Keemiline reaktsioon so2. Vääveldioksiid – füüsikalised omadused, tootmine ja kasutamine

MÄÄRATLUS

Vääveldioksiid(vääveloksiid (IV), vääveldioksiid) on tavatingimustes värvitu iseloomuliku terava lõhnaga gaas (sulamistemperatuur on (-75,5 o C), keemistemperatuur - (-10,1 o C).

Väävel(IV)oksiidi lahustuvus vees on väga kõrge (normaalsetes tingimustes umbes 40 mahuosa SO 2 vee mahu kohta). Vääveldioksiidi vesilahust nimetatakse väävelhappeks.

Vääveldioksiidi keemiline valem

Vääveldioksiidi keemiline valem- SO 2. See näitab, et selle kompleksse aine molekul sisaldab ühte väävliaatomit (Ar = 32 amu) ja kahte hapnikuaatomit (Ar = 16 amu). Keemilise valemi abil saate arvutada vääveldioksiidi molekulmassi:

Mr(SO 2) = Ar(S) + 2 × Ar(O) = 32 + 2 × 16 = 32 + 32 = 64

Vääveldioksiidi struktuurne (graafiline) valem

Ilmsem on vääveldioksiidi struktuurne (graafiline) valem. See näitab, kuidas aatomid on molekulis üksteisega ühendatud. SO 2 molekuli struktuur (joonis 1) on sarnane osooni molekuli O 3 (OO 2) struktuuriga, kuid molekuli iseloomustab kõrge termiline stabiilsus.

Riis. 1. Vääveldioksiidi molekuli struktuur, mis näitab sidemete vahelisi sidenurki ja keemiliste sidemete pikkusi.

Tavapärane on kujutada elektronide jaotust aatomis energia alamtasandite vahel ainult üksikute keemiliste elementide puhul, kuid vääveldioksiidi puhul võib esitada järgmise valemi:

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

Harjutus	Aine sisaldab 32,5% naatriumi, 22,5% väävlit ja 45% hapnikku. Tuletage aine keemiline valem.
Lahendus	Elemendi X massiosa koostisega NX molekulis arvutatakse järgmise valemi abil: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% Tähistagem ühendis sisalduvate elementide moolide arvu "x" (naatrium), "y" (väävel) ja "z" (hapnik). Seejärel näeb molaarsuhe välja selline (D.I. Mendelejevi perioodilisest tabelist võetud suhteliste aatommasside väärtused ümardatakse täisarvudeks): x:y:z = ω(Na)/Ar(Na): ω(S)/Ar(S): ω(O)/Ar(O); x:y:z = 32,5/23: 22,5/32: 45/16; x:y:z = 1,4: 0,7: 2,8 = 2: 1:4 See tähendab, et naatriumi, väävli ja hapniku ühendi valem on Na2SO4. See on naatriumsulfaat.
Vastus	Na2SO4

NÄIDE 2

Harjutus	Magneesium ühineb lämmastikuga, moodustades magneesiumnitriidi massisuhtes 18:7. Tuletage ühendi valem.
Lahendus	Selleks, et teada saada, millistes suhetes molekulis olevad keemilised elemendid paiknevad, on vaja leida nende ainekogus. On teada, et aine koguse leidmiseks tuleks kasutada valemit: Leiame magneesiumi ja lämmastiku molaarmassid (ümardame D.I. Mendelejevi perioodilisest tabelist võetud suhteliste aatommasside väärtused täisarvudeks). On teada, et M = Mr, mis tähendab, et M(Mg) = 24 g/mol ja M(N) = 14 g/mol. Seejärel on nende elementide aine kogus võrdne: n (Mg) = m (Mg) / M (Mg); n (Mg) = 18/24 = 0,75 mol n(N) = m(N)/M(N); n(N) = 7/14 = 0,5 mol Leiame molaarsuhte: n(Mg) :n(N) = 0,75: 0,5 = 1,5:1 = 3:2, need. lämmastikuga magneesiumiühendi valem on Mg3N2.
Vastus	Mg3N2

Vääveloksiid (vääveldioksiid, vääveldioksiid, vääveldioksiid) on värvitu gaas, millel on tavatingimustes terav iseloomulik lõhn (sarnane põleva tiku lõhnaga). Rõhu all see toatemperatuuril veeldub. Vääveldioksiid lahustub vees ja moodustub ebastabiilne väävelhape. See aine lahustub ka väävelhappes ja etanoolis. See on üks peamisi komponente, mis moodustavad vulkaanilisi gaase.

1. Vääveldioksiid lahustub vees, mille tulemusena tekib väävelhape. Normaalsetes tingimustes on see reaktsioon pöörduv.

SO2 (vääveldioksiid) + H2O (vesi) = H2SO3 (väävelhape).

2. Leelistega moodustab vääveldioksiid sulfiteid. Näiteks: 2NaOH (naatriumhüdroksiid) + SO2 (vääveldioksiid) = Na2SO3 (naatriumsulfit) + H2O (vesi).

3. Vääveldioksiidi keemiline aktiivsus on üsna kõrge. Vääveldioksiidi redutseerivad omadused on kõige selgemad. Sellistes reaktsioonides suureneb väävli oksüdatsiooniaste. Näiteks: 1) SO2 (vääveldioksiid) + Br2 (broom) + 2H2O (vesi) = H2SO4 (väävelhape) + 2HBr (vesinikbromiid); 2) 2SO2 (vääveldioksiid) + O2 (hapnik) = 2SO3 (sulfit); 3) 5SO2 (vääveldioksiid) + 2KMnO4 (kaaliumpermanganaat) + 2H2O (vesi) = 2H2SO4 (väävelhape) + 2MnSO4 (mangaansulfaat) + K2SO4 (kaaliumsulfaat).

Viimane reaktsioon on näide kvalitatiivsest reaktsioonist SO2 ja SO3 suhtes. Lahus muutub lillaks.)

4. Tugevate redutseerivate ainete juuresolekul võib vääveldioksiid avaldada oksüdeerivaid omadusi. Näiteks väävli eraldamiseks heitgaasidest metallurgiatööstuses kasutavad nad vääveldioksiidi redutseerimist süsinikmonooksiidiga (CO): SO2 (vääveldioksiid) + 2CO (süsinikmonooksiid) = 2CO2 + S (väävel).

Samuti kasutatakse fosforhappe saamiseks selle aine oksüdeerivaid omadusi: PH3 (fosfiin) + SO2 (vääveldioksiid) = H3PO2 (fosforhape) + S (väävel).

Kus kasutatakse vääveldioksiidi?

Vääveldioksiidi kasutatakse peamiselt väävelhappe tootmiseks. Seda kasutatakse ka madala alkoholisisaldusega jookide (vein ja muud keskmise hinnaga joogid) tootmisel. Selle gaasi omaduse tõttu tappa erinevaid mikroorganisme kasutatakse seda ladude ja köögiviljapoodide fumigeerimiseks. Lisaks kasutatakse vääveloksiidi villa, siidi ja õlgede (need materjalid, mida ei saa klooriga pleegitada) pleegitamiseks. Laborites kasutatakse vääveldioksiidi lahustina ja erinevate vääveldioksiidi soolade saamiseks.

Füsioloogilised mõjud

Vääveldioksiidil on tugevad toksilised omadused. Mürgistuse sümptomiteks on köha, nohu, häälekähedus, omapärane maitse suus ja tugev kurguvalu. Vääveldioksiidi sissehingamisel suurtes kontsentratsioonides tekivad neelamis- ja lämbumisraskused, kõnehäired, iiveldus ja oksendamine ning võib tekkida äge kopsuturse.

Vääveldioksiidi MPC:
- siseruumides - 10 mg/m³;
- keskmine päevane maksimaalne ühekordne kokkupuude atmosfääriõhuga - 0,05 mg/m³.

Tundlikkus vääveldioksiidi suhtes on üksikisikute, taimede ja loomade lõikes erinev. Näiteks puudest on kõige vastupidavamad tamm ja kask ning kõige vähem vastupidavad kuusk ja mänd.

Väävli oksüdatsiooniaste +4 on üsna stabiilne ja avaldub SHal 4 tetrahalogeniidides, SOHal 2 oksodihaliidides, SO 2 dioksiidis ja nende vastavates anioonides. Tutvume vääveldioksiidi ja väävelhappe omadustega.

1.11.1. Väävel (IV) oksiid So2 molekuli struktuur

SO 2 molekuli struktuur on sarnane osooni molekuli struktuuriga. Väävliaatom on sp 2 hübridisatsiooni olekus, orbitaalide kuju on korrapärane kolmnurk ja molekuli kuju on nurgeline. Väävliaatomil on üksik elektronide paar. S-O sideme pikkus on 0,143 nm ja sideme nurk on 119,5°.

Struktuur vastab järgmistele resonantsstruktuuridele:

Erinevalt osoonist on S-O sideme kordsus 2, see tähendab, et peamise panuse annab esimene resonantsstruktuur. Molekuli iseloomustab kõrge termiline stabiilsus.

Füüsikalised omadused

Tavatingimustes on vääveldioksiid ehk vääveldioksiid värvitu terava lämmatava lõhnaga gaas, sulamistemperatuur -75 °C, keemistemperatuur -10 °C. See lahustub vees hästi, temperatuuril 20 °C lahustub 40 mahuosa vääveldioksiidi 1 mahus vees. Mürgine gaas.

Väävel(IV)oksiidi keemilised omadused

Vääveldioksiid on väga reaktsioonivõimeline. Vääveldioksiid on happeline oksiid. See on vees üsna lahustuv, moodustades hüdraate. Samuti reageerib see osaliselt veega, moodustades nõrga väävelhappe, mida ei eraldata üksikult:

SO2 + H2O = H2SO3 = H + + HSO3- = 2H + + SO32-.

Dissotsiatsiooni tulemusena tekivad prootonid, mistõttu lahuses on happeline keskkond.

Kui gaasiline vääveldioksiid lastakse läbi naatriumhüdroksiidi lahuse, moodustub naatriumsulfit. Naatriumsulfit reageerib liigse vääveldioksiidiga, moodustades naatriumvesiniksulfiti:

2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O;

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

Vääveldioksiidi iseloomustab redoks-duaalsus; näiteks on sellel redutseerivad omadused ja see muudab broomivee värvituks:

SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr

ja kaaliumpermanganaadi lahus:

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = 2KНSO4 + 2MnSO4 + H2SO4.

hapnikuga oksüdeeritud väävelanhüdriidiks:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3.

Sellel on oksüdeerivad omadused koostoimes tugevate redutseerivate ainetega, näiteks:

SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (temperatuuril 500 °C, Al 2O 3 juuresolekul);

SO2 + 2H2 = S + 2H2O.

Väävel(IV)oksiidi valmistamine

Väävli põlemine õhus

S + O 2 = SO 2.

Sulfiidne oksüdatsioon

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.

Tugevate hapete mõju metallisulfitidele

Na2SO3 + 2H2SO4 = 2NaHS04 + H2O + SO2.

1.11.2. Väävelhape ja selle soolad

Vääveldioksiidi lahustamisel vees moodustub nõrk väävelhape, põhiosa lahustunud SO 2 -st on hüdraatunud kujul SO 2 · H 2 O, jahutamisel eraldub ka kristallilist hüdraati, vaid väike osa SO 2 -st. väävelhappe molekulid dissotsieeruvad sulfiti ja vesiniksulfiti ioonideks. Vabas olekus hape ei eraldu.

Olles kahealuseline, moodustab see kahte tüüpi sooli: keskmised - sulfitid ja happelised - hüdrosulfitid. Vees lahustuvad ainult leelismetallide sulfitid ning leelis- ja leelismuldmetallide hüdrosulfitid.

Vesiniksulfiid – H2S

Väävliühendid -2, +4, +6. Kvalitatiivsed reaktsioonid sulfiididele, sulfitidele, sulfaatidele.

Kviitung suhtlemisel:

1. vesinik väävliga temperatuuril t – 300 0

2. toimides mineraalhapete sulfiididele:

Na2S+2HCl =2 NaCl+H2S

Füüsikalised omadused:

värvitu mädamuna lõhnaga gaas, mis on mürgine, õhust raskem ja lahustub vees, moodustades nõrga vesiniksulfiidhappe.

Keemilised omadused

Happe-aluse omadused

1. Vesiniksulfiidi lahus vees - vesiniksulfiidhape - on nõrk kahealuseline hape, seetõttu dissotsieerub see järk-järgult:

H 2 S ↔ HS - + H +

HS - ↔ H - + S 2-

2. Vesiniksulfiidhappel on hapete üldised omadused, ta reageerib metallide, aluseliste oksiidide, aluste, sooladega:

H 2 S + Ca = CaS + H 2

H 2 S + CaO = CaS + H 2 O

H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O

H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4

Kõik happesoolad – vesiniksulfiidid – lahustuvad vees hästi. Tavalised soolad - sulfiidid - lahustuvad vees erineval viisil: leelis- ja leelismuldmetallide sulfiidid lahustuvad hästi, teiste metallide sulfiidid ei lahustu vees ning vase, plii, elavhõbeda ja mõnede teiste raskemetallide sulfiidid ei lahustu isegi vees. happed (va lämmastikhape)

CuS+4HNO3 =Cu(NO3)2+3S+2NO+2H2O

Lahustuvad sulfiidid hüdrolüüsivad – aniooni juures.

Na 2S ↔ 2Na + + S 2-

S 2- +HOH ↔HS - +OH -

Na 2 S + H 2 O ↔ NaHS + NaOH

Kvalitatiivne reaktsioon vesiniksulfiidhappele ja selle lahustuvatele sooladele (st sulfiidioonile S 2-) on nende interaktsioon lahustuvate pliisooladega, mille tulemusena moodustub must PbS sade.

Na 2 S + Pb(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + PbS↓

Pb 2+ + S 2- = PbS↓

Näitab ainult taastavaid omadusi, sest väävliaatomil on madalaim oksüdatsiooniaste -2

1. hapnikuga

a) puudusega

2H2S-2 +O20 = S0 +2H20-2

b) liigse hapnikuga

2H2S+3O2 =2SO2+2H2O

2. halogeenidega (broomivee värvimuutus)

H2S-2 +Br2 =S0 +2HBr-1

3. koos konts. HNO3

H2S+2HNO3 (k) = S+2NO2+2H2O

b) tugevate oksüdeerivate ainetega (KMnO 4, K 2 CrO 4 happelises keskkonnas)

2KMnO4+3H2SO4+5H2S = 5S+2MnSO4+K2SO4+8H2O

c) vesiniksulfiidhapet oksüdeerivad mitte ainult tugevad oksüdeerivad ained, vaid ka nõrgemad, näiteks raud (III) soolad, väävelhape jne.

2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl

H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O

Kviitung

1. väävli põlemine hapnikus.

2. vesiniksulfiidi põletamine liigses O 2-s

2H2S+3O2 = 2SO2+2H2O

3. sulfiidoksüdatsioon

2CuS+3O2 = 2SO2+2CuO

4. sulfitide vastastikmõju hapetega

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

5. metallide vastastikmõju aktiivsusreas pärast (H 2) konts. H2SO4

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

Füüsikalised omadused

Gaas, värvitu, lämmatava põlenud väävli lõhnaga, mürgine, õhust rohkem kui 2 korda raskem, vees hästi lahustuv (toatemperatuuril lahustub ühes mahus umbes 40 mahuosa gaasi).

Keemilised omadused:

Happe-aluse omadused

SO 2 on tüüpiline happeline oksiid.

1. leelistega, moodustades kahte tüüpi sooli: sulfiteid ja hüdrosulfite

2KOH+SO2 = K2SO3+H2O

KOH+SO2 = KHS03+H2O

2. aluseliste oksiididega

K 2 O+SO 2 = K 2 SO 3

3. veega tekib nõrk väävelhape

H 2 O + SO 2 = H 2 SO 3

Väävelhape esineb ainult lahuses ja on nõrk hape.

omab kõiki hapete üldisi omadusi.

4. kvalitatiivne reaktsioon sulfitioonile - SO 3 2 - mineraalhapete toime

Na 2 SO 3 +2HCl= 2Na 2 Cl+SO 2 +H 2 O põlenud väävli lõhn

Redoksi omadused

ORR-is võib see olla nii oksüdeerija kui ka redutseerija, kuna SO 2 -s oleva väävliaatomi vahepealne oksüdatsiooniaste on +4.

Oksüdeeriva ainena:

SO2 + 2H2S = 3S + 2H2S

Redutseerijana:

2SO 2 +O 2 = 2SO 3

Cl2 +SO2 +2H2O = H2SO4 +2HCl

2KMnO4 +5SO2 +2H2O = K2SO4 +2H2SO4 +2MnSO4

Vääveloksiid (VI) SO 3 (väävelanhüdriid)

Kviitung:

Vääveldioksiidi oksüdatsioon

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)

Füüsikalised omadused

Värvitu vedelik, temperatuuril alla 17 0 C muutub see valgeks kristalseks massiks. Termiliselt ebastabiilne ühend, laguneb täielikult temperatuuril 700 0 C. See lahustub hästi vees ja veevabas väävelhappes ning reageerib sellega, moodustades oleumi

SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 S 2 O 7

Keemilised omadused

Happe-aluse omadused

Tüüpiline happeoksiid.

1. leelistega, moodustades kahte tüüpi sooli: sulfaate ja hüdrosulfaate

2KOH+SO3 = K2SO4+H2O

KOH+SO3 = KHS04+H2O

2. aluseliste oksiididega

CaO + SO 2 = CaSO 4

3. veega

H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4

Redoksi omadused

Vääveloksiid (VI) on tugev oksüdeerija, tavaliselt redutseeritakse SO 2 -ks

3SO3 + H2S = 4SO2 + H2O

Väävelhape H2SO4

Väävelhappe valmistamine

Tööstuses toodetakse hapet kontaktmeetodil:

1. püriidi põletamine

4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

2. SO 2 oksüdeerimine SO 3-ks

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)

3. SO 3 lahustamine väävelhappes

n SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3 (oleum)

H2SO4∙ n SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Füüsikalised omadused

H 2 SO 4 on raske õline vedelik, lõhnatu ja värvitu, hügroskoopne. See seguneb veega mis tahes vahekorras; kui kontsentreeritud väävelhape lahustatakse vees, eraldub suur kogus soojust, nii et see tuleb hoolikalt vette valada, mitte vastupidi (kõigepealt vesi, siis hape, muidu juhtub suur häda )

Väävelhappe lahust vees, mille H 2 SO 4 sisaldus on alla 70%, nimetatakse tavaliselt lahjendatud väävelhappeks, üle 70% - kontsentreeritud.

Keemilised omadused

Happe-alus

Lahjendatud väävelhappel on kõik tugevatele hapetele iseloomulikud omadused. Dissotsieerub vesilahuses:

H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2-

1. aluseliste oksiididega

MgO + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O

2. põhjendusega

2NaOH +H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O

3. sooladega

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (valge sade)

Kvalitatiivne reaktsioon sulfaadioonile SO 4 2-

Tänu oma kõrgemale keemistemperatuurile, võrreldes teiste hapetega, tõrjub väävelhape neid kuumutamisel sooladest välja:

NaCl + H2SO4 = HCl + NaHS04

Redoksi omadused

Lahjendatud H 2 SO 4-s on oksüdeerijateks H + ioonid ja kontsentreeritud H 2 SO 4-s on oksüdeerijateks SO 4 2 sulfaadiioonid.

Aktiivsusreas kuni vesiniku metallid lahustuvad lahjendatud väävelhappes, tekivad sulfaadid ja eraldub vesinik

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Kontsentreeritud väävelhape on tugev oksüdeerija, eriti kuumutamisel. See oksüdeerib paljusid metalle, mittemetalle, anorgaanilisi ja orgaanilisi aineid.

H 2 SO 4 (k) oksüdeerija S +6

Aktiivsemate metallidega saab väävelhapet olenevalt kontsentratsioonist redutseerida mitmesugusteks toodeteks

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

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S + 4H2O

4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

Kontsentreeritud väävelhape oksüdeerib mõned mittemetallid (väävel, süsinik, fosfor jne), redutseerides vääveloksiidiks (IV)

S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O

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

Koostoime mõnede keerukate ainetega

H2SO4 + 8HI = 4I2 + H2S + 4H2O

H2SO4 + 2HBr = Br2 + SO2 + 2H2O

Väävelhappe soolad

2 tüüpi sooli: sulfaadid ja hüdrosulfaadid

Väävelhappe sooladel on kõik soolade üldised omadused. Nende suhe soojusega on eriline. Aktiivsete metallide sulfaadid (Na, K, Ba) ei lagune isegi kuumutamisel üle 1000 0 C, vähemaktiivsete metallide soolad (Al, Fe, Cu) lagunevad ka vähesel kuumutamisel

Vääveldioksiidi molekulaarstruktuur on sarnane osooniga. Molekuli keskel olev väävliaatom on seotud kahe hapnikuaatomiga. See gaasiline väävli oksüdatsiooniprodukt on värvitu, eritab teravat lõhna ja tingimuste muutumisel kondenseerub kergesti selgeks vedelikuks. Aine lahustub hästi vees ja omab antiseptilisi omadusi. SO 2 toodetakse suurtes kogustes keemiatööstuses, nimelt väävelhappe tootmistsüklis. Gaasi kasutatakse laialdaselt põllumajandus- ja toiduainetööstuses, kangaste pleegitamiseks tekstiilitööstuses.

Ainete süstemaatilised ja triviaalsed nimetused

On vaja mõista sama ühendiga seotud terminite mitmekesisust. Ühendi, mille keemilist koostist peegeldab valem SO 2, ametlik nimetus on vääveldioksiid. IUPAC soovitab kasutada seda terminit ja selle ingliskeelset vastet – Sulphur dioxide. Koolide ja ülikoolide õpikutes mainitakse sageli teist nimetust – väävel(IV)oksiid. Sulgudes olev rooma number näitab S-aatomi valentsust, selles oksiidis olev hapnik on kahevalentne ja väävli oksüdatsiooniarv on +4. Tehnilises kirjanduses kasutatakse aegunud termineid nagu vääveldioksiid, väävelhappe anhüdriid (selle dehüdratsiooni saadus).

SO 2 molekulaarstruktuuri koostis ja omadused

SO 2 molekuli moodustavad üks väävliaatom ja kaks hapnikuaatomit. Kovalentsete sidemete vahel on nurk 120°. Väävliaatomis toimub sp2 hübridisatsioon – ühe s ja kahe p elektroni pilved on kuju ja energia poolest joondatud. Just nemad osalevad väävli ja hapniku vahelise kovalentse sideme moodustamises. O-S paaris on aatomite vaheline kaugus 0,143 nm. Hapnik on elektronegatiivsem element kui väävel, mis tähendab, et siduvad elektronide paarid nihkuvad keskelt välisnurkadesse. Kogu molekul on samuti polariseeritud, negatiivne poolus on O-aatomid, positiivne poolus on S-aatom.

Mõned vääveldioksiidi füüsikalised parameetrid

Neljavalentne vääveloksiid säilitab normaalsetes keskkonnatingimustes gaasilise agregatsiooni. Vääveldioksiidi valem võimaldab määrata selle suhtelist molekulmassi ja molaarmassi: Mr(SO 2) = 64,066, M = 64,066 g/mol (saab ümardada 64 g/mol-ni). See gaas on õhust peaaegu 2,3 ​​korda raskem (M(õhk) = 29 g/mol). Dioksiidil on terav spetsiifiline põleva väävli lõhn, mida on raske teistega segi ajada. See on ebameeldiv, ärritab silmade limaskesti, tekitab köha. Kuid väävel (IV) oksiid ei ole nii mürgine kui vesiniksulfiid.

Rõhu all toatemperatuuril gaas vääveldioksiid veeldub. Madalatel temperatuuridel on aine tahkes olekus ja sulab -72...-75,5 °C juures. Temperatuuri edasise tõusuga ilmub vedelik ja -10,1 °C juures tekib uuesti gaas. SO 2 molekulid on termiliselt stabiilsed, väga kõrgetel temperatuuridel (umbes 2800 ºC) toimub lagunemine aatomväävliks ja molekulaarseks hapnikuks.

Lahustuvus ja koostoime veega

Vääveldioksiid, kui see lahustub vees, reageerib sellega osaliselt, moodustades väga nõrga väävelhappe. Vastuvõtmise hetkel laguneb see kohe anhüdriidiks ja veeks: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. Tegelikult ei ole lahuses väävelhape, vaid hüdreeritud SO 2 molekulid. Gaasdioksiid reageerib paremini jaheda veega ja selle lahustuvus väheneb temperatuuri tõustes. Tavatingimustes võib 1 mahus vees lahustuda kuni 40 mahuosa gaasi.

Vääveldioksiid looduses

Vulkaaniliste gaaside ja laavaga eraldub pursete käigus märkimisväärses koguses vääveldioksiidi. Paljud inimtekkelised tegevused põhjustavad ka SO 2 kontsentratsiooni suurenemist atmosfääris.

Vääveldioksiidi paiskavad õhku metallurgiatehased, kus maagi röstimisel heitgaase kinni ei püüta. Paljud fossiilkütuste liigid sisaldavad väävlit, mistõttu eraldub söe, nafta, gaasi ja neist saadud kütuse põletamisel atmosfääriõhku märkimisväärses koguses vääveldioksiidi. Vääveldioksiid muutub inimesele mürgiseks, kui kontsentratsioon õhus on üle 0,03%. Inimesel tekib õhupuudus, võivad ilmneda sümptomid, mis meenutavad bronhiiti ja kopsupõletikku. Väga kõrge vääveldioksiidi kontsentratsioon atmosfääris võib põhjustada raske mürgistuse või surma.

Vääveldioksiid - tootmine laboris ja tööstuses

Laboratoorsed meetodid:

1. Väävli põletamisel kolvis hapniku või õhuga saadakse dioksiid valemiga: S + O 2 = SO 2.
2. Väävelhappe sooladel saate toimida tugevamate anorgaaniliste hapetega, parem on võtta vesinikkloriidhapet, kuid võite kasutada lahjendatud väävelhapet:

• Na2S03 + 2HCl = 2NaCl + H2S03;
• Na2S03 + H2SO4 (lahjendatud) = Na2S04 + H2S03;
• H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2.

3. Vase reageerimisel kontsentreeritud väävelhappega ei eraldu mitte vesinik, vaid vääveldioksiid:

2H 2 SO 4 (konts.) + Cu = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2.

Vääveldioksiidi tööstusliku tootmise kaasaegsed meetodid:

1. Loodusliku väävli oksüdatsioon selle põletamisel spetsiaalsetes ahjudes: S + O 2 = SO 2.
2. Raudpüriidi (püriit) põletamine.

Vääveldioksiidi põhilised keemilised omadused

Vääveldioksiid on keemiliselt aktiivne ühend. Redoksprotsessides toimib see aine sageli redutseerijana. Näiteks kui molekulaarne broom reageerib vääveldioksiidiga, on reaktsiooniproduktideks väävelhape ja vesinikbromiid. SO 2 oksüdeerivad omadused ilmnevad, kui see gaas lastakse läbi vesiniksulfiidvee. Selle tulemusena eraldub väävel, toimub iseoksüdeerumine-iseredutseerimine: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.

Vääveldioksiidil on happelised omadused. See vastab ühele nõrgemale ja ebastabiilsemale happele - väävelhappele. Seda ühendit puhtal kujul ei eksisteeri, vääveldioksiidi lahuse happelisi omadusi saab tuvastada indikaatorite abil (lakmus muutub roosaks). Väävelhape tekitab keskmisi sooli - sulfiteid ja happelisi sooli - vesiniksulfite. Nende hulgas on stabiilseid ühendeid.

Väävli oksüdeerimine dioksiidis väävelhappeanhüdriidis kuuevalentsesse olekusse on katalüütiline. Saadud aine lahustub vees jõuliselt ja reageerib H 2 O molekulidega Reaktsioon on eksotermiline ja tekib väävelhape, õigemini selle hüdraatunud vorm.

Vääveldioksiidi praktilised kasutusalad

Väävelhappe tööstusliku tootmise põhimeetodil, mis nõuab elementdioksiidi, on neli etappi:

1. Vääveldioksiidi saamine väävli põletamisel spetsiaalsetes ahjudes.
2. Saadud vääveldioksiidi puhastamine igasugustest lisanditest.
3. Edasine oksüdeerimine kuuevalentseks väävliks katalüsaatori juuresolekul.
4. Vääveltrioksiidi imendumine vee kaudu.

Varem saadi peaaegu kogu väävelhappe tööstuslikuks tootmiseks vajalik vääveldioksiid terase valmistamise kõrvalsaadusena püriidi röstimisel. Uut tüüpi metallurgiatoorme töötlemisel kasutatakse vähem maagi põletamist. Seetõttu on viimastel aastatel väävelhappe tootmise peamiseks lähteaineks saanud looduslik väävel. Selle tooraine märkimisväärsed globaalsed varud ja selle kättesaadavus võimaldavad korraldada suuremahulist töötlemist.

Vääveldioksiidi kasutatakse laialdaselt mitte ainult keemiatööstuses, vaid ka teistes majandusharudes. Tekstiilivabrikud kasutavad seda ainet ja selle keemilise reaktsiooni saadusi siidi- ja villakangaste pleegitamiseks. See on teatud tüüpi kloorivaba pleegitamine, mis ei hävita kiude.

Vääveldioksiidil on suurepärased desinfitseerivad omadused, mida kasutatakse seente ja bakterite vastases võitluses. Vääveldioksiidi kasutatakse põllumajanduslike hoidlate, veinivaatide ja keldrite fumigeerimiseks. SO 2 kasutatakse toiduainetööstuses säilitusaine ja antibakteriaalse ainena. Nad lisavad seda siirupitele ja leotavad selles värskeid puuvilju. Sulfitiseerimine
Suhkrupeedimahl eemaldab värvi ja desinfitseerib toorainet. Konserveeritud köögiviljapüreed ja -mahlad sisaldavad ka antioksüdandina ja säilitusainena vääveldioksiidi.