KYSELINA SÍROVÁ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, NOMENKLATURA, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

S kyselinou siřičitou je kyslíkatých kyselin, vytvoří rozpuštěním oxid siřičitý, SO ₂, voda. Jedná se o slabé a nestabilní anorganické kyseliny, která nebyla detekována v roztoku, protože reakce jejího vzniku je reverzibilní a kyselina se rychle rozkládá v reakčních složek, který jej vyrobil (SO ₂ a H ₂ O).

Molekula kyseliny sírové byla dosud detekována pouze v plynné fázi. Konjugované báze této kyseliny jsou běžné anionty ve formě siričitanů a bisulfitů.

Zdroj: Benjah-bmm27, z Wikimedia Commons Ramanova spektra SO ₂ řešení ukazuje pouze signály vzhledem k SO ₂ molekulou a bisulfitové ionty, HSO ₃ ^-, v souladu s následující rovnováhy:

SO ₂ + H ₂ O <=> HSO ₃ ^- + H ⁺

To ukazuje, že při použití Ramanovy spektra není možné detekovat přítomnost kyseliny sírové v roztoku oxidu siřičitého ve vodě.

Když je vystaven atmosféře, rychle se změní na kyselinu sírovou. Kyselina sírová se redukuje na sirovodík působením zředěné kyseliny sírové a zinku.

Pokus koncentrovat roztok SO ₂ odpařením vody k získání kyselina siřičitá bez vody, nepřinesla výsledky, protože kyselina rychle rozkládá (obrácení reakce tvorby), takže kyselina nemůže být izolován.

Přirozená formace

Kyselina sírová se v přírodě vytváří kombinací oxidu siřičitého, který je produktem činnosti velkých továren, s atmosférickou vodou. Z tohoto důvodu se považuje za meziprodukt kyselého deště, který způsobuje velké škody pro zemědělství a životní prostředí.

Jeho kyselinová forma není v přírodě použitelná, ale obvykle se připravuje ve formě sodných a draselných solí, siřičitanu a bisulfitu.

Sulfit je v těle vytvářen endogenně v důsledku metabolismu aminokyselin obsahujících síru. Podobně se sirník vyrábí jako produkt kvašení potravin a nápojů. Sulfit je alergenní, neurotoxický a metabolický. Je metabolizován enzymem siřičitanovou oxidázou, která jej přeměňuje na síran, neškodnou sloučeninu.

Struktura

Izolovaná molekula

Na obrázku vidíte strukturu izolované molekuly kyseliny sírové v plynném stavu. Žlutá koule ve středu odpovídá atomu síry, červené atomům kyslíku a bílé atomům vodíku. Jeho molekulární geometrie kolem atomu S je trigonální pyramida, přičemž atomy O kreslí základnu.

Poté, v plynném stavu, H ₂ SO ₃ molekuly mohou být považovány za malé trigonální pyramidy plovoucí ve vzduchu, za předpokladu, že je dostatečně stabilní, aby trvat určitou dobu bez reakce.

Struktura objasňuje, odkud tyto dva kyselé vodíky pocházejí: z hydroxylových skupin vázaných na síru, HO-SO-OH. Proto je pro tuto sloučeninu, není správné předpokládat, že jedna z kyselých protonů, H ⁺, se uvolňuje z atomu síry, H-SO ₂ (OH).

Tyto dvě OH skupiny umožňují siřičitého pro komunikaci prostřednictvím vodíkových vazeb, a dále, atom kyslíku skupinu S = O vazby je akceptor vodíku, což H ₂ SO ₃ jak dobrou donorové a akceptorové těchto vazeb.

Podle výše uvedeného, H ₂ SO ₃ by měl být schopen kondenzovat do kapaliny, jako kyselina sírová dělá, H ₂ SO ₄. Tak tomu ale není.

Molekula obklopená vodou

Do dnešního dne nebylo možné získat bezvodou kyselinu siřičitý, který je, H ₂ SO ₃ (1); zatímco H ₂ SO ₄ (aq), na druhé straně, poté, co byl dehydratován, převádí do své bezvodé formě, H ₂ SO ₄ (l), což je hustá a viskózní kapalina.

V případě, že H ₂ SO ₃ se předpokládá, molekula, která má zůstat beze změny, pak to bude schopné rozpouštět do značné míry ve vodě. Interakce, které by v uvedených vodných roztocích vládly, by byly opět vodíkovými vazbami; V důsledku hydrolytické rovnováhy by však také došlo k elektrostatickým interakcím:

H ₂ SO ₃ (aq) + H ₂ O (l) <=> HSO ₃ ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

Siřičitanu iont, SO ₃ ² by byla stejná molekula jak je uvedeno výše, ale bez bílých oblastech; a hydrogensiřičitan sodný (nebo bisulfit) ion, HSO ₃ ^-, zachovává bílé koule. Nekonečná sůl může vycházet z obou aniontů, některé nestabilnější než jiné.

Ve skutečnosti bylo potvrzeno, že velmi malá část z řešení se skládá z H ₂ SO ₃; to znamená, že vysvětlená molekula není ta, která interaguje přímo s molekulami vody. Důvodem je skutečnost, že dochází k rozkladu vznikajícímu SO ₂ a H ₂ O, což je termodynamicky výhodné.

SW

Skutečná struktura kyseliny sírové se skládá z molekuly oxidu siřičitého obklopené sférou vody, která se skládá z n molekul.

Tak, SO ₂, jehož struktura je úhlová (typ bumerangu), spolu s vodným roztokem koule, je zodpovědný za kyselých protonů, které jsou charakteristické kyselosti:

SO ₂ ∙ nH ₂ O (aq) + H ₂ O (l) <=> H ₃ O ⁺ (aq) + HSO ₃ ^- (aq) + nH ₂ O (l)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

Kromě této rovnováhy, je zde také rozpustnost bilance tak ₂, jejíž molekula může uniknout z vody, do plynné fáze:

SO ₂ (g) <=> SO ₂ (ac)

Fyzikální a chemické vlastnosti

Molekulární vzorec

H ₂ SO ₃

Molekulární váha

82,073 g / mol.

Fyzický vzhled

Je to bezbarvá kapalina se štiplavým sirným zápachem.

Hustota

1,03 g / ml.

Hustota par

2.3 (ve vztahu ke vzduchu považovanému za 1)

Žíravost

Je korozivní pro kovy a textilie.

Rozpustnost ve vodě

Mísitelný s vodou.

Citlivost

Je citlivý na vzduch.

Stabilita

Stabilní, ale nekompatibilní se silnými základnami.

Kyselinová konstanta (Ka)

1,54 x 10 ^-2

pKa

1,81

pH

1,5 na stupnici pH.

bod vznícení

Není hořlavý.

Rozklad

Při zahřívání kyseliny sírové se může rozkládat a uvolňovat toxický kouř z oxidu siřičitého.

Nomenklatura

Síra má následující valence: ± 2, +4 a +6. Ze vzorce H ₂ SO ₃, lze vypočítat, co valence nebo oxidační číslo síra má ve sloučenině. Chcete-li to provést, stačí vyřešit algebraický součet:

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

Protože se jedná o neutrální sloučeninu, součet poplatků atomů, které ji tvoří, musí být 0. Řešení pro v pro předchozí rovnici, máme:

v = (6-2) / 1

Tedy v je rovno +4. To znamená, že síra se účastní druhé valence a podle tradiční nomenklatury musí být ke jménu přidána přípona –oso. Z tohoto důvodu, H ₂ SO ₃ je známá jako kyseliny sírové .

Dalším rychlejší způsob určení této valence je porovnáním H ₂ SO ₃ s H ₂ SO ₄. V H ₂ SO ₄, síra má mocenství +6, takže v případě, že se odstraní O, mocenství klesne až +4; a je-li jiná se odstraní, tím nižší valenční 2 (což by bylo v případě kyseliny hypo síry medvěd, H ₂ SO ₂).

Ačkoliv je to méně známé, H ₂ SO ₃ může být také nazýván trioxosulfuric kyseliny (IV), podle stavové nomenklatury.

Syntéza

Technicky se tvoří spalováním síry za vzniku oxidu siřičitého. Poté se rozpustí ve vodě za vzniku kyseliny sírové. Reakce je však reverzibilní a kyselina se rychle rozkládá zpět na reaktanty.

Toto je vysvětlení, proč se kyselina sírová nenachází ve vodném roztoku (jak již bylo uvedeno v části o její chemické struktuře).

Aplikace

Zdroj: Pxhere

Obecně platí, že použití a aplikace kyseliny sírové, protože její přítomnost nemůže být detekována, odkazují na použití a aplikace roztoků oxidu siřičitého a zásad a solí kyseliny.

Ve dřevě

Při sulfitovém procesu se dřevitá buničina vyrábí ve formě téměř čistých celulózových vláken. Různé soli kyseliny sírové se používají k extrakci ligninu ze štěpky pomocí vysokotlakých nádob zvaných digistory.

Soli používané v procesu získání buničina jsou siřičitan (SO ₃ ²), nebo hydrogensiřičitan (HSO ₃ ^-), v závislosti na hodnotě pH. Párový iont může být Na ⁺, Ca ²⁺, K ⁺ nebo NH ₄ ⁺.

Dezinfekční a bělicí prostředek

- Kyselina sírová se používá jako dezinfekční prostředek. Používá se také jako mírné bělicí činidlo, zejména pro materiály citlivé na chlor. Kromě toho se používá jako bělidlo zubů a potravinářská přídatná látka.

-Je to složka v různých kosmetických prostředcích pro péči o pleť a byla používána jako pesticidní prvek při eliminaci potkanů. Odstraňuje skvrny způsobené vínem nebo ovocem na různých tkaninách.

-Slouží jako antiseptikum, protože účinně zabraňuje infekcím kůže. Občas se používal při fumigacích k dezinfekci lodí, věcí nemocných obětí epidemií atd.

Konzervační činidlo

Kyselina sírová se používá jako konzervační prostředek pro ovoce a zeleninu a zabraňuje kvašení nápojů, jako je víno a pivo, jako antioxidační, antibakteriální a fungicidní prvek.

Další použití

- Kyselina sírová se používá při syntéze léčiv a chemických látek; při výrobě vína a piva; rafinace ropných produktů; a používá se jako analytické činidlo.

Bisulfit reaguje s pyrimidinovými nukleosidy a přidává se k dvojné vazbě mezi polohou 5 a 6 pyrimidinu, čímž se modifikuje vazba. Bisulfitová transformace se používá k testování sekundárních nebo vyšších struktur polynukleotidů.

Reference

1. Wikipedia. (2018). Kyselina sírová. Obnoveno z: en.wikipedia.org
2. Názvosloví kyselin.. Obnoveno z: 2.chemistry.gatech.edu
3. Voegele F. Andreas & col. (2002). O stabilitu kyseliny siřičité (H ₂ SO ₃), a jeho dimer. Chem. Eur. J. 2002. 8, č. 24.
4. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání., S. 393). Mc Graw Hill.
5. Calvo Flores FG (nd). Anorganická chemie.. Obnoveno z: ugr.es
6. PubChem. (2018). Kyselina sírová. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Steven S. Zumdahl. (15. srpna 2008). Oxykyselina. Encyclopædia Britannica. Obnoveno z: britannica.com