KWAS AMIDOSULFONOWY: BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, SYNTEZA, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Kwas sulfaminowy jest nieorganiczny związek składający się z atomu siarki (S) kowalencyjnie poprzez wiązanie pojedyncze, a do grupy hydroksylowej (-OH) i grupy aminowej (-NH ₂ ), a podwójne wiązanie dwa atomy tlen (O). Jest to biała krystaliczna substancja stała. Jego wzór chemiczny to NH ₂ SO ₃ H. Znany jest również jako kwas aminosulfonowy, kwas amidosulfonowy, kwas amidosiarkowy i kwas sulfamidowy.

Kwas amidosulfonowy to mocny kwas. Może reagować z metalami, tlenkami metali i węglanami. Jego sole są na ogół rozpuszczalne w wodzie, dzięki czemu dobrze usuwają kamień w urządzeniach procesowych. Jest często stosowany w cukrowniach do czyszczenia osadów węglanowych w sprzęcie wyparnym.

Struktura kwasu amidosulfonowego. Benjah-bmm27. Źródło: Wikipedia Commons.

Kwas amidosulfonowy jest reduktorem azotynów (NO ₂ ^- ) i ta właściwość chemiczna jest wykorzystywana w różnych zastosowaniach, takich jak przemysł farbiarski i analiza azotynów.

Stosowany jest do garbowania skór i wybielania masy papierniczej. W rzeczywistości jest to zanieczyszczenie żywności, ponieważ często znajduje się w papierze i tekturze używanych do pakowania artykułów spożywczych.

Znajduje również zastosowanie przy elektroosadzaniu metali, jako standard laboratoryjny, a jedna z jego pochodnych jest bardzo skutecznym herbicydem.

Struktura

Kwas amidosulfonowy krystalizuje w postaci rombowych kryształów dipiramidowych. Tworzy zwarte graniastosłupy i arkusze, gdy krystalizuje z zimnego roztworu, a także arkusze diamentowe, gdy krystalizuje z gorącego roztworu wodnego.

Nomenklatura

- Kwas amidosulfonowy

- Kwas aminosulfonowy

- Kwas amidosulfonowy

- Kwas amidosiarkowy

- Kwas sulfamidowy

Nieruchomości

Stan fizyczny

Białe krystaliczne ciało stałe.

Waga molekularna

97,1 g / mol.

Temperatura topnienia

205 ° C, rozkłada się w temperaturze 209 ° C

Gęstość

2,15 g / cm ³

Rozpuszczalność

Rozpuszczalny w wodzie:

- 12,8% przy 0 ºC

- 17,57% przy 20 ºC

- 22,77% przy 40 ºC

Słabo rozpuszczalny w metanolu, słabo rozpuszczalny w acetonie, nierozpuszczalny w eterze.

Dobrze rozpuszczalny w zasadach azotowych i rozpuszczalnikach organicznych zawierających azot.

Nierozpuszczalny w dwusiarczku węgla (CS ₂ ) i czterochlorku węgla (CCl ₄ ).

pH

0,41 (w roztworze 1 N, czyli 1 równoważnik / l).

Stała dysocjacji

0,101 przy 25 ° C

Właściwości chemiczne

To mocny kwas. Prawie tyle samo co kwas solny (HCl), azotowy (HNO ₃ ) i siarkowy (H ₂ SO ₄ ).

Wodne roztwory kwasu amidosulfonowego są silnie zjonizowane. Jego pH jest niższe niż roztworów kwasu mrówkowego, fosforowego i szczawiowego.

W wodzie kwas amidosulfonowy traci tylko proton związany z tlenem. Wodory połączone z azotem ściśle trzymają się razem.

W roztworze wodnym jest powoli hydrolizowany do kwaśnego siarczanu amonu (NH ₄ HSO ₄ ). Jest stabilny w suchych warunkach.

Kwas amidosulfonowy atakuje metale, tlenki metali i węglany, tworząc sulfaminiany. Na przykład z metalem potasowym (K) tworzy siarczan potasu (KOSO ₂ NH ₂ ) i wodór (H ₂ ).

Wszystkie sole kwasu amidosulfonowego są rozpuszczalne w wodzie. Sole wapnia, ołowiu i baru są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, w przeciwieństwie do odpowiednich soli kwasu siarkowego.

Kwas azotowy (HNO ₂ ) reaguje ilościowo z grupą aminową kwasu amidosulfonowego, uwalniając azot (N ₂ ). Uważa się, że jon sulfaminianowy działa w tej reakcji jako amid, a nie amina.

Kwas amidosulfonowy jest utleniany przez chlor, brom lub chloran potasu, aby przekształcić go w kwas siarkowy. Ta reakcja nie zachodzi w przypadku innych utleniaczy, takich jak kwas chromowy lub nadmanganian potasu.

Nie jest kompatybilny (reaguje) z mocnymi zasadami, chlorem, kwasem podchlorawym, podchlorynami, cyjankami i siarczkami.

Inne właściwości

Nie jest higroskopijny (oznacza to, że nie pochłania wilgoci z powietrza).

Po podgrzaniu w celu rozkładu wydziela wysoce toksyczne opary tlenków siarki i chlorowodoru (HCl).

Jedna z jego pochodnych, amonium sulfaminate, jest środkiem zmniejszającym palność.

Jest umiarkowanie toksyczny.

Synteza

Kwas amidosulfonowy otrzymywany jest w wyniku reakcji mocznika CO (NH ₂ ) ₂ z dymiącym kwasem siarkowym, czyli stężonym kwasem siarkowym (H ₂ SO ₄ ) zawierającym trójtlenek siarki (SO ₃ ).

Można go również syntetyzować w reakcji kwasu chlorosulfonowego (HClO ₃ Cl) i amoniaku (NH ₃ ).

Aplikacje

W przemyśle farbiarskim

Kwas amidosulfonowy służy do szybkiego i skutecznego usuwania nadmiaru azotynów w reakcjach diazowania w syntezie barwników. W tym celu jest znacznie bardziej praktyczny niż mocznik.

W obróbce skóry

Podczas garbowania skóry użycie kwasu amidosulfonowego zamiast kwasu siarkowego zapewnia delikatniejszą i jedwabistą teksturę.

Ponadto, ponieważ sulfaminian wapnia jest rozpuszczalny w wodzie, w przeciwieństwie do siarczanu wapnia, kwas amidosulfonowy może być stosowany w procesie odwapniania bez pozostawiania plam, które czasami pojawiają się na skórze, gdy stosowany jest kwas siarkowy.

Obuwie skórzane. Źródło: Pixabay.

W urządzeniach do czyszczenia

Kwas amidosulfonowy jest stosowany jako środek do usuwania kamienia w kotłach, reaktorach, rurach, układach chłodzenia i wymiennikach ciepła.

W tym urządzeniu skala jest tworzona przez obieg wody lub związków procesowych w elektrowniach, zakładach chemicznych, hutach, papierniach, tłoczniach i innych gałęziach przemysłu.

Zgorzeliny lub osady stałe mogą być organiczne (glony, muł, grzyby) lub nieorganiczne (tlenki żelaza, siarczki żelaza, węglany, siarczany, fosforany lub krzemiany).

Kwas amidosulfonowy jest bardzo skuteczny, gdy jest stosowany do usuwania kamienia z węglanu wapnia. Może być stosowany na sprzęcie z miedzi, mosiądzu, stali nierdzewnej, żeliwa i stali ocynkowanej.

Stosuje się go w postaci 5-10% roztworu wagowego. Znajduje zastosowanie zwłaszcza w cukrowniach do czyszczenia żeliwnych parowników z miedzianymi wymiennikami ciepła.

Wyposażenie wyparki w cukrowni. Autor: Antriksh Kumar. Źródło: Pixabay

Należy go używać w temperaturach nie wyższych niż 50-60 ºC. Temperatura 70 ºC prowadzi do powstania nierozpuszczalnych siarczanów, takich jak CaSO ₄ .

W połączeniu z chlorkiem sodu występuje efekt synergistyczny, a roztwór pozwala na powolne rozpuszczanie tlenku żelaza. W takim przypadku nie należy go stosować do stali nierdzewnej, ponieważ uwalnia się kwas solny, który może powodować korozję tego materiału.

W rafinacji metali

Galwanizacja metali, takich jak miedź, srebro, kobalt, nikiel, cynk, kadm, żelazo i ołów, można z powodzeniem przeprowadzić w roztworach kwasu amidosulfonowego. Można sobie z tym poradzić znacznie łatwiej niż kwas fluorowodorokrzemowy (H ₂ SiF ₆ ).

Jako standardowy odczynnik w laboratorium

Biorąc pod uwagę pewne cechy kwasu amidosulfonowego, takie jak: moc kwasu, łatwość oczyszczania przez rekrystalizację w wodzie, stabilność i niehigroskopijność, został on użyty jako podstawowy standard na poziomie laboratoryjnym. Oznacza to, że jest używany do ilościowego oznaczania alkaliów.

Laboratorium. PublicDomainPictures. Źródło: Pixabay

W analizie azotynów

Ze względu na łatwą reakcję z azotynami, do ich oznaczania w roztworze stosuje się kwas amidosulfonowy.

W analizie tlenu rozpuszczonego w wodzie

Ponieważ kwas amidosulfonowy reaguje z azotynami w wodzie, uwalniany jest azot, oznaczenie tlenu rozpuszczonego w wodzie można przeprowadzić eliminując zakłócenia powodowane przez azotyny.

W przygotowaniu podtlenku azotu

Kwas amidosulfonowy reaguje z kwasem azotowym wytwarzając podtlenek azotu (N ₂ O). Ta reakcja jest bezpieczniejsza niż w przypadku azotanu amonu w celu uzyskania tego gazu.

W rolnictwie

Pochodna kwasu amonowego, sulfaminian amonu, jest skutecznym nietoksycznym środkiem chwastobójczym dla zwierząt.

Stosuje się go przez rosę na liście gatunku usuwanego pod koniec lata lub wczesną jesienią, najlepiej przy wilgotnej pogodzie. Gdy związek przemieszcza się z liści do korzeni, roślina umiera.

Rozpylanie herbicydów. Autor: Zefe Wu. Źródło: Pixabay

Kolejną zaletą tego związku jest to, że nie sterylizuje trwale gleby. Rzeczywiście, część azotu z sulfaminianu amonu będzie dostępna w glebie do wzrostu roślin w następnym sezonie.

Z tkanin ognioodpornych

Jego kompatybilność z celulozą i właściwości ognioodporne sprawiają, że amonosulfaminian jest środkiem do otrzymywania ognioodpornych tkanin i papieru.

Wykorzystano 10% wagi tkaniny, której wygląd i dotyk pozostają niezmienione. W trakcie użytkowania tkaninę należy czyścić chemicznie, nigdy nie myć wodą, aby nie rozpuścić sulfaminianu.

Jest szczególnie przydatny w zasłonach teatralnych lub podobnych miejscach.

Teatr. Autor: MustangJoe Źródło: Pixabay

W różnych zastosowaniach

Jest stosowany jako katalizator w niektórych reakcjach chemicznych, np. Przy wytwarzaniu żywic mocznikowo-formaldehydowych. Jest również przydatny jako środek bakteriobójczy i stabilizator chloru w basenach oraz jako wybielacz ścieru drzewnego w celulozowniach i papierniach.

Bibliografia

1. Amerykańska Narodowa Biblioteka Medyczna. (2019). Kwas amidosulfonowy. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Williams, DLH (2004) Nitrozacja w centrach azotu. W reakcjach nitrozowania i chemii tlenku azotu. Rozdział 2. Odzyskany z sciencedirect.com
3. Clapp, Leallyn B. (1943). Kwas amidosulfonowy i jego zastosowania. Chem. Educ. 1943, 20, 4, 189. Odzyskane z pubs.acs.org
4. McDonald, James. (2003). Kwas amidosulfonowy. Odzyskany z veoliawatertech.com
5. Sastri, VS (2010). Zarządzanie i kontrola korozji. W korozji Shreira. Odzyskany z sciencedirect.com
6. Pratima Bajpai. (2018). Różne tematy. W Handbook of Pulp and Paper Biermanna. Trzecia edycja. Odzyskany z sciencedirect.com