Cấu trúc axit sunfuric, tính chất, danh pháp, sử dụng



các  axit sunfuric là một oxacid được hình thành do sự hòa tan của sulfur dioxide, SO2, trong nước Nó là một axit vô cơ yếu và không ổn định, chưa được phát hiện trong dung dịch, vì phản ứng hình thành của nó là thuận nghịch và axit bị phân hủy nhanh chóng trong các chất phản ứng tạo ra nó (SO2 và H2Ô).

Các phân tử axit sulfuric chỉ được phát hiện trong pha khí tại thời điểm này. Các bazơ liên hợp của axit này là các anion phổ biến dưới dạng sulfites và bisulfites.

Phổ Raman của các giải pháp SO2 chỉ hiển thị tín hiệu do phân tử SO2 và ion bisulfite, HSO3-, phù hợp với số dư sau:

VẬY2    +  H2Ôi    <=> HSO3-     +       H+

Điều này chỉ ra rằng thông qua phổ Raman, không thể phát hiện sự có mặt của axit sunfuric trong dung dịch lưu huỳnh đioxit trong nước.

Khi tiếp xúc với khí quyển, nó nhanh chóng biến thành axit sunfuric. Axit sunfuric bị khử thành hydro sunfua do tác dụng của axit sunfuric loãng và kẽm.

Nỗ lực tập trung giải pháp SO2 Bằng cách làm bay hơi nước để thu được axit sunfuric không có nước, nó không tạo ra kết quả, vì axit bị phân hủy nhanh chóng (đảo ngược phản ứng tạo thành), do đó axit không thể được phân lập.

Chỉ số

  • 1 sự hình thành tự nhiên
  • 2 cấu trúc
    • 2.1 Phân tử biệt lập
    • 2.2 Phân tử bao quanh bởi nước
    • 2,3 SO2 ∙ nH2O
  • 3 Tính chất lý hóa
    • 3.1 Công thức phân tử
    • 3.2 Trọng lượng phân tử
    • 3.3 Ngoại hình
    • 3,4 Mật độ
    • Mật độ hơi 3,5
    • 3.6 Ăn mòn
    • 3.7 Độ hòa tan trong nước
    • 3,8 Độ nhạy
    • 3.9 Ổn định
    • 3.10 Hằng số axit (Ka)
    • 3,11 pKa
    • 3,12 pH
    • 3.13 Điểm chớp cháy
    • 3.14 Phân hủy
  • 4 danh pháp
  • 5 Tổng hợp
  • 6 công dụng
    • 6.1 Trên gỗ
    • 6.2 Chất khử trùng và chất tẩy trắng
    • 6.3 Chất bảo quản
    • 6.4 Sử dụng khác
  • 7 tài liệu tham khảo

Sự hình thành tự nhiên

Axit sulfuric được hình thành trong tự nhiên bởi sự kết hợp của sulfur dioxide, sản phẩm của hoạt động của các nhà máy lớn, với nước trong khí quyển. Vì lý do này, nó được coi là một sản phẩm trung gian của mưa axit, gây thiệt hại lớn cho nông nghiệp và môi trường.

Dạng axit của nó không thể sử dụng được trong tự nhiên, nhưng thường được điều chế trong muối natri, kali, sulfit và bisulfite của nó.

Sulfite được tạo ra nội sinh trong cơ thể là kết quả của quá trình chuyển hóa các axit amin có chứa lưu huỳnh. Tương tự như vậy, sulfite được sản xuất như một sản phẩm của quá trình lên men thực phẩm và đồ uống. Sulfite là một chất gây dị ứng, gây độc thần kinh và metabotoxic. Nó được chuyển hóa bởi enzyme sulphite oxyase chuyển hóa nó thành sulfate, một hợp chất vô hại.

Cấu trúc

Phân tử biệt lập

Cấu trúc của một phân tử axit sunfuric bị cô lập ở trạng thái khí có thể được nhìn thấy trong hình ảnh. Quả cầu màu vàng ở trung tâm tương ứng với nguyên tử lưu huỳnh, những quả cầu màu đỏ với các nguyên tử oxy và những quả trắng cho các nguyên tử hydro. Hình học phân tử của nó xung quanh nguyên tử S là kim tự tháp lượng giác, với các nguyên tử O vẽ cơ sở.

Sau đó, ở trạng thái khí, các phân tử H2VẬY3 có thể được coi là kim tự tháp lượng giác nhỏ trôi nổi trong không khí, giả sử rằng nó đủ ổn định để tồn tại trong một thời gian mà không phản ứng.

Cấu trúc làm rõ nơi hai hydrogens có tính axit đến từ: các nhóm hydroxyl liên kết với lưu huỳnh, HO-SO-OH. Do đó, đối với hợp chất này, không đúng khi cho rằng một trong những proton axit, H+, được giải phóng từ nguyên tử lưu huỳnh, H-SO2(OH).

Hai nhóm OH cho phép axit sunfuric tương tác thông qua các liên kết hydro và ngoài ra, oxy của liên kết S = O là một chất nhận hydro, chuyển đổi H2VẬY3 cả một nhà tài trợ tốt và người chấp nhận những cây cầu như vậy.

Theo như trên, H2VẬY3 nên có thể ngưng tụ trong một chất lỏng, giống như axit sulfuric,2VẬY4. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp.

Phân tử bao quanh bởi nước

Cho đến nay, người ta không thể thu được axit sunfuric khan, nghĩa là, H2VẬY3(l); trong khi H2VẬY4(ac), mặt khác, sau khi khử nước, nó được chuyển thành dạng khan, H2VẬY4(l), là một chất lỏng đặc và nhớt.

Giả sử rằng phân tử H2VẬY3 vẫn không thay đổi, sau đó nó sẽ có thể hòa tan ở một mức độ lớn trong nước. Các tương tác sẽ chi phối các giải pháp nước nói trên một lần nữa sẽ là các cầu hydro; tuy nhiên, cũng sẽ có tương tác tĩnh điện do cân bằng thủy phân:

H2VẬY3(ac) + H2Ô (l) <=> HSO3-(ac) + H3Ôi+(ac)

HSO3-(ac) + H2Ô (l) <=> VẬY32-(ac) + H3Ôi+

Các ion sulfite, SO32- nó sẽ là cùng một phân tử ở trên, nhưng không có các quả cầu trắng; và ion hydrogensulfite (hoặc bisulfite), HSO3-, giữ lại một quả cầu trắng. Sự phổ biến của muối có thể phát sinh từ cả hai anion, một số không ổn định hơn so với những người khác.

Trong thực tế, người ta đã xác nhận rằng một phần cực kỳ nhỏ trong các giải pháp bao gồm H2VẬY3; đó là, phân tử được giải thích không phải là phân tử tương tác trực tiếp với các phân tử nước. Lý do cho điều này là bởi vì nó bị phân hủy có nguồn gốc SO2 và H2Hoặc, được ưa chuộng về mặt nhiệt động.

VẬY2∙nH2Ôi

Cấu trúc thực sự của axit sunfuric bao gồm một phân tử lưu huỳnh đioxit được bao quanh bởi một khối nước bao gồm n phân tử.

Vì vậy, SO2, có cấu trúc góc cạnh (loại boomerang), bên cạnh quả cầu nước của nó, chịu trách nhiệm cho các proton có tính axit đặc trưng cho tính axit:

VẬY2∙ nH2O (ac) + H2Ô (l) <=> H3Ôi+(ac) + HSO3-(ac) + nH2Ô (l)

HSO3-(ac) + H2Ô (l) <=> VẬY32-(ac) + H3Ôi+

Ngoài số dư này, còn có số dư hòa tan cho SO2, phân tử của ai có thể thoát khỏi nước đến pha khí:

VẬY2(g) <=> VẬY2(ac)

Tính chất hóa lý

Công thức phân tử

H2VẬY3

Trọng lượng phân tử

82.073 g / mol.

Ngoại hình

Nó là một chất lỏng không màu, có mùi lưu huỳnh cay.

Mật độ

1,03 g / ml.

Mật độ hơi

2.3 (liên quan đến không khí được lấy là 1)

Ăn mòn

Nó ăn mòn kim loại và vải.

Độ hòa tan trong nước

Hòa tan với nước.

Sự nhạy cảm

Nó nhạy cảm với không khí.

Ổn định

Ổn định, nhưng không tương thích với các cơ sở mạnh mẽ.

Hằng số tính axit (Ka)

1,54 x 10-2

pKa

1,81

pH

1,5 trên thang đo pH.

Điểm đánh lửa

Không bắt lửa.

Phân hủy

Khi axit sunfuric nóng có thể bị phân hủy, phát ra khói độc của oxit lưu huỳnh.

Danh pháp

Lưu huỳnh có các giá trị sau: ± 2, +4 và +6. Từ công thức H2VẬY3, có thể tính được hóa trị hoặc số oxi hóa của lưu huỳnh trong hợp chất. Để làm điều này, nó là đủ để giải một tổng đại số:

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

Vì nó là một hợp chất trung tính, tổng các điện tích của các nguyên tử tạo thành nó phải bằng 0. Nếu chúng ta giải v cho phương trình trên, chúng ta có:

v = (6-2) / 1

Do đó, v bằng +4. Đó là, lưu huỳnh tham gia với hóa trị thứ hai của nó, và theo danh pháp truyền thống, hậu tố -oso phải được thêm vào tên. Vì lý do này để H2VẬY3 nó được gọi là axit lưu huỳnhchịu.

Một cách khác nhanh hơn để xác định hóa trị này, là so sánh H2VẬY3 với H2VẬY4. Trong H2VẬY4 lưu huỳnh có hóa trị +6, vì vậy nếu loại bỏ O, hóa trị giảm xuống +4; và nếu một cái khác bị loại bỏ, hóa trị giảm xuống +2 (đó sẽ là trường hợp của axit hypolưu huỳnhchịu, H2VẬY2).

Mặc dù ít được biết đến, với H2VẬY3 nó cũng có thể được gọi là axit trioxosulfuric (IV), theo danh pháp chứng khoán.

Tổng hợp

Về mặt kỹ thuật, nó được hình thành bằng cách đốt lưu huỳnh để tạo thành sulfur dioxide. Sau đó, nó hòa tan trong nước tạo thành axit sunfurous. Tuy nhiên, phản ứng có thể đảo ngược và axit nhanh chóng bị phân hủy trở lại thành các chất phản ứng.

Đây là một lời giải thích tại sao axit sunfurous không được tìm thấy trong dung dịch nước (như đã đề cập trong phần về cấu trúc hóa học của nó).

Công dụng

Nói chung, việc sử dụng và ứng dụng của axit sunfuric, vì không thể phát hiện được sự hiện diện của nó, hãy tham khảo cách sử dụng và ứng dụng của dung dịch lưu huỳnh điôxit và các bazơ và muối của axit.

Trong gỗ

Trong quá trình sulphite, bột gỗ được sản xuất dưới dạng sợi cellulose gần như tinh khiết. Một số muối của axit sunfuric được sử dụng để chiết xuất lignin từ dăm gỗ, sử dụng các bình cao áp được gọi là digistors..

Các muối được sử dụng trong quá trình thu được bột gỗ là sulfite (SO32-) hoặc bisulfite (HSO)3-), tùy thuộc vào độ pH. Các ion truy cập có thể là Na+, Ca2+, K+ hoặc NH4+.

Chất khử trùng và chất tẩy trắng

-Axit sulfuric được sử dụng như một chất khử trùng. Nó cũng được sử dụng như một chất tẩy trắng nhẹ, đặc biệt đối với các vật liệu nhạy cảm với clo. Ngoài ra, nó được sử dụng như một chất tẩy trắng răng và phụ gia thực phẩm.

-Nó là một thành phần của các loại mỹ phẩm khác nhau để chăm sóc da và được sử dụng như một thành phần thuốc trừ sâu trong việc loại bỏ chuột. Loại bỏ vết bẩn do rượu hoặc trái cây trong các loại vải khác nhau.

-Nó phục vụ như một chất khử trùng, có hiệu quả để ngăn ngừa nhiễm trùng da. Trong một số khoảnh khắc, nó đã được sử dụng trong xông khói để khử trùng tàu, đồ đạc của các nạn nhân bị bệnh dịch, v.v..

Chất bảo quản

Axit sulfuric được sử dụng làm chất bảo quản cho trái cây và rau quả và để ngăn chặn quá trình lên men của đồ uống như rượu và bia, là một yếu tố chống oxy hóa, kháng khuẩn và diệt nấm.

Công dụng khác

-Axit sulfuric được sử dụng trong quá trình tổng hợp thuốc và các sản phẩm hóa học; trong sản xuất rượu và bia; tinh chế các sản phẩm dầu khí; và nó được sử dụng như một thuốc thử phân tích.

-Các bisulfite phản ứng với các nucleoside pyrimidine và được thêm vào liên kết đôi giữa vị trí 5 và 6 của pyrimidine, điều chỉnh liên kết. Sự biến đổi bisulfite được sử dụng để kiểm tra cấu trúc thứ cấp hoặc cao hơn của các polynucleotide.

Tài liệu tham khảo

  1. Wikipedia. (2018). Axit sunfuric. Lấy từ: en.wikipedia.org
  2. Danh pháp của axit. [PDF] Lấy từ: 2.chemology.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002). Về tính ổn định của axit sunfuric (H2VẬY3) và Dimer của nó. Hóa học Eur. J. 2002. 8, số 24.
  4. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa vô cơ (Ấn bản thứ tư., Trang 393). Đồi Mc Graw.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). Công thức hóa học vô cơ. [PDF] Lấy từ: ugr.es
  6. PubChem. (2018). Axit sunfuric. Lấy từ: pubool.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Steven S. Zumdahl. (Ngày 15 tháng 8 năm 2008). Oxyacid Bách khoa toàn thư Britannica. Lấy từ: britannica.com