- Struktura kwasu disiarkowego
- Nieruchomości
- Reakcja odwodnienia cukru
- Nomenklatura
- Aplikacje
- Przechowuje kwas siarkowy
- 100% synteza kwasu siarkowego
- Sulfonowanie
- Bibliografia
Kwas Pirosiarkowy jest jednym z wielu oxoacids siarki, o wzorze chemicznym H 2 S 2 O 7 . Wzór wyraźnie wskazuje, że są dwa atomy siarki i jak sama nazwa wskazuje, muszą być dwie cząsteczki H 2 SO 4 w jednej; jednak istnieje siedem atomów tlenu zamiast ośmiu, więc siarka musi mieć trzy.
Kwas ten jest uważany za jeden z głównych składników oleum (lub dymiącego kwasu siarkowego), który jest „gęstą” formą kwasu siarkowego. Taka jest jego przewaga, że niektórzy uważają oleum za synonim kwasu disiarkowego; który jest również znany pod tradycyjną nazwą kwasu pirosiarkowego.
Oleum. Źródło: W. Oelen, za Wikimedia Commons
Zdjęcie przedstawia pojemnik z oleum, o stężeniu trójtlenku siarki SO 3 na poziomie 20%. Substancja ta charakteryzuje się oleistą i bezbarwną; chociaż może zmienić kolor na żółtawy lub brązowy w zależności od stężenia SO 3 i obecności niektórych zanieczyszczeń.
Powyższe dotyczy udziału SO 3 w H 2 S 2 O 7 ; to znaczy, cząsteczka H 2 SO 4 reaguje z jednym z SO 3 tworząc kwas disiarkowy. W takim przypadku H 2 S 2 O 7 można również zapisać jako H 2 SO 4 · SO 3 .
Struktura kwasu disiarkowego
Cząsteczka H2S2O7. Źródło: . Jynto (więcej od tego użytkownika), źródło Wikimedia Commons
Powyżej przedstawiono strukturę H 2 S 2 O 7 w modelu kul i prętów. Zwróć uwagę na pierwszy rzut oka na symetrię cząsteczki: lewa strona mostka tlenowego jest identyczna z prawą. Z tego punktu widzenia strukturę można opisać wzorem HO 3 SOSO 3 H.
Na obu końcach znajduje się każda grupa hydroksylowa, której wodór przez indukcyjne działanie wszystkich tych atomów tlenu zwiększa swój dodatni ładunek cząstkowy; w konsekwencji kwas disiarkowy ma jeszcze silniejszą kwasowość niż kwas siarkowy.
Cząsteczkę można zapisać jako H 2 SO 4 · SO 3 . Jednak odnosi się to bardziej do składu oleum niż do struktury cząsteczki.
Jeśli jednak do H 2 S 2 O 7 dodana zostanie cząsteczka wody , uwolnią się dwie cząsteczki H 2 SO 4 :
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Równowagę można przesunąć w lewo: do tworzenia H 2 S 2 O 7 z H 2 SO 4, jeśli jest do niego dostarczane ciepło. Z tego powodu H 2 S 2 O 7 jest również znany jako kwas pirosiarkowy; ponieważ może powstać po podgrzaniu kwasu siarkowego.
Ponadto, jak wspomniano na początku, H 2 S 2 O 7 powstaje w wyniku bezpośredniego połączenia H 2 SO 4 i SO 3 :
SO 3 + H 2 SO 4 <=> H 2 S 2 O 7
Nieruchomości
Właściwości kwasu disiarkowego nie są zbyt dobrze określone, ponieważ niezwykle trudno jest go wyodrębnić wyłącznie z oleum.
Należy pamiętać, że w oleum mogą występować inne związki o wzorach H 2 SO 4 · xSO 3 , w których w zależności od wartości x mogą występować nawet struktury polimerowe.
Jednym ze sposobów wizualizacji tego jest wyobrażenie sobie, że górna struktura H 2 S 2 O 7 staje się bardziej wydłużona przez więcej jednostek SO 3 i mostków tlenowych.
W prawie czystym stanie składa się z nietrwałej krystalicznej substancji stałej (dymiącej), która topi się w temperaturze 36ºC. Jednak ta temperatura topnienia może się różnić w zależności od rzeczywistego składu.
Kwas siarkowy może tworzyć tak zwane sole disiarczanowe (lub pirosiarczanowe). Na przykład, jeśli reaguje z wodorotlenkiem potasu, tworzy pirosiarczan potasu, K 2 S 2 O 7 .
Ponadto można powiedzieć, że ma masę cząsteczkową 178 g / mol i dwa równoważniki kwasowe (2 jony H + , które można zobojętnić mocną zasadą).
Reakcja odwodnienia cukru
Z tym związkiem w postaci oleum można przeprowadzić ciekawą reakcję: przekształcenie kostek cukru w bloki węglowe.
H 2 S 2 O 7 reaguje z cukrami eliminując wszystkie ich grupy OH w postaci wody, co sprzyja nowym wiązaniom między atomami węgla; związki, które w końcu powodują powstawanie sadzy.
Nomenklatura
Kwas siarkowy jest uważany za bezwodnik kwasu siarkowego; innymi słowy, traci cząsteczkę wody w wyniku kondensacji między dwiema cząsteczkami kwasu. Biorąc pod uwagę tak wiele możliwych nazw tego związku, nomenklatura IUPAC po prostu zaleca kwas disiarkowy.
Termin „pirotechnika” odnosi się wyłącznie do tego, który powstał jako produkt zastosowania ciepła. IUPAC nie zaleca tej nazwy dla H 2 S 2 O 7 ; ale jest nadal używany przez wielu chemików.
Zakończenie -ico pozostaje niezmienione, ponieważ atom siarki nadal utrzymuje wartościowość +6. Na przykład można go obliczyć za pomocą następującej operacji arytmetycznej:
2H + 2S + 7O = 0
2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0
S = 6
Aplikacje
Przechowuje kwas siarkowy
Kwas siarkowy, ze względu na swoje właściwości krzepnięcia jak oleum, jest w stanie bezpieczniej rozpuszczać i przechowywać kwas siarkowy. Dzieje się tak, ponieważ SO 3 ucieka tworząc niemożliwą do oddychania „mgłę”, która jest znacznie lepiej rozpuszczalna w H 2 SO 4 niż w wodzie. Aby otrzymać H 2 SO 4 , wystarczy dodać wodę do oleum:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
100% synteza kwasu siarkowego
Zgodnie z poprzednim równaniem H 2 SO 4 rozcieńcza się w dodanej wodzie. Na przykład, jeśli masz wodny roztwór H 2 SO 4 , w którym SO 3 ma tendencję do ucieczki i stanowi zagrożenie dla pracowników, po dodaniu do roztworu oleum reaguje z wodą, tworząc więcej kwasu siarkowego; to znaczy zwiększenie koncentracji.
Jeśli pozostanie trochę wody, dodaje się więcej SO 3 , który reaguje z H 2 SO 4, tworząc więcej kwasu disiarkowego lub oleum, a następnie uwadnia się przez „suszenie” H 2 SO 4 . Proces powtarza się wystarczająco dużo razy, aby otrzymać kwas siarkowy o stężeniu 100%.
Podobny proces stosuje się do uzyskania 100% kwasu azotowego. Podobnie, był używany do odwadniania innych substancji chemicznych używanych do produkcji materiałów wybuchowych.
Sulfonowanie
Służy do sulfonianu struktur, takich jak barwniki; to znaczy dodaje grupy -SO 3 H, które tracąc swój kwasowy proton, mogą zakotwiczyć się w polimerze włókna tekstylnego.
Z drugiej strony kwasowość oleum służy do uzyskania drugiego nitrowania (addycji grup -NO 2 ) do pierścieni aromatycznych.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2018). Kwas siarkowy. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Kwas pirosiarkowy. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee i Kwang S. Kim. (2015). Kwas siarkowy dysocjowany przez dwie cząsteczki wody: obliczenia ab initio i teorii funkcjonału gęstości. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
- Usługi zdrowotne Contra Costa. (sf). Oleum / trójtlenek siarki: zestawienie informacji chemicznych. . Odzyskany z: cchealth.org