Struktura, svojstva, nomenklatura i upotreba sumporne kiseline

disulfuric acid je jedna od mnogih okso kiselina sumpora, čija je kemijska formula H₂S₂O₇. Formula izričito navodi da postoje dva atoma sumpora, a kako i njihovo ime ističe, moraju postojati dvije H molekule.₂SW₄ u jednom; međutim, postoji sedam kisika umjesto osam, tako da jedan sumpor mora imati tri.

Ova kiselina je jedna od glavnih komponenti oleuma (ili dimeće sumporne kiseline), koja postaje "gusta" forma sumporne kiseline. Takva je njegova dominacija, koju neki smatraju oleumom kao sinonimom disulfurne kiseline; koji je također poznat po tradicionalnom nazivu pirosulfuric acid.

Slika prikazuje spremnik s oleumom, s koncentracijom sumpornog trioksida, SO₃, do 20%. Ova tvar karakterizirana je kao uljasta i bezbojna; iako može postati žućkaste ili smeđe ovisno o koncentraciji SO₃ i prisutnost nekih nečistoća.

Navedeno se odnosi na sudjelovanje SO₃ u H₂S₂O₇; to je H molekula₂SW₄ reagira s jednim od SO₃ da se dobije disulfurna kiselina. Biti ovako, H₂S₂O₇ može se napisati i kao H₂SW₄· SO₃.

indeks

• 1 Struktura disulfurne kiseline
• 2 Svojstva
  • 2.1 Reakcija dehidracije šećera
• 3 Nomenklatura
• 4 Upotreba
  • 4.1 Sprema sumpornu kiselinu
  • 4.2 Sinteza 100% sumporne kiseline
  • 4.3 Sulfoniranje
• 5 Reference

Struktura disulfurne kiseline

Iznad imate H strukturu₂S₂O₇ u modelu sfera i šipki. Na prvi pogled uočite simetriju molekule: lijeva strana kisikovog mosta identična je desnoj strani. Iz te perspektive, struktura se može opisati pomoću formule HO₃pretjerivanje₃H.

Na oba kraja nalazi se svaka hidroksilna skupina, čiji vodik induktivnim učinkom svih tih atoma kisika povećava svoj pozitivni parcijalni naboj; i zbog toga, disulfurna kiselina ima kiselost koja je čak i jača od sumporne kiseline.

Molekula se može napisati kao H₂SW₄· SO₃. Međutim, ovo aludira više na sastav oleuma nego na strukturu molekule.

Međutim, ako se molekuli vode dodaju H₂S₂O₇, dvije H molekule će biti oslobođene₂SW₄:

H₂S₂O₇ + H₂O <=> 2H₂SW₄

Ravnoteža se može pomaknuti ulijevo: do formiranja H₂S₂O₇ iz H₂SW₄ ako se isporučuje toplina. Zbog toga je H₂S₂O₇ poznat je i kao pirosulfurna kiselina; budući da se može generirati nakon zagrijavanja sumporne kiseline.

Također, kao što je spomenuto na početku, H₂S₂O₇ Formira se izravnom kombinacijom H₂SW₄ i SO₃:

SW₃ + H₂SW₄ <=> H₂S₂O₇

nekretnine

Svojstva disulfurne kiseline nisu jako dobro definirana, jer je iznimno teško izolirati se isključivo od oleuma.

Mora se imati na umu da u oleumu mogu postojati i drugi spojevi, s formulama H₂SW₄· XSO₃, gdje ovisno o vrijednosti x mogu imati čak i polimerne strukture.

Jedan od načina da se vizualizira jest zamisliti gornju strukturu H₂S₂O₇ postaje više izdužena za više jedinica SO₃ i kisikov most.

U gotovo čistom stanju sastoji se od nestabilne kristalne krutine (pušač) koja se topi na 36 ° C. Međutim, ta točka taljenja može varirati ovisno o pravom sastavu.

Disulfurna kiselina može tvoriti takozvane disulfatne soli (ili pirosulfate). Na primjer, ako reagira s kalijevim hidroksidom, tvori kalijev pirosulfat, K₂S₂O₇.

Osim toga, može se reći da ima molekulsku masu od 178 g / mol, i dva ekvivalenta kiseline (2 Hions).⁺ koji se može neutralizirati jakom bazom).

Dehidracijska reakcija šećera

S ovim spojem u obliku oleuma može se provesti jedna neobična reakcija: pretvorba šećernih kocki u ugljikove blokove.

H₂S₂O₇ reagira sa šećerima uklanjajući sve njegove OH skupine u obliku vode, što pogoduje novim vezama između ugljikovih atoma; sindikati koji na kraju potječu od crnog ugljika.

nomenklatura

Disulfurna kiselina se smatra anhidridom sumporne kiseline; to jest, gubi molekulu vode proizvoda kondenzacije između dvije molekule kiseline. S tako mnogo mogućih naziva za ovaj spoj, IUPAC nomenklatura jednostavno preporuča disulfurnu kiselinu.

Izraz "piro" odnosi se isključivo na onaj koji je nastao kao proizvod primjene topline. IUPAC ne savjetuje ovo ime za H₂S₂O₇; ali ga i danas koriste mnogi kemičari.

Završetak -ico ostaje nepromijenjen budući da atom sumpora nastavlja održavati valenciju od +6. Na primjer, može se izračunati sljedećom aritmetičkom operacijom:

2H + 2S + 7O = 0

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

S = 6

aplikacije

Pohranjuje sumpornu kiselinu

Disulfurna kiselina, imajući u vidu svojstvo očvršćavanja kao oleum, sposobna je otopiti i pohraniti sigurnu sumpornu kiselinu. To je zato što SO₃ bježi od stvaranja neprozirne "magle", koja je mnogo topivija u H₂SW₄ nego u vodi. Da dobijem H₂SW₄, bilo bi dovoljno dodati vodu u oleum:

H₂S₂O₇ + H₂O <=> 2H₂SW₄

Sinteza 100% sumporne kiseline

Iz prethodne jednadžbe, H₂SW₄ razrijedi se u dodanoj vodi. Na primjer, ako imate vodenu otopinu H₂SW₄, gdje je SO₃ nastoji pobjeći i predstavlja rizik za radnike, kada se doda oleum u otopinu, on reagira s vodom koja stvara više sumporne kiseline; to jest, povećati koncentraciju.

Ako je ostalo još vode, dodaje se još SO₃, koji reagira s H₂SW₄ da se proizvede više disulfurne kiseline ili oleuma, a zatim ponovo hidrira "sušenjem" H₂SW₄. Postupak se ponavlja dovoljno puta da bi se dobila sumporna kiselina u koncentraciji od 100%.

Sličan postupak se koristi za dobivanje 100% dušične kiseline. Isto tako, koristi se za dehidriranje drugih kemijskih tvari koje se koriste za proizvodnju eksploziva.

sulfoniranja

Koristi se za sulfonatne strukture, kao što su boje; to jest, dodati -SO skupine₃H, koji kada gubi svoj kiselinski proton može biti usidren u polimer tekstilnih vlakana.

S druge strane, kiselost oleuma se koristi za postizanje drugog nitriranja (dodaju se skupine -NO₂) do aromatskih prstenova.

reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018.). Disulfuric acid. Preuzeto s: en.wikipedia.org
3. Pubchem. (2019). Pyrosulfuric acid. Preuzeto s: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee i Kwang S. Kim. (2015). Disulfurična kiselina razdvojena s dvije molekule vode: ab initio i kalkulacije teorije funkcionalne gustoće. Chem., Chem., Phys., 2015, 17, 28556
5. Protiv Costa Health Services. (N. D.). Oleum / sumpor trioksid: kemijski podatak. [PDF]. Preuzeto s: cchealth.org