Oksidacijsko stanje +4 za žveplo je precej stabilno in se kaže v SHal 4 tetrahalidih, SOHal 2 oksodihalidih, SO 2 dioksidu in njihovih ustreznih anionih. Spoznali bomo lastnosti žveplovega dioksida in žveplove kisline.

1.11.1. Žveplov (IV) oksid Struktura molekule so2

Struktura molekule SO 2 je podobna zgradbi molekule ozona. Žveplov atom je v stanju sp 2 hibridizacije, oblika orbital je pravilen trikotnik, oblika molekule pa je oglata. Žveplov atom ima osamljen elektronski par. Dolžina vezi S–O je 0,143 nm, vezni kot pa 119,5°.

Struktura ustreza naslednjim resonančnim strukturam:

Za razliko od ozona je mnogokratnost vezi S–O 2, kar pomeni, da ima glavni prispevek prva resonančna struktura. Za molekulo je značilna visoka toplotna stabilnost.

Fizikalne lastnosti

V normalnih pogojih je žveplov dioksid ali žveplov dioksid brezbarven plin z ostrim zadušljivim vonjem, tališče -75 °C, vrelišče -10 °C. Je zelo topen v vodi 20 °C, 40 volumnov žveplovega dioksida se raztopi v 1 volumnu vode. Toksičen plin.

Kemijske lastnosti žveplovega (IV) oksida

Žveplov dioksid je zelo reaktiven. Žveplov dioksid – kislinski oksid

. Je precej topen v vodi in tvori hidrate. Delno reagira tudi z vodo in tvori šibko žveplovo kislino, ki ni izolirana v posamezni obliki:

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

Zaradi disociacije nastanejo protoni, zato ima raztopina kislo okolje.

Ko gre plin žveplov dioksid skozi raztopino natrijevega hidroksida, nastane natrijev sulfit. Natrijev sulfit reagira s presežkom žveplovega dioksida, da nastane natrijev hidrosulfit:

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

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

Za žveplov dioksid je značilna redoks dvojnost, na primer ima redukcijske lastnosti in razbarva bromovo vodo:

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

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

oksidira s kisikom v žveplov anhidrid:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3.

Pri interakciji z močnimi redukcijskimi sredstvi ima oksidativne lastnosti, na primer:

SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (pri 500 °C, v prisotnosti Al 2 O 3);

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

Priprava žveplovega (IV) oksida

Zgorevanje žvepla v zraku

S + O 2 = SO 2.

Oksidacija sulfida

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

Akcija močne kisline za kovinske sulfite

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

1.11.2. Žveplova kislina in njene soli

Pri raztapljanju žveplovega dioksida v vodi nastane šibka žveplova kislina, večina raztopljenega SO 2 je v obliki hidratizirane oblike SO 2 ·H 2 O, pri ohlajanju pa se sprosti tudi kristalni hidrat, le manjši del Molekule žveplove kisline disociirajo na sulfitne in hidrosulfitne ione. V prostem stanju se kislina ne sprošča.

Ker je dvobazičen, tvori dve vrsti soli: srednje - sulfite in kisle - hidrosulfite. V vodi se topijo samo sulfiti alkalijskih kovin in hidrosulfiti alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin.

Žveplov(IV) oksid ima kisle lastnosti, ki se kažejo pri reakcijah s snovmi, ki imajo bazične lastnosti. Kisle lastnosti se pojavijo pri interakciji z vodo. Pri tem nastane raztopina žveplove kisline:

Stopnja oksidacije žvepla v plinu žveplovega dioksida (+4) določa redukcijske in oksidacijske lastnosti plina žveplovega dioksida:

Ti encimi morda ne bodo popolnoma inaktivirani med predelavo soka, ker visoka vsebnost Celuloza, ki je običajno prisotna v sokovih tropskega sadja, otežuje termično inaktivacijo teh encimov. Dodatek sulfita preprečuje uničenje askorbinske kisline med predelavo in skladiščenjem izdelka, s čimer se izognemo oksidaciji, ki jo povzročajo encimi askorbinske kisline oksidaze 13.

Nadzor neencimskega porjavenja. Sadni sokovi imajo posebne značilnosti barve, okusa in arome. Te značilnosti se med predelavo in skladiščenjem običajno spremenijo, kar vodi do splošne degradacije izdelka. Trije najpomembnejši neencimski mehanizmi temnenja v sadnih sokovih so: 1 - Maillardova reakcija, ki se pojavi med reducirajočimi sladkorji in γ-amino skupinami aminokislin, peptidov in proteinov, kar ima za posledico tvorbo melanoidinov; 2 - oksidacija askorbinske kisline v furfural in alfa-ketogulonsko kislino, ki v prisotnosti dušikovih spojin tvorita temno rjave pigmente; poleg generiranja enostavne polimerizacije tvorjenega krzna svetlo rjavi pigmenti; 3 - karamelizacija sladkorjev, ki nastane pod delovanjem kislin na sladkorje, kar vodi do tvorbe hidroksimetilfurfurala, ki polimerizira tvorbo melanoidinov, rjavih pigmentov 47.

vo-tel: S+4 – 2e => S+6

ok-tel: S+4 + 4e => S0

Reduktivne lastnosti se kažejo v reakcijah z močnimi oksidanti: kisikom, halogeni, dušikovo kislino, kalijevim permanganatom in drugimi. Na primer:

2SO2 + O2 = 2SO3

S+4 – 2e => S+6 2

O20 + 4e => 2O-2 1

Z močnimi redukcijskimi sredstvi ima plin oksidativne lastnosti. Na primer, če zmešate žveplov dioksid in vodikov sulfid, medsebojno delujeta pod normalnimi pogoji:

Neencimske reakcije temnenja vodijo do uničenja hranil, kot so esencialne aminokisline in askorbinska kislina, zmanjšuje prebavljivost beljakovin, zavira delovanje prebavnih encimov in moti absorpcijo mineralov, spodbuja kompleksiranje kovinskih ionov. Zaradi Maillardove reakcije 19 lahko nastanejo potencialno strupeni mutageni produkti.

Na splošno lahko neencimsko porjavitev zaviramo ali nadzorujemo na različne načine, z uporabo nizkih temperatur shranjevanja, odstranjevanjem kisika iz embalaže in uporabo kemičnih inhibitorjev, kot so sulfiti 47. Žveplov dioksid je verjetno najučinkovitejše neencimsko porjavitev v hrani 10.

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

S-2 – 2e => S0 2

S+4 + 4e => S0 1

Žveplova kislina obstaja samo v raztopini. Je nestabilen in razpade na žveplov dioksid in vodo. Žveplova kislina ni močna kislina. Je srednje močna kislina in postopoma disociira. Ko žveplovi kislini dodamo alkalijo, nastanejo soli. Žveplova kislina proizvaja dve vrsti soli: srednje sulfite in kisle hidrosulfite.

Kemični mehanizem, s katerim žveplov dioksid zavira neencimsko porjavitev, ni povsem razumljen in naj bi bil reakcija bisulfita z aktivnimi karbonilnimi skupinami sladkornih molekul in vitamina C 10. Sulfit medsebojno deluje z različnimi sestavinami, prisotnimi v živilih, vključno z: zmanjšanjem sladkorjev, aldehidov, ketonov, beljakovin in antocianov 53, sulfit v vezani obliki pa se zmanjša v kislih živilih. Obseg reakcije je odvisen od pH, temperature, koncentracije sulfita in reaktivnih komponent, prisotnih v produktu.

Žveplov(VI) oksid

Žveplov trioksid ima kisle lastnosti. Z vodo reagira burno, pri čemer se sprošča velika količina toplote. Ta reakcija se uporablja za proizvodnjo najpomembnejšega izdelka kemične industrije - žveplove kisline.

SO3 + H2O = H2SO4

Ker ima žveplo v žveplovem trioksidu najvišjo stopnjo oksidacije, kaže žveplov (VI) oksid oksidativne lastnosti. Na primer, oksidira halogenide, nekovine z nizko elektronegativnostjo:

Eno od načel, ki urejajo uporabo aditivov za živila, je njihova varnost, vendar je nemogoče določiti absolutne dokaze o njihovi toksičnosti pri vseh ljudeh. Toksikološki testi se nanašajo na fiziološke učinke pri poskusnih živalih glede na določeno stopnjo zaužitja.

Ta skupina je ugotovila, da sulfiti niso teratogeni, mutageni ali rakotvorni pri laboratorijskih živalih. Prav tako niso našli pomembnih toksikoloških ali presnovnih podatkov. 54 Sulfiti so bili včasih priljubljeni pri uporabi v solatah, ker so vsebovali sveže sadje in zelenjavo, vendar je bila njihova uporaba prepovedana, potem ko so nekateri ljudje doživeli nevarne alergijske reakcije. Posledično v mnogih izdelkih le majhen delež dodanega sulfita ostane v prosti obliki v končnem proizvodu 18.

2SO3 + C = 2SO2 + CO2

S+6 + 2e => S+4 2

C0 – 4e => C+4 2

Žveplova kislina je podvržena trem vrstam reakcij: kislinsko-bazični, ionski izmenjavi in redoks. Aktivno sodeluje tudi z organskimi snovmi.

Kislinsko-bazične reakcije

Žveplova kislina kaže kisle lastnosti v reakcijah z bazami in bazičnimi oksidi. Te reakcije je najbolje izvesti z razredčeno žveplovo kislino. Ker je žveplova kislina dibazična, lahko tvori tako vmesne soli (sulfate) kot kisle (vodikove sulfate).

Biotransformacija sulfita je sestavljena iz njegove oksidacije v sulfat z delovanjem encima sulfit oksidaze, ki se nahaja v mitohondrijih, prisotnih v tkivih, predvsem v srcu, jetrih in ledvicah. V človeškem telesu ta encim pretvarja tudi žveplove aminokisline v sulfite. Ta normalni presnovni proces nadzoruje presežek teh aminokislin tako, da jih oksidira v sulfate, ki se zlahka odstranijo. Pri vseh proučevanih vrstah se večina zaužitega sulfita hitro izloči kot sulfat, ki lahko reagira z beljakovinami in tvori proteinsko-tiosulfonatni kompleks, ki se lahko zadrži v telesu.

Reakcije ionske izmenjave

Za žveplovo kislino so značilne reakcije ionske izmenjave. Hkrati medsebojno deluje z raztopinami soli, pri čemer tvori oborino, šibko kislino ali sprošča plin. Te reakcije potekajo hitreje, če vzamete 45% ali celo bolj razredčeno žveplovo kislino. Do razvijanja plinov pride pri reakcijah s solmi nestabilnih kislin, ki razpadejo v pline (ogljikov, žveplov dioksid, vodikov sulfid) ali v hlapne kisline, kot je klorovodikova kislina.

Astmatiki in ljudje s pomanjkanjem sulfitne oksidaze prenašajo do določene količine sulfita, ne da bi bili občutljivi. Obstaja še en nespecifičen encim, ki prav tako oksidira sulfit v sulfat, ksantin oksidaza 21. Po Taylorju 19 je edini negativni učinek, povezan z občutljivostjo na sulfite, astma, čeprav je le majhen odstotek astmatikov občutljivih na sulfite.

Aditiv za živila je vsak aditiv, ki je namenoma dodan živilu, brez prehranskega namena, z namenom spreminjanja fizikalnih, kemičnih, bioloških ali senzoričnih lastnosti med proizvodnjo, ravnanjem, pripravo, predelavo, pakiranjem, skladiščenjem, transportom ali ravnanjem z živili 59 Vendar se koncept prehranskega dopolnila od države do države zelo razlikuje. Ena sama snov se lahko uporablja kot dodatek v eni državi in je prepovedana v drugi 60.

Redoks reakcije

Žveplova kislina najbolj jasno kaže svoje lastnosti v redoks reakcijah, saj ima žveplo v svoji sestavi najvišje oksidacijsko stanje +6. Oksidacijske lastnosti žveplove kisline lahko odkrijemo v reakciji, na primer z bakrom.

V molekuli žveplove kisline sta dva oksidacijska elementa: atom žvepla s CO. +6 in vodikovi ioni H+. Bakra ni mogoče oksidirati z vodikom do oksidacijskega stanja +1, žvepla pa lahko. To je razlog za oksidacijo tako neaktivne kovine, kot je baker, z žveplovo kislino.

V Braziliji so aditivi razvrščeni v 23 funkcijskih razredov, med katerimi so tudi konzervansi, ki so opredeljeni kot snovi, ki preprečujejo ali zadržujejo spremembe v živilih, ki jih povzročajo mikroorganizmi ali encimi. Žveplov dioksid in njegovi derivati so razvrščeni kot konzervativni 59.

Vendar je treba v posebnem primeru soka indijskih oreščkov uporabiti višje ravni žveplovega dioksida kot pri drugih sadnih sokovih, da preprečimo porjavitev in izgubo arome, okusa in hranilne vrednosti. Konzerviranje sokov iz tropskega sadja z dodajanjem žveplovega dioksida, ki mu sledi toplotna obdelava, je metoda, ki se najbolj uporablja v predelovalni industriji, saj se je ta dodatek izkazal za učinkovitega pri nadzoru mikroorganizmov ter encimskem in neencimskem porjavenju, kar je močno prispevalo k ohranjanju kakovosti predelanih sokov. za daljše obdobje.

V razredčenih raztopinah žveplove kisline je oksidant pretežno vodikov ion H+. V koncentriranih raztopinah, zlasti vročih, prevladujejo oksidacijske lastnosti žvepla v oksidacijskem stanju +6.

Potrebujete pomoč pri študiju?

Prejšnja tema: Kemijske lastnosti kisika in žvepla: reakcije s kovinami in nekovinami
Naslednja tema: Lastnosti kompleksne snovi ki vsebujejo dušik: dušikovi oksidi

Znanih je več alotropskih modifikacij žvepla - rombično, monoklinsko, plastično žveplo. Najbolj stabilna modifikacija je rombično žveplo, vse druge modifikacije se po določenem času spontano spremenijo vanj.

Poleg tega se ta aditiv šteje za toksikološko varen, pod pogojem, da ne presega mejnih vrednosti, ki jih dovoljuje brazilska zakonodaja. Zmagovalci pijač: uporaba aminokislin in peptidov v športna prehrana. Funkcionalna živila: japonski pristop.

Sodobna prehrana v zdravju in bolezni. 8. izd. Združenje za predelavo tropskega sadja. Poročilo o izvozu sadnih sokov. Letopis brazilskega kmetijstva. Sulfitni aditivi za živila: prepovedati ali ne? Pregled sulfitov v živilih: analizna metodologija in objavljeni rezultati.

Žveplo lahko odda svoje elektrone pri interakciji z močnejšimi oksidanti:

V teh reakcijah je žveplo redukcijsko sredstvo.

Poudariti je treba, da lahko žveplov oksid (VI) nastane samo v prisotnosti ali pri visokem tlaku (glej spodaj).

Pri interakciji s kovinami ima žveplo oksidativne lastnosti:

Mikrobiologija sokov, celuloze in kislih izdelkov. Interakcije aditivov za živila in aditivov z žveplovim dioksidom, askorbinsko in dušikovo kislino - pregled. Protimikrobni aditivi za živila: značilnosti uporabe učinkov. 2. izd. Porjavitev izdelkov: nadzor s sulfiti, antioksidanti in drugimi sredstvi.

Kemično konzerviranje hrane. Dejavniki, ki vplivajo na smrt kvasovk zaradi žveplovega dioksida. Kemični konzervansi v prehrambenih izdelkih. Kemija živil: mehanizmi in teorija. Aditivi za prehrambene izdelke s toksikološkega vidika. 2. izd. Dezinfekcija, sterilizacija in konzerviranje.

Žveplo pri segrevanju reagira z večino kovin, pri reakciji z živim srebrom pa do interakcije pride že pri sobni temperaturi.

To okoliščino uporabljajo v laboratorijih za odstranjevanje razlitega živega srebra, katerega hlapi so močan strup.

Natrijev benzoat in benzojska kislina. New York: Marcel Dekker; z. 11. Konzervativna benzojska kislina in sorbinska kislina. Sedanja in prihodnja uporaba tradicionalnih protimikrobnih zdravil. Bromatološki in toksikološki vidiki benzoinskih in sorbinskih konzervansov.

Encimi in pigmenti: vpliv in spremembe med predelavo. Vodnik za industrializacijo sadja. Biokemija tropskega sadja. Nekateri tehnološki vidiki tropskega sadja in njegovih izdelkov. Obnašanje polifenoloksidaz v prehrambenih izdelkih. Fenolne spojine in polifenol oksidaza v povezavi s prepečevanjem grozdja in vina.

Vodikov sulfid, hidrosulfidna kislina, sulfidi.

Pri segrevanju žvepla z vodikom pride do reverzibilne reakcije

z zelo nizkim izkoristkom vodikovega sulfida. Običajno se pripravi z delovanjem razredčenih kislin na sulfide:

Vodikov sulfid je brezbarven plin z vonjem po gnilih jajcih in je strupen. En volumen vode pri normalnih pogojih raztopi 3 volumne vodikovega sulfida.

Fizično in kemične metode, ki se uporablja za nadzor encimskega porjavenja zelenjave. Encimske reakcije praženja v jabolku in jabolčnih izdelkih. Polifenol oksidaza in peroksidaza v sadju in zelenjavi. Mehanizem sulfitne inhibicije porjavitve, ki jo povzroča polifenol oksidaza.

Vpliv žveplovega dioksida na oksidacijske encimske sisteme v rastlinskih tkivih. Polifenoloksidaze v rastlinah. Kinetična študija ireverzibilne inhibicije encima z zaviralcem, ki zaradi encimske katalize postane nestabilen. Biokemija sadja in njihov vpliv na predelavo. Predelava sadja: prehrana, izdelki in upravljanje kakovosti. 2. izd.

Vodikov sulfid je tipično redukcijsko sredstvo. Gori v kisiku (glej zgoraj). Raztopina vodikovega sulfida v vodi je zelo šibka hidrosulfidna kislina, ki disociira postopoma in predvsem v prvi stopnji:

Vodikova sulfidna kislina je tako kot vodikov sulfid tipično redukcijsko sredstvo.

Sanitarni nadzor živilskih izdelkov. 2. izd. Konzervansi: alternativne metode boja proti bakterijam. Strupene snovi pridejo neposredno v hrano. Sao Paulo: Varela; r. 61. Kemija živil: teorija in praksa. 1. izd. Zveza ameriških društev za eksperimentalno biologijo.

Varnost hrane in živilska tehnologija. Prehrana: Koncepti in spori. 8. izd. Označevanje živil: navedba sulfonskih sredstev. Ocena vsebnosti žveplovega dioksida in mikrobiološke kakovosti konzerviranih gob. Kemija sulfonskih sredstev v hrani.

Vodikova sulfidna kislina se ne oksidira samo z močnimi oksidanti, kot je klor,

ampak tudi šibkejši, na primer žveplena kislina

ali železovi ioni:

Vodikova sulfidna kislina lahko reagira z bazami, bazičnimi oksidi ali solmi, pri čemer tvori dve vrsti soli: srednje - sulfidi, kisli - hidrosulfidi.

Odlok št. 540 Ministrstva za zdravje. Potrjuje Tehnični predpis: Aditivi za živila - definicije, razvrščanje in uporaba. Zakonodaja aditivov za živila. Resolucija Državnega sveta za zdravje št. 04. Resolucija 12 Nacionalne agencije za sanitarni nadzor.

Tudi perzijski alkimist Al-Razi je zaslužen za prve opise te snovi. Nadaljnje izboljšave tega postopka s strani francoskega kemika Gay-Lussaca in britanskega kemika Johna Gloverja so izboljšale koncentracijo nastale kisline. Zgodovina žveplove kisline je podrobneje obravnavana v našem članku.

Večina sulfidov (z izjemo sulfidov alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin ter amonijevega sulfida) je slabo topna v vodi. Sulfidi so kot soli zelo šibke kisline podvrženi hidrolizi.

Žveplov(IV) oksid. Žveplova kislina.

SO2 nastane pri zgorevanju žvepla v kisiku ali pri praženju sulfidov; je brezbarven plin z ostrim vonjem, zelo topen v vodi (40 volumnov v 1 volumnu vode pri 20 ° C).

Geologija, klimatologija in astrofizika

Zgodovina pridobivanja najbolj uporabnega kemikalije. Žveplova kislina nastaja naravno zaradi izpustov iz vulkanov, ki proizvajajo žveplov dioksid, ki oksidira v ozračje in nato reagira z zračno vlago. Nastaja tudi v mehurčkih v vodnih telesih v bližini vulkanske dejavnosti in jezerih, ki nastanejo znotraj vulkanskih kraterjev.

Nastaja tudi skupaj s klorovodikom in s tem klorovodikovo kislino, ko pride vulkanska lava v stik z morsko vodo. Parni oblaki, ki vsebujejo žveplovo kislino. Ti hidrati se verjetno pojavljajo v zemeljski stratosferi in lahko zagotovijo mesta za kondenzacijo visokogorskih ledenih oblakov, ki lahko znatno vplivajo na zemeljsko podnebje, zlasti po vulkanskih izbruhih, ko se v ozračju zgoraj odložijo velike količine žvepla. Zlasti proučevano območje čisti led hemi-heksahidrat žveplove kisline, vključno s podrobnimi študijami oktahidrata žveplove kisline.

Žveplov oksid (IV) je anhidrid žveplove kisline, zato pri raztapljanju v vodi pride do delne reakcije z vodo in nastane šibka žveplova kislina:

ki je nestabilna, zlahka znova razpade v. V vodni raztopini žveplovega dioksida istočasno obstajajo naslednja ravnovesja.

Stopnja oksidacije žvepla v plinu žveplovega dioksida (+4) določa redukcijske in oksidacijske lastnosti plina žveplovega dioksida:

vo-tel: S+4 – 2e => S+6

ok-tel: S+4 + 4e => S0

Reduktivne lastnosti se kažejo v reakcijah z močnimi oksidanti: kisikom, halogeni, dušikovo kislino, kalijevim permanganatom in drugimi. Na primer:

2SO2 + O2 = 2SO3

S+4 – 2e => S+6 2

O20 + 4e => 2O-2 1

Z močnimi redukcijskimi sredstvi ima plin oksidativne lastnosti. Na primer, če zmešate žveplov dioksid in vodikov sulfid, medsebojno delujeta pod normalnimi pogoji:

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

S-2 – 2e => S0 2

S+4 + 4e => S0 1

Žveplov(VI) oksid

SO3 + H2O = H2SO4

Ker ima žveplo v žveplovem trioksidu najvišjo stopnjo oksidacije, kaže žveplov (VI) oksid oksidativne lastnosti. Na primer, oksidira halogenide, nekovine z nizko elektronegativnostjo:

2SO3 + C = 2SO2 + CO2

S+6 + 2e => S+4 2

C0 – 4e => C+4 2

Žveplova kislina je podvržena trem vrstam reakcij: kislinsko-bazični, ionski izmenjavi in redoks. Aktivno sodeluje tudi z organskimi snovmi.

Kislinsko-bazične reakcije

Reakcije ionske izmenjave

Redoks reakcije

Žveplo se nahaja v skupini VIa periodnega sistema kemičnih elementov D.I. Mendelejev.
Zunanja energijska raven žvepla vsebuje 6 elektronov, ki imajo 3s 2 3p 4. V spojinah s kovinami in vodikom ima žveplo negativno oksidacijsko stanje elementov -2, v spojinah s kisikom in drugimi aktivnimi nekovinami - pozitivno +2, +4, +6. Žveplo je tipična nekovina, odvisno od vrste transformacije je lahko oksidant in reducent.

Iskanje žvepla v naravi

Žveplo najdemo v prostem (nativnem) stanju in vezani obliki.

Najpomembnejše naravne žveplove spojine:

FeS 2 - železov pirit ali pirit,

ZnS - cinkova mešanica ali sfalerit (wurtzit),

PbS - svinčev lesk ali galenit,

HgS - cinober,

Sb 2 S 3 - stibnit.

Poleg tega je žveplo prisotno v nafti, naravnem premogu, zemeljskih plinih in naravnih vodah (v obliki sulfatnih ionov in določa "trajno" trdoto sladke vode). Bistven element za višje organizme, komponento veliko beljakovin je koncentriranih v laseh.

Alotropske modifikacije žvepla

Alotropija- to je sposobnost istega elementa, da obstaja v različnih molekularnih oblikah (molekule vsebujejo različno število atomov istega elementa, na primer O 2 in O 3, S 2 in S 8, P 2 in P 4 itd. ).

Žveplo odlikuje sposobnost tvorbe stabilnih verig in ciklov atomov. Najbolj stabilni so S8, ki tvorijo ortorombično in monoklinično žveplo. To je kristalno žveplo - krhka rumena snov.

Odprte verige imajo plastično žveplo, rjavo snov, ki jo dobimo z ostrim ohlajanjem staljenega žvepla (plastično žveplo po nekaj urah postane krhko, pridobi rumena in se postopoma spremeni v rombasto obliko).

1) rombični - S 8

t°pl. = 113°C; r = 2,07 g/cm3

Najbolj stabilna modifikacija.

2) monoklinične - temno rumene iglice

t°pl. = 119°C; r = 1,96 g/cm3

Stabilen pri temperaturah nad 96°C; v normalnih pogojih se spremeni v rombično.

3) plastika - rjava gumi podobna (amorfna) masa

Nestabilen, pri strjevanju se spremeni v rombično

Pridobivanje žvepla

Industrijska metoda je taljenje rude z uporabo pare.
Nepopolna oksidacija vodikovega sulfida (s pomanjkanjem kisika):

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O

Wackenroederjeva reakcija:

2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O

Kemijske lastnosti žvepla

Oksidativne lastnosti žvepla
(S 0 + 2ē→ S -2 )

1) Žveplo reagira z alkalnimi snovmi brez segrevanja:

S + O 2 – t° → S +4 O 2

2S + 3O 2 – t °; pt → 2S +6 O 3

4) (razen joda):

S+Cl2 → S +2 Cl 2

S + 3F 2 → SF 6

S kompleksnimi snovmi:

5) s kislinami - oksidanti:

S + 2H 2 SO 4 (konc.) → 3S +4 O 2 + 2H 2 O

S+6HNO3(konc.) → H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Disproporcionalne reakcije:

6) 3S 0 + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O

7) žveplo se raztopi v koncentrirani raztopini natrijevega sulfita:

S 0 + Na 2 S +4 O 3 → Na 2 S 2 O 3 natrijev tiosulfat

V redoks procesih je žveplov dioksid lahko tako oksidant kot reducent, ker ima atom v tej spojini vmesno oksidacijsko stanje +4.

Kako SO 2 reagira z močnejšimi redukcijskimi sredstvi, kot so:

SO 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 O

Kako redukcijsko sredstvo SO 2 reagira z močnejšimi oksidanti, na primer z v prisotnosti katalizatorja, z itd.:

2SO2 + O2 = 2SO3

SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O = H 2 SO 3 + 2HCl

potrdilo o prejemu

1) Žveplov dioksid nastane pri gorenju žvepla:

2) V industriji se pridobiva s praženjem pirita:

3) V laboratoriju lahko pridobimo žveplov dioksid:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Aplikacija

Žveplov dioksid se pogosto uporablja v tekstilni industriji za beljenje različnih izdelkov. Poleg tega se uporablja v kmetijstvu za uničevanje škodljivih mikroorganizmov v rastlinjakih in kleteh. Velike količine SO 2 se uporabljajo za proizvodnjo žveplove kisline.

žveplov oksid (VI) – SO 3 (žveplov anhidrid)

Žveplov anhidrid SO 3 je brezbarvna tekočina, ki se pri temperaturah pod 17 o C spremeni v belo kristalno maso. Zelo dobro vpija vlago (higroskopičen).

Kemijske lastnosti

Kislinsko-bazične lastnosti

Kako reagira tipični kislinski oksid, žveplov anhidrid:

SO 3 + CaO = CaSO 4

c) z vodo:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Posebna lastnost SO 3 je njegova sposobnost, da se dobro topi v žveplovi kislini. Raztopino SO 3 v žveplovi kislini imenujemo oleum.

Tvorba oleuma: H 2 SO 4 + n SO 3 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3

Redoks lastnosti

Za žveplov oksid (VI) so značilne močne oksidativne lastnosti (običajno reduciran na SO 2):

3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O

Prejem in uporaba

Žveplov anhidrid nastane z oksidacijo žveplovega dioksida:

2SO2 + O2 = 2SO3

V svoji čisti obliki žveplov anhidrid nima praktičnega pomena. Pridobiva se kot vmesni produkt pri proizvodnji žveplove kisline.

H2SO4

Žveplovo kislino so najprej omenili arabski in evropski alkimisti. Pridobili so ga z žganjem železovega sulfata (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) na zraku: 2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 ali zmesi z: 6KNO 3 + 5S = 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2, in sproščene pare žveplovega anhidrida so kondenzirale. Absorbirajo vlago, se spremenijo v oleum. Glede na način priprave so H 2 SO 4 imenovali vitriolno ali žveplovo olje. Leta 1595 je alkimist Andreas Liebavius ugotovil identiteto obeh snovi.

Dolgo časa olje vitriola ni bilo široko uporabljeno. Zanimanje zanj se je močno povečalo po 18. stoletju. Odkrit je bil postopek pridobivanja indigo karmina, obstojnega modrega barvila iz indiga. Prva tovarna za proizvodnjo žveplove kisline je bila ustanovljena v bližini Londona leta 1736. Postopek je potekal v svinčenih komorah, na dno katerih so nalivali vodo. V zgornjem delu komore so zažgali staljeno mešanico solitra in žvepla, nato pa vanjo dovajali zrak. Postopek smo ponavljali, dokler ni na dnu posode nastala kislina želene koncentracije.

V 19. stoletju metodo so izboljšali: namesto solitra so začeli uporabljati dušikovo kislino (ta daje pri razgradnji v komori). Za vračanje dušikovih plinov v sistem so bili izdelani posebni stolpi, po katerih je celoten proces dobil ime - stolpni proces. Tovarne, ki delujejo po metodi stolpa, obstajajo še danes.

Žveplova kislina je težka oljnata tekočina, brezbarvna in brez vonja, higroskopna; se dobro topi v vodi. Pri raztapljanju koncentrirane žveplove kisline v vodi se sprosti velika količina toplote, zato jo moramo previdno vliti v vodo (in ne obratno!) in raztopino premešati.

Raztopino žveplove kisline v vodi z vsebnostjo H 2 SO 4 manj kot 70 % običajno imenujemo razredčena žveplova kislina, raztopino z več kot 70 % pa koncentrirana žveplova kislina.

Kemijske lastnosti

Kislinsko-bazične lastnosti

Razredčena žveplova kislina kaže vse značilne lastnosti močnih kislin. Ona reagira:

H 2 SO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Proces interakcije ionov Ba 2+ s sulfatnimi ioni SO 4 2+ povzroči nastanek bele netopne oborine BaSO 4 . to kvalitativna reakcija na sulfatni ion.

Redoks lastnosti

V razredčeni H 2 SO 4 so oksidanti ioni H +, v koncentrirani H 2 SO 4 pa so oksidanti sulfatni ioni SO 4 2+. Ioni SO 4 2+ so močnejši oksidanti kot ioni H + (glej diagram).

IN razredčena žveplova kislina kovine, ki so v nizu elektrokemijske napetosti, se raztopijo na vodik. V tem primeru nastanejo kovinski sulfati in sproščajo se:

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

Kovine, ki se nahajajo za vodikom v nizu elektrokemične napetosti, ne reagirajo z razredčeno žveplovo kislino:

Cu + H 2 SO 4 ≠

Koncentrirana žveplova kislina je močan oksidant, zlasti pri segrevanju. Oksidira številne in nekatere organske snovi.

Ko koncentrirana žveplova kislina medsebojno deluje s kovinami, ki se nahajajo za vodikom v nizu elektrokemičnih napetosti (Cu, Ag, Hg), nastanejo kovinski sulfati, pa tudi produkt redukcije žveplove kisline - SO 2.

Reakcija žveplove kisline s cinkom

Z bolj aktivnimi kovinami (Zn, Al, Mg) lahko koncentrirano žveplovo kislino reduciramo v prosto žveplovo kislino. Na primer, ko žveplova kislina reagira z, odvisno od koncentracije kisline, lahko sočasno nastanejo različni redukcijski produkti žveplove kisline - SO 2, S, H 2 S:

Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

V mrazu koncentrirana žveplova kislina pasivizira nekatere kovine, na primer in, zato se prevaža v železnih cisternah:

Fe + H 2 SO 4 ≠

Koncentrirana žveplova kislina oksidira nekatere nekovine (itd.), reducira v žveplov oksid (IV) SO 2:

S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O

Prejem in uporaba

V industriji se proizvaja žveplova kislina kontaktni način. Postopek pridobivanja poteka v treh fazah:

Pridobivanje SO 2 s praženjem pirita:

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

Oksidacija SO 2 v SO 3 v prisotnosti katalizatorja – vanadijevega (V) oksida:

2SO2 + O2 = 2SO3

Raztapljanje SO 3 v žveplovi kislini:

H2SO4+ n SO 3 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3

Nastali oleum se prevaža v železnih cisternah. Žveplovo kislino zahtevane koncentracije dobimo iz oleuma z dodajanjem vodi. To lahko izrazimo z diagramom:

H2SO4∙ n SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Žveplova kislina ima različne uporabe v širokem spektru aplikacij nacionalno gospodarstvo. Uporablja se za sušenje plinov, pri proizvodnji drugih kislin, za proizvodnjo gnojil, različnih barvil in zdravil.

Soli žveplove kisline

Večina sulfatov je dobro topnih v vodi (CaSO 4 je rahlo topen, PbSO 4 je še slabše topen in BaSO 4 je praktično netopen). Nekateri sulfati, ki vsebujejo kristalizacijsko vodo, se imenujejo vitrioli:

CuSO 4 ∙ 5H 2 O bakrov sulfat

FeSO 4 ∙ 7H 2 O železov sulfat

Vsi imajo soli žveplove kisline. Njihov odnos do toplote je poseben.

Sulfati aktivnih kovin (,) ne razpadejo niti pri 1000 o C, drugi (Cu, Al, Fe) pa z rahlim segrevanjem razpadejo na kovinski oksid in SO 3:

CuSO 4 = CuO + SO 3