KYSELINA SULFAMOVÁ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, SYNTÉZA, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Sulfamová kyselina je anorganická sloučenina, kterou tvoří atom síry (S) kovalentně spojeny jednoduchou vazbou a hydroxylovou skupinu (-OH) a aminoskupinu (-NH ₂), a dvojná vazba dva atomy kyslík (O). Je to bílá krystalická pevná látka. Jeho chemický vzorec je NH ₂ SO ₃ H. To je také známé jako kyselina aminosulfonová, kyselina amidosulfonová, kyselina amidosulfuric a kyselina sulfamidic.

Kyselina sulfamová je silná kyselina. Může reagovat s kovy, oxidy kovů a uhličitany. Jeho soli jsou obecně rozpustné ve vodě, což z něj činí dobrý odstraňovač vodního kamene v technologickém zařízení. Často se používá v cukrovarech k čištění inkrustací uhličitanů v odpařovacím zařízení.

Struktura kyseliny sulfamové. Benjah-bmm27. Zdroj: Wikipedia Commons.

Kyselina sulfamová je redukční činidlo pro dusitany (NO ₂ ^-) a tato chemická vlastnost se používá v různých aplikacích, například v barvivářském průmyslu a při analýze dusitanů.

Používá se při činění kůže a bělení buničiny pro výrobu papíru. Ve skutečnosti je to kontaminant potravin, jak se často vyskytuje v papírech a kartonech používaných k balení potravin.

Používá se také při elektrolytickém ukládání kovů, jako laboratorní standard a jedním z jeho derivátů je velmi účinný herbicid.

Struktura

Kyselina sulfamová krystalizuje ve formě ortorombických dipyramidálních krystalů. Při krystalizaci z chladného roztoku tvoří kompaktní hranoly a listy, stejně jako diamantové listy, když krystalizuje z horkého vodného roztoku.

Nomenklatura

- Kyselina sulfamová

- Aminosulfonová kyselina

- Kyselina amidosulfonová

- Kyselina amidosírová

- Kyselina sulfamidová

Vlastnosti

Fyzický stav

Bílá krystalická pevná látka.

Molekulární váha

97,1 g / mol.

Bod tání

205 ° C, rozkládá se při 209 ° C.

Hustota

2,15 g / cm ³

Rozpustnost

Rozpustný ve vodě:

- 12,8% při 0 ° C

- 17,57% při 20 ° C

- 22,77% při 40 ° C

Mírně rozpustný v methanolu, mírně rozpustný v acetonu, nerozpustný v etheru.

Volně rozpustný v dusíkatých zásadách a v organických rozpouštědlech obsahujících dusík.

Nerozpustný v sirouhlíku (CS ₂) a tetrachlormethanu (CCl ₄).

pH

0,41 (v 1 N roztoku, tj. 1 ekvivalent / l).

Disociační konstanta

0,101 při 25 ° C

Chemické vlastnosti

Je to silná kyselina. Skoro stejně jako chlorovodíkové (HCl), dusičné (HNO ₃) a kyselina sírová (H ₂ SO ₄) kyseliny.

Vodné roztoky kyseliny sulfamové jsou vysoce ionizované. Jeho pH je nižší než u roztoků kyseliny mravenčí, fosforečné a šťavelové.

Kyselina sulfamová ztrácí ve vodě pouze proton, který je vázán na kyslík. Vodíky připojené k dusíku drží pevně pohromadě.

Ve vodném roztoku se pomalu hydrolyzuje za vzniku kyseliny síran amonný (NH ₄ HSO ₄). V suchých podmínkách je stabilní.

Kyselina sulfamová napadá kovy, oxidy kovů a uhličitany za vzniku sulfamátů. Například, s kovovou draslíku (K) vytváří sulfamát draselný (KOSO ₂ NH ₂) a vodíku (H ₂).

Všechny soli kyseliny sulfamové jsou rozpustné ve vodě. Soli vápníku, olova a barya jsou velmi rozpustné ve vodě, na rozdíl od odpovídajících solí kyseliny sírové.

Kyselina dusitá (HNO ₂) reaguje kvantitativně s aminoskupinou amidosulfonové kyseliny, uvolňovat dusík (N ₂). Předpokládá se, že sulfamátový ion v této reakci funguje jako amid, nikoli amin.

Kyselina sulfamová je oxidována chlorem, bromem nebo chlorečnanem draselným a převádí ji na kyselinu sírovou. K této reakci nedochází s jinými oxidanty, jako je kyselina chromová nebo manganistan draselný.

Není kompatibilní (reaguje) se silnými zásadami, chlorem, kyselinou chlornou, hypochlority, kyanidy a sulfidy.

Další vlastnosti

Není hygroskopický (to znamená, že neabsorbuje vlhkost ze vzduchu).

Při zahřátí do rozkladu se uvolňují vysoce toxické výpary oxidů síry a chlorovodíku (HCl).

Jeden z jeho derivátů, sulfamát amonný, je retardér hoření.

Je středně toxický.

Syntéza

Sulfamová kyselina se získá reakcí močoviny CO (NH ₂) _2, dýmavou kyselinu sírovou, která je, koncentruje se kyselina sírová (H ₂ SO ₄), obsahující oxid sírový (SO ₃).

To může také být syntetizovány pomocí reakce kyseliny chlorsulfonové (HClO ₃ Cl) a amoniaku (NH ₃).

Aplikace

V barvivářském průmyslu

Kyselina sulfamová se používá k rychlému a účinnému odstraňování nadbytku dusitanů při diazotačních reakcích při syntéze barviv. Pro tento účel je mnohem praktičtější než močovina.

Při zpracování kůže

Při vyčiňování kůže poskytuje použití kyseliny sulfamové místo kyseliny sírové jemnější a hedvábnější texturu.

Navíc, protože sulfamát vápenatý je rozpustný ve vodě, na rozdíl od síranu vápenatého, může být v procesu oddělování použita kyselina sulfamová, aniž by zanechávaly skvrny, které se někdy vyskytují na kůži při použití kyseliny sírové.

Kožená obuv. Zdroj: Pixabay.

Při čištění technologického zařízení

Kyselina sulfamová se používá jako odvápňovací čistič v kotlích, reaktorech, trubkách, chladicích systémech a tepelných výměnících.

V tomto zařízení je měřítko tvořeno cirkulací vody nebo technologických sloučenin v elektrárnách, chemických závodech, ocelárnách, papírnách, kompresních stanicích a dalších průmyslových odvětvích.

Usazeniny šupin nebo pevných látek mohou být organické (řasy, bahno, houby) nebo anorganické (oxidy železa, sulfidy železa, uhličitany vápenaté nebo horečnaté, sírany, fosforečnany nebo křemičitany).

Kyselina sulfamová je velmi účinná, pokud se používá k odstranění uhličitanu vápenatého. Může být použit na měděné, mosazné, nerezové, litinové a galvanizované ocelové zařízení.

Používá se ve formě 5 až 10% hmotnostních roztoku. Používá se zejména v cukrovarech k čištění výparníků z litiny měděnými tepelnými výměníky.

Odpařovací zařízení v cukrovaru. Autor: Antriksh Kumar. Zdroj: Pixabay

Měl by být používán při teplotách vyšších než 50-60 ºC. Teploty 70 ° C vedou k tvorbě nerozpustných síranů, jako CaSO ₄.

Při použití v kombinaci s chloridem sodným dochází k synergickému účinku a roztok umožňuje, aby se oxid železitý pomalu rozpustil. V tomto případě by se neměl používat s nerezovou ocelí, protože se uvolňuje kyselina chlorovodíková, což může způsobit korozi v tomto materiálu.

Při rafinaci kovů

Elektrolytické pokovování kovů, jako je měď, stříbro, kobalt, nikl, zinek, kadmium, železo a olovo, může být úspěšně provedeno v roztocích kyseliny sulfamové. To lze řešit mnohem snadněji než hydrofluorosilicic kyselina (H ₂ SIF ₆).

Jako standardní činidlo v laboratoři

Vzhledem k určitým vlastnostem kyseliny sulfamové, jako je: její síla jako kyselina, její snadnost čištění rekrystalizací ve vodě, její stabilita a její nehygroskopičnost, byla tato látka používána jako primární standard na laboratorní úrovni. To znamená, že se používá pro kvantitativní stanovení alkálií.

Laboratoř. PublicDomainPictures. Zdroj: Pixabay

Při analýze dusitanů

Kvůli snadné reakci s dusitany se k jejich stanovení v roztoku používá kyselina sulfamová.

Při analýze rozpuštěného kyslíku ve vodě

Protože kyselina sulfamová reaguje s dusitany ve vodě, uvolňuje se dusík, lze stanovení rozpuštěného kyslíku ve vodě provést odstraněním interference způsobené dusitany.

Při přípravě oxidu dusného

Kyselina sulfamová reaguje s kyselinou dusičnou za vzniku oxidu dusného (N ₂ O). Tato reakce je bezpečnější než reakce dusičnanu amonného k získání tohoto plynu.

V zemědělství

Derivát kyseliny sulfamové, síran amonný, je pro zvířata účinným netoxickým herbicidem.

Nanáší se rosou na listy druhů, které mají být odstraněny na konci léta nebo začátkem podzimu, nejlépe za vlhkého počasí. Jak se sloučenina pohybuje z listů do kořenů, rostlina umírá.

Herbicidová sprejová aplikace. Autor: Zefe Wu. Zdroj: Pixabay

Další výhodou této sloučeniny je to, že půdu trvale nesterilizuje. Část dusíku ze sulfamátu amonného bude skutečně k dispozici v půdě pro růst rostlin v příští sezóně.

V žáruvzdorných tkaninách

Jeho kompatibilita s celulózou a její vlastnosti zpomalující hoření činí sulfamát amonný činidlem pro získávání žáruvzdorných tkanin a papíru.

Používá se 10% hmotnosti tkaniny, jejíž vzhled a dojem na dotek zůstávají nezměněny. Tkanina by se měla při použití čistit za sucha, nikdy se neumýt vodou, aby nedošlo k rozpuštění sulfamátu.

To je zvláště užitečné v divadelních závěsech nebo podobných místech.

Divadlo. Autor: MustangJoe Zdroj: Pixabay

V různých aplikacích

Používá se jako katalyzátor při některých chemických reakcích, například při přípravě močovino-formaldehydových pryskyřic. Je také užitečný jako baktericidní a chlorový stabilizátor v plaveckých bazénech a jako bělidlo na buničinu v celulózkách a papírnách.

Reference

1. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Kyselina sulfamová. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Williams, DLH (2004) Nitrosace v dusíkatých centrech. In Nitrosation Reactions and Chemistry of Nitric Oxide. Kapitola 2. Obnoveno z sciposedirect.com
3. Clapp, Leallyn B. (1943). Kyselina sulfamová a její použití. Chem. Educ. 1943, 20, 4, 189. Získáno z pubs.acs.org
4. McDonald, Jamesi. (2003). Kyselina sulfamová. Obnoveno z veoliawatertech.com
5. Sastri, VS (2010). Řízení a kontrola koroze. V Shreirově korozi. Obnoveno z sciposedirect.com
6. Pratima Bajpai. (2018). Různá témata. V Biermann's Handbook of Pulp and Paper. Třetí edice. Obnoveno z sciposedirect.com