Struktura, lastnosti, nomenklatura in uporaba žveplene kisline



The disulfuric acid je ena od mnogih okso kislin žvepla, katere kemijska formula je H2S2O7. Formula izrecno navaja, da obstajata dva atoma žvepla in kot navaja tudi njihovo ime, obstajata dve molekuli H.2SO4 v enem; vendar je sedem kisikov namesto osem, zato mora imeti eno žveplo tri.

Ta kislina je ena glavnih sestavin oleuma (ali dimne žveplove kisline), ki postane "gosta" oblika žveplove kisline. Takšna je njegova prevlada, da nekateri menijo, da je oleum sinonim za disulfurno kislino; znano tudi po tradicionalnem imenu pirosulfuric acid.

Slika prikazuje posodo z oleumom, s koncentracijo žveplovega trioksida, SO3, do 20%. Za to snov je značilna mastna in brezbarvna; čeprav lahko postane rumenkasta ali rjava, odvisno od koncentracije SO3 in prisotnost nekaterih nečistoč.

Zgoraj navedeno se nanaša na sodelovanje pri obvestilu o nasprotovanju3 v H2S2O7; to je molekula H2SO4 reagira z enim od SO3 za tvorbo disulfurne kisline. Takrat je H, H2S2O7 lahko jo zapišemo tudi kot H2SO4· SO3.

Indeks

  • 1 Struktura disulfurne kisline
  • 2 Lastnosti
    • 2.1 Reakcija dehidracije sladkorjev
  • 3 Nomenklatura
  • 4 Uporabe
    • 4.1 Shranjevanje žveplove kisline
    • 4.2 Sinteza 100% žveplove kisline
    • 4.3 Sulfonacija
  • 5 Reference

Struktura disulfurne kisline

Zgoraj imate H strukturo2S2O7 v modelu kroglic in palic. Na prvi pogled opazite simetrijo molekule: leva stran kisikovega mostu je enaka desni. S tega vidika je strukturo mogoče opisati s formulo HO3SOSO3H.

Na obeh koncih je vsaka hidroksilna skupina, katere vodik, z induktivnim učinkom vseh teh kisikovih atomov, poveča svoj pozitivni delni naboj; in zato ima disulfurna kislina še večjo kislino kot žveplova kislina.

Molekula je lahko napisana kot H2SO4· SO3. Vendar pa to bolj nakazuje na sestavo oleuma kot na strukturo molekule.

Vendar, če je voda dodana v H2S2O7, sproščene bodo dve molekuli H2SO4:

H2S2O7 + H2O <=> 2H2SO4

Ravnotežje se lahko premakne v levo: do nastanka H2S2O7 iz H2SO4 če se dobavlja toplota. Zato je H2S2O7 znan je tudi kot pirosulfurna kislina; ker se lahko generira po segrevanju žveplove kisline.

Tudi, kot je bilo omenjeno na začetku, je H2S2O7 oblikuje neposredna kombinacija H2SO4 in SO3:

SO3 + H2SO4 <=> H2S2O7

Lastnosti

Lastnosti disulfuric kisline niso zelo dobro opredeljene, ker se je zelo težko izolirati samo iz oleuma.

Ne smemo pozabiti, da v oleumu lahko obstajajo druge spojine s formulami H2SO4· XSO3, kjer je odvisno od vrednosti x lahko celo polimerne strukture.

Eden od načinov za vizualizacijo je predstavljati, da zgornja struktura H2S2O7 postane bolj podaljšana z več enotami SO3 in kisikov most.

V skoraj čistem stanju je sestavljen iz nestabilne kristalne trdne snovi (kadilec), ki se topi pri 36 ° C. Vendar pa lahko to tališče variira glede na resnično sestavo.

Disulfurna kislina lahko tvori tako imenovane disulfatne soli (ali pirosulfate). Na primer, če reagira s kalijevim hidroksidom, tvori kalijev pirosulfat, K2S2O7.

Poleg tega lahko rečemo, da ima molekulsko maso 178 g / mol in dve kislinski ekvivalenti (2 Hions).+ ki se lahko nevtralizira z močno bazo).

Dehidracijska reakcija sladkorjev

S to spojino v obliki oleuma se lahko izvede nenavadna reakcija: pretvorba sladkornih kock v ogljikove bloke.

H2S2O7 reagira s sladkorji, ki izločajo vse svoje OH skupine v obliki vode, kar daje prednost novim povezavam med atomi ogljika; ki izvirajo iz črnega ogljika.

Nomenklatura

Disulfurna kislina se obravnava kot anhidrid žveplove kisline; to pomeni, da izgubi molekulo vodnega produkta kondenzacije med dvema molekulama kisline. S tako veliko možnimi imeni za to spojino, nomenklatura IUPAC preprosto priporoča, da se uporablja spojina disulfuric acid.

Izraz „piro“ se nanaša izključno na izraz, ki je nastal kot posledica uporabe toplote. IUPAC tega imena ne priporoča za H2S2O7; vendar jo še vedno uporabljajo mnogi kemiki.

Končnica -ico ostaja nespremenjena, ker atom žvepla še naprej ohranja valenco +6. Na primer, izračuna se lahko z naslednjo aritmetično operacijo:

2H + 2S + 7O = 0

2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0

S = 6

Uporabe

Shrani žveplovo kislino

Disulfurna kislina ima zaradi lastnosti, da se strdi kot oleum, sposobna raztopiti in shraniti bolj varno žveplovo kislino. To je zato, ker je to3 pobegne in ustvari nevpihljivo "meglo", ki je veliko bolj topna v H2SO4 kot v vodi. Da bi dobili H2SO4, dovolj bi bilo dodati vodo v oleum:

H2S2O7 + H2O <=> 2H2SO4

Sinteza 100% žveplove kisline

Iz prejšnje enačbe je H2SO4 razredčimo v dodani vodi. Na primer, če imate vodno raztopino H2SO4, kjer je obvestilo o nasprotovanju3 skuša pobegniti in predstavlja tveganje za delavce, ko doda oleum v raztopino, reagira z vodo, ki tvori več žveplove kisline; to pomeni povečanje vaše koncentracije.

Če je ostalo nekaj vode, se doda še več SO3, ki reagira s H2SO4 za proizvodnjo več disulfurne kisline ali oleuma, nato pa se ponovno hidrira z "sušenjem" H2SO4. Postopek ponovimo dovolj časa, da dobimo žveplovo kislino v koncentraciji 100%..

Podoben postopek se uporablja za pridobivanje 100% dušikove kisline. Prav tako se uporablja za dehidracijo drugih kemičnih snovi, ki se uporabljajo za proizvodnjo eksplozivov.

Sulfonacija

Uporablja se za sulfonatne strukture, kot so barvila; to pomeni, da dodate -SO skupine3H, ki se pri izgubi kislinskega protona lahko zasidra na polimer tekstilnih vlaken.

Po drugi strani pa kislost oleuma uporabimo za doseganje druge nitracije (dodamo skupine -NO2) do aromatskih obročev.

Reference

  1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (četrta izdaja). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedija. (2018). Disulfuric acid. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2019). Pyrosulfuric acid. Vzpostavljeno iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee in Kwang S. Kim. (2015). Disulfurična kislina, ločena z dvema vodnima molekulama: ab initio in izračuni teorije funkcionalne gostote. Phys., Chem., Phys., 2015, 17, 28556
  5. Proti Costa Health Services. (s.f.). Oleum / žveplov trioksid: kemijski informativni list. [PDF] Vzpostavljeno iz: cchealth.org