהנחה כי מולקולה H2לכן3 נשאר ללא שינוי, ואז הוא יוכל להתמוסס במידה רבה במים. האינטראקציות שייקבעו בפתרונות המימיים האמורים יהיו שוב גשרים של מימן; עם זאת, יהיו גם אינטראקציות אלקטרוסטטיות הנובעות מאיזון הידרוליזה:

ח2לכן3(AC) + H2O (l) <=> HSO3-(AC) + H3הו+(ac)

HSO3-(AC) + H2O (l) <=> לכן32-(AC) + H3הו+

את יון sulfite, SO32- זאת תהיה אותה מולקולה, אבל בלי הכדורים הלבנים; ואת hydrogensulfite (או bisulfite) יון, HSO3-, שומר על כדור לבן. אינסולין של מלחים עשוי לנבוע משני אניונים, כמה יציב יותר מאחרים.

במציאות, זה כבר אישר כי חלק קטן מאוד של פתרונות מורכב H2לכן3; כלומר, המולקולה המוסברת היא לא זו שמקיימת אינטראקציה ישירה עם מולקולות המים. הסיבה לכך היא כי היא סובלת פירוק שמקורה SO2 ו - H2או, אשר מעדיף תרמודינמית.

לכן2∙nH2הו

המבנה האמיתי של חומצה גופרית מורכב ממולקולה של דו תחמוצת הגופרית המוקפת כדור מים המורכב n מולקולות.

אז, SO2, שמבנהו זוויתי (סוג בומרנג), לצד כדור המים המימי שלו, אחראי על הפרוטונים החומציים המאפיינים את החומציות:

לכן2∙ nH2O (AC) + H2O (l) <=> ח3הו+(AC) + HSO3-(ac) + nH2O (l)

HSO3-(AC) + H2O (l) <=> לכן32-(AC) + H3הו+

בנוסף לאיזון זה, יש גם מאזן מסיסות עבור SO2, אשר המולקולה יכולה להימלט מן המים לשלב הגז:

לכן2(ז) <=> לכן2(ac)

תכונות פיסיקליות וכימיות

נוסחה מולקולרית

ח2לכן3

משקל מולקולרי

82,073 גרם / מול.

מראה פיזי

זהו נוזל חסר צבע, עם ריח גופרית חריף.

צפיפות

1.03 גרם / מ"ל.

צפיפות אדים

2.3 (ביחס לאוויר שנלקח 1)

קורוזיביות

זה מאכל מתכות ו בדים.

מסיסות במים

מזוהם עם מים.

רגישות

הוא רגיש לאוויר.

יציבות

יציב, אבל לא תואם עם בסיסים חזקים.

חומציות קבועה (Ka)

1.54 x 10-2

pKa

1.81

pH

1.5 בסולם ה- pH.

נקודת הצתה

לא דליק.

פירוק

כאשר חומצה גופרית מחומם יכול להתפרק, פולט עשן רעיל של תחמוצת גופרית.

המינוח

גופרית יש valances הבאים: ± 2, +4 ו +6. מ נוסחה H2לכן3, זה יכול להיות מחושב איזה valence או מספר חמצון גופרית יש במתחם. כדי לעשות זאת, זה מספיק כדי לפתור סכום אלגברי:

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

כפי שהוא תרכובת ניטרלית, סכום המטענים של האטומים המרכיבים אותו חייב להיות 0. אם נפתור v עבור המשוואה לעיל, יש לנו:

v = (6-2) / 1

לכן, V שווה +4. כלומר, גופרית משתתפת בערכיה השנייה, ועל פי המינוח המסורתי, יש להוסיף את הסיומת-שם. מסיבה זו H2לכן3 זה ידוע בתור חומצה גופריתדוב.

דרך נוספת מהירה יותר לקבוע את הערכיות הזו, משווה את H2לכן3 עם H2לכן4. ב H2לכן4 גופרית יש valence +6, אז אם O מוסר, ערכיות טיפות ל +4; ואם אחד אחר מוסר, הערכיות יורדת ל -2 (וזה יהיה המקרה של החומצה היפוגופריתדוב, ח2לכן2).

אם כי פחות ידוע, ל H2לכן3 זה יכול גם להיקרא חומצה trioxosulfuric (IV), על פי המינוח המניות.

סינתזה

מבחינה טכנית הוא נוצר על ידי שריפת גופרית ליצירת דו תחמוצת הגופרית. לאחר מכן, הוא מתמוסס במים כדי ליצור את החומצה הגופרית. עם זאת, התגובה היא הפיך ואת חומצה במהירות decomposes חזרה לתוך המגיבים.

זהו הסבר מדוע חומצה גופרית לא נמצא תמיסה מימית (כאמור בסעיף על המבנה הכימי שלה).

שימושים

בדרך כלל, השימושים והיישומים של חומצה גופרתית, שכן נוכחותה לא ניתן לזהות, מתייחסים לשימושים ויישומים של פתרונות דו תחמוצת הגופרית ואת הבסיסים ומלחים של חומצה.

בעץ

בתהליך סולפיט, עיסת עץ מיוצר בצורה של סיבי תאית כמעט טהור. מספר מלחים של חומצה גופרית משמשים להפקת ליגנין מצ'יפס עץ, תוך שימוש בכלי לחץ גבוהים הנקראים דיגיסטורים..

מלחים המשמשים בתהליך קבלת העיסת של העץ הם sulfite (SO32-) או bisulfite (HSO)3-), בהתאם pH. יון נגד יכול להיות Na+, Ca2+, K+ או NH4+.

חומר חיטוי ואקונומיקה

-חומצה גופרתית משמשת כחומר חיטוי. זה משמש גם כסוכן הלבנה קלה, במיוחד עבור חומרים רגישים כלור. בנוסף, הוא משמש כמו אקונומיקה שיניים ותוסף מזון.

-זהו מרכיב של קוסמטיקה שונים לטיפול בעור שימש כמרכיב הדברה בחיסול חולדות. מסיר כתמים שנגרמו על ידי יין או פירות בבדים שונים.

-זה משמש מחטא, להיות יעיל כדי למנוע זיהומים בעור. ברגעים אחדים נעשה בו שימוש בחיטוי כדי לחטא ספינות, חפצים של קורבנות חולים של מגיפות וכו '..

סוכן שמרני

חומצה גופרתית משמשת כחומר משמר לפירות וירקות ולמנוע תסיסה של משקאות כגון יין ובירה, בהיותם מרכיב נוגד חמצון, אנטיבקטריאלי וקוטלי פטריות.

שימושים אחרים

-חומצה גופרתית משמשת בסינתזה של תרופות ומוצרים כימיים; בייצור יין ובירה; זיקוק מוצרי נפט; והוא משמש כמגיב אנליטי.

-Bisulfite מגיב עם נוקליאוזידים pyrimidine והוא הוסיף את הקשר הכפול בין מיקום 5 ו 6 של pyrimidine, שינוי הקשר. הטרנספורמציה bisulfite משמש לבדיקת מבנים משניים או גבוהים יותר של polynucleotides.

הפניות

  1. ויקיפדיה. (2018). חומצה גופרית. מקור: en.wikipedia.org
  2. המינוח של חומצות. [PDF] מקור: 2.chemistry.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002). על יציבות חומצה גופרית (H2לכן3) ואת דימר שלה. כינוי, יורם י '2002. 8, מס' 24.
  4. צמרמורת & אטקינס. (2008). כימיה אנאורגנית (מהדורה רביעית, עמ '393). מק גרב היל.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). גיבוש כימיה אנאורגנית. [PDF] מקור: ugr.es
  6. PubChem. (2018). חומצה גופרית. מקור: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. סטיבן ס. זומדהל. (15 באוגוסט 2008). אוקסיאצי אנציקלופדיה בריטניקה. מקור: britannica.com