Svovlsyre struktur, egenskaber, nomenklatur og anvendelser

1298
Charles McCarthy

Det svovlsyre er en af ​​de mange svovloxosyrer, hvis kemiske formel er HtoStoELLER7. Formlen siger eksplicit, at der er to svovlatomer, og som navnet også indikerer, skal der være to H-molekylertoSW4 kun en; der er dog syv oxygener i stedet for otte, så et svovl skal have tre.

Denne syre betragtes som en af ​​hovedkomponenterne i oleum (eller rygende svovlsyre), som er en "tæt" form af svovlsyre. Sådan er dens overvægt, at nogle betragter oleum som et synonym for svovlsyre; som også er kendt under det traditionelle navn pyrosulfurinsyre.

Oleum. Kilde: W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Billedet viser en beholder med oleum med en koncentration af svovltrioxid, SO3, ved 20%. Dette stof er karakteriseret ved at være fedtet og farveløst; skønt den kan blive gullig eller brun afhængigt af koncentrationen af ​​SO3 og tilstedeværelsen af ​​nogle urenheder.

Ovenstående vedrører deltagelse af SO3 i HtoStoELLER7; det vil sige et molekyle af HtoSW4 reagere med en SO3 til dannelse af svovlsyre. Dette er tilfældet dengang, HtoStoELLER7 kan også skrives som HtoSW4· SW3.

Artikelindeks

  • 1 Struktur af disulfurinsyre
  • 2 egenskaber
    • 2.1 Sukker dehydrering reaktion
  • 3 Nomenklatur
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Gemmer svovlsyre
    • 4.2 Syntese af 100% svovlsyre
    • 4.3 Sulfonering
  • 5 Referencer

Struktur af disulfurinsyre

H2S2O7-molekyle. Springvand:. Jynto (mere fra denne bruger) [CC0], fra Wikimedia Commons

Ovenfor er strukturen af ​​HtoStoELLER7 i en model af kugler og stænger. Bemærk ved første øjekast symmetrien af ​​molekylet: venstre side af iltbroen er identisk med højre. Fra dette perspektiv kan strukturen beskrives med formlen HO3SÅ SÅ3H.

I begge ender findes hver hydroxylgruppe, hvis hydrogen ved induktiv virkning af alle disse iltatomer øger sin positive partielle ladning; og derfor har svovlsyre en endnu stærkere syre end svovlsyre.

Molekylet kan skrives som HtoSW4· SW3. Dette refererer imidlertid mere til en sammensætning af oleum end til strukturen af ​​et molekyle..

Men hvis der tilsættes et vandmolekyle til HtoStoELLER7, to molekyler af H frigivestoSW4:

HtoStoELLER7 + HtoELLER <=> 2HtoSW4

Ligevægten kan skifte til venstre: til dannelsen af ​​H.toStoELLER7 fra HtoSW4 hvis der tilføres varme til den. Det er af denne grund, at hos HtoStoELLER7 det er også kendt som pyrosvovlsyre; da det kan dannes efter opvarmning af svovlsyre.

Som nævnt i starten, HtoStoELLER7 er dannet af den direkte kombination af HtoSW4 Også3:

SW3 + HtoSW4 <=> HtoStoELLER7

Ejendomme

Egenskaberne for disulfurinsyre er ikke særlig veldefinerede, fordi det er ekstremt vanskeligt at isolere rent fra oleum.

Det skal huskes, at der i oleum kan være andre forbindelser med formlerne HtoSW4XSO3, hvor afhængigt af værdien af ​​x du endda kan have polymere strukturer.

En måde at visualisere det på er at forestille sig, at den øvre struktur af H.toStoELLER7 bliver mere langstrakt af flere enheder af SO3 og iltbroer.

I næsten ren tilstand består den af ​​et ustabilt (røgende) krystallinsk fast stof, der smelter ved 36 ° C. Dette smeltepunkt kan imidlertid variere afhængigt af den sande sammensætning..

Svovlsyre kan danne såkaldte disulfatsalte (eller pyrosulfatsalte). For eksempel, hvis det reagerer med kaliumhydroxid, danner det kaliumpyrosulfat, KtoStoELLER7.

Derudover kan det kommenteres, at den har en molekylvægt på 178 g / mol og to syreækvivalenter (2H-ioner+ der kan neutraliseres med en stærk base).

Sukker dehydrering reaktion

Med denne forbindelse i form af oleum kan en nysgerrig reaktion udføres: omdannelse af sukkerterninger til kulstofblokke.

HtoStoELLER7 reagerer med sukker, der eliminerer alle deres OH-grupper i form af vand, hvilket favoriserer nye bindinger mellem kulstofatomer; led, der ender med at forårsage sort kulstof.

Nomenklatur

Svovlsyre betragtes som anhydrid af svovlsyre; det vil sige, det mister et vandmolekyle som følge af kondensationen mellem to syremolekyler. I betragtning af så mange mulige navne på denne forbindelse anbefaler IUPAC-nomenklaturen simpelthen svovlsyre..

Udtrykket 'pyro' refererer udelukkende til det, der dannes som et produkt af påføring af varme. IUPAC anbefaler ikke dette navn til HtoStoELLER7; men det bruges stadig i dag af mange kemikere.

-Ico-slutningen forbliver uændret, da svovlatomet fortsætter med at opretholde en valens på +6. For eksempel kan det beregnes ved hjælp af følgende aritmetiske operation:

2H + 2S + 7O = 0

2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0

S = 6

Ansøgninger

Gemmer svovlsyre

Svovlsyre, givet sin egenskab af størkning som oleum, er i stand til at opløse og opbevare svovlsyre mere sikkert. Dette skyldes, at operativsystemet3 undgår at skabe en uåndbar "tåge", som er meget mere opløselig i HtoSW4 end i vand. For at få HtoSW4, det ville være nok at tilføje vand til oleum:

HtoStoELLER7 + HtoELLER <=> 2HtoSW4

100% svovlsyre syntese

Fra ovenstående ligning er HtoSW4 det fortyndes i det tilsatte vand. For eksempel, hvis du har en vandig opløsning af HtoSW4, hvor SO3 Det har en tendens til at flygte og repræsenterer en risiko for arbejdstagerne. Når oleum tilsættes opløsningen, reagerer det med vandet og danner mere svovlsyre. det vil sige øge din koncentration.

Hvis der er noget vand tilbage, tilføjes mere SO3, som reagerer med HtoSW4 for at producere mere disulfurinsyre eller oleum, og derefter rehydratiseres dette ved "tørring" af HtoSW4. Processen gentages nok gange for at opnå svovlsyre i en koncentration på 100%.

En lignende proces anvendes til at opnå 100% salpetersyre. Ligeledes er det blevet brugt til at dehydrere andre kemiske stoffer, der blev brugt til at fremstille sprængstoffer..

Sulfonering

Det bruges til at sulfonere strukturer, såsom dem af farvestoffer; dvs. tilføj -SO grupper3H, som ved at miste sin sure proton kan forankre sig til polymeren af ​​tekstilfiberen.

På den anden side anvendes oleums surhed til at opnå den anden nitrering (tilsæt -NO-grupperto) til aromatiske ringe.

Referencer

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (fjerde udgave). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2018). Svovlsyre. Gendannet fra: en.wikipedia.org
  3. PubChem. (2019). Pyrosvovlsyre. Gendannet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee og Kwang S. Kim. (2015). Svovlsyre dissocieret af to vandmolekyler: ab initio og densitet funktionel teori beregninger. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
  5. Contra Costa Health Services. (s.f.). Oleum / svovltrioxid: kemisk faktaark. [PDF]. Gendannet fra: cchealth.org

Endnu ingen kommentarer