صيغة أكسيد الكبريت 4. الخواص الكيميائية لمركبات الكبريت

ثاني أكسيد الكبريت غاز عديم اللون ذو رائحة نفاذة. الجزيء له شكل زاوي.

• نقطة الانصهار - -75.46 درجة مئوية ،
• نقطة الغليان - -10.6 درجة مئوية ،
• كثافة الغاز - 2.92655 جم / لتر.

يتحول بسهولة إلى سائل متنقل عديم اللون عند درجة حرارة 25 درجة مئوية وضغط حوالي 0.5 ميجا باسكال.

بالنسبة للشكل السائل ، تبلغ الكثافة 1.4619 جم / سم 3 (عند - 10 درجة مئوية).

ثاني أكسيد الكبريت الصلب - بلورات عديمة اللون ، تناغم معيني.

يتفكك ثاني أكسيد الكبريت بشكل ملحوظ فقط عند حوالي 2800 درجة مئوية.

يتم تفكيك ثاني أكسيد الكبريت السائل وفقًا للمخطط:

2SO 2 ↔ SO 2+ + SO 3 2-

نموذج ثلاثي الأبعاد لجزيء

تعتمد قابلية ذوبان ثاني أكسيد الكبريت في الماء على درجة الحرارة:

• عند 0 درجة مئوية ، يذوب 22.8 جرام من ثاني أكسيد الكبريت في 100 جرام من الماء ،
• عند 20 درجة مئوية - 11.5 جم ،
• عند 90 درجة مئوية - 2.1 جم.

محلول مائي لثاني أكسيد الكبريت هو حمض الكبريتيك H 2 SO 3.

ثاني أكسيد الكبريت قابل للذوبان في الإيثانول ، H 2 SO 4 ، أوليوم ، CH 3 COOH. يتم خلط ثاني أكسيد الكبريت السائل بأي نسبة مع SO 3. CH الكلورين 3 ، سي إس 2 ، ثنائي إيثيل الأثير.

يذوب ثاني أكسيد الكبريت السائل الكلوريدات. لا تذوب اليودات المعدنية والثيوسيانات.

تتفكك الأملاح المذابة في سائل ثاني أكسيد الكبريت.

يمكن اختزال ثاني أكسيد الكبريت إلى كبريت وأكسدة إلى مركبات كبريت سداسية التكافؤ.

ثاني أكسيد الكبريت سام. بتركيز 0.03-0.05 ملجم / لتر ، يتسبب في تهيج الأغشية المخاطية والأعضاء التنفسية والعينين.

الطريقة الصناعية الرئيسية لإنتاج ثاني أكسيد الكبريت هي من بيريت الكبريت FeS 2 عن طريق حرقه ومعالجته مع البرودة الضعيفة H 2 SO 4.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على ثاني أكسيد الكبريت عن طريق حرق الكبريت ، بالإضافة إلى منتج ثانوي لتحميص خامات النحاس وكبريتيد الزنك.

يتوفر كبريتيد الكبريت للنباتات فقط بعد الانتقال إلى شكل الكبريتات. يوجد معظم الكبريت في التربة كجزء من المركبات العضوية التي لا تمتصها النباتات. فقط بعد تمعدن المواد العضوية وانتقال الكبريت إلى شكل كبريتات ، يصبح الكبريت العضوي متاحًا للنباتات.

لا تنتج الصناعة الكيميائية الأسمدة التي تحتوي على ثاني أكسيد الكبريت كعنصر نشط رئيسي. ومع ذلك فهي توجد كنجاسة في كثير من الأسمدة. وهي تشمل جبس الفوسفات والسوبر فوسفات البسيط وكبريتات الأمونيوم وكبريتات البوتاسيوم ومغنيسيا البوتاسيوم والجبس ورماد الصخر الزيتي والسماد الطبيعي والجفت وغيرها الكثير.

امتصاص النباتات لثاني أكسيد الكبريت

يدخل الكبريت النباتات من خلال الجذور في الشكل SO 4 2- وتترك على شكل ثاني أكسيد الكبريت. في الوقت نفسه ، يوفر امتصاص الكبريت من الغلاف الجوي ما يصل إلى 80٪ من حاجة النبات لهذا العنصر. في هذا الصدد ، بالقرب من المراكز الصناعية ، حيث الغلاف الجوي غني بثاني أكسيد الكبريت ، تزود النباتات جيدًا بالكبريت. في المناطق النائية ، تقل كمية ثاني أكسيد الكبريت في التهطال والجو بشكل كبير ، وتعتمد تغذية النباتات بالكبريت على وجودها في التربة.

أكسيد الكبريت (ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت) هو غاز عديم اللون وله في الظروف العادية رائحة مميزة حادة (تشبه رائحة عود الثقاب). يسيل تحت الضغط عند درجة حرارة الغرفة. ثاني أكسيد الكبريت قابل للذوبان في الماء مكونًا حامض الكبريتيك غير المستقر. أيضا ، هذه المادة قابلة للذوبان في حامض الكبريتيك والإيثانول. هذا هو أحد المكونات الرئيسية التي تتكون منها الغازات البركانية.

ثاني أكسيد الكبريت

الحصول على SO2 - ثاني أكسيد الكبريت - يتكون صناعيًا من حرق الكبريت أو تحميص الكبريتيدات (يستخدم البيريت بشكل أساسي).

4FeS2 (بيريت) + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (ثاني أكسيد الكبريت).

في المختبر ، يمكن الحصول على ثاني أكسيد الكبريت من خلال عمل الأحماض القوية على hydrosulfites والكبريتات. في هذه الحالة ، يتحلل حمض الكبريت الناتج على الفور إلى ماء وثاني أكسيد الكبريت. على سبيل المثال:

Na2SO3 + H2SO4 (حمض الكبريتيك) = Na2SO4 + H2SO3 (حمض الكبريت).
H2SO3 (حامض الكبريت) = H2O (ماء) + SO2 (غاز كبريتي).

الطريقة الثالثة للحصول على ثاني أكسيد الكبريت هي تأثير حامض الكبريتيك المركز عند تسخينه على معادن منخفضة النشاط. على سبيل المثال: Cu (النحاس) + 2H2SO4 (حمض الكبريتيك) = CuSO4 (كبريتات النحاس) + SO2 (ثاني أكسيد الكبريت) + 2H2O (ماء).

الخواص الكيميائية لثاني أكسيد الكبريت

صيغة ثاني أكسيد الكبريت هي SO3. هذه المادة تنتمي إلى الأكاسيد الحمضية.

1. يذوب ثاني أكسيد الكبريت في الماء ليشكل حامض الكبريت. في ظل الظروف العادية ، يكون رد الفعل هذا قابلاً للانعكاس.

SO2 (ثاني أكسيد الكبريت) + H2O (الماء) = H2SO3 (حمض الكبريت).

2. مع القلويات ، يشكل ثاني أكسيد الكبريت كبريتات. على سبيل المثال: 2NaOH (هيدروكسيد الصوديوم) + SO2 (ثاني أكسيد الكبريت) = Na2SO3 (كبريتيت الصوديوم) + H2O (ماء).

3. النشاط الكيميائي لثاني أكسيد الكبريت مرتفع للغاية. أبرز خصائص الاختزال لثاني أكسيد الكبريت. في مثل هذه التفاعلات ، تزداد حالة أكسدة الكبريت. على سبيل المثال: 1) SO2 (ثاني أكسيد الكبريت) + Br2 (البروم) + 2H2O (الماء) = H2SO4 (حمض الكبريتيك) + 2HBr (بروميد الهيدروجين) ؛ 2) 2SO2 (ثاني أكسيد الكبريت) + O2 (أكسجين) = 2SO3 (كبريتيت) ؛ 3) 5SO2 (ثاني أكسيد الكبريت) + 2 KMnO4 (برمنجنات البوتاسيوم) + 2H2O (الماء) = 2H2SO4 (حمض الكبريتيك) + 2MnSO4 (كبريتات المنغنيز) + K2SO4 (كبريتات البوتاسيوم).

رد الفعل الأخير هو مثال على رد فعل نوعي لثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت. يحدث تلون البنفسجي).

4. في وجود عوامل اختزال قوية ، يمكن أن يظهر ثاني أكسيد الكبريت خواص مؤكسدة. على سبيل المثال ، من أجل استخلاص الكبريت من غازات النفايات في الصناعة المعدنية ، يتم استخدام تقليل ثاني أكسيد الكبريت بأول أكسيد الكربون (CO): SO2 (ثاني أكسيد الكبريت) + 2CO (أول أكسيد الكربون) = 2CO2 + S (كبريت).

أيضًا ، يتم استخدام الخصائص المؤكسدة لهذه المادة للحصول على حامض الفوسفوريك: PH3 (الفوسفين) + SO2 (غاز كبريتي) = H3PO2 (حمض الفوسفوريك) + S (كبريت).

أين يستخدم ثاني أكسيد الكبريت؟

يستخدم ثاني أكسيد الكبريت بشكل أساسي لإنتاج حامض الكبريتيك. كما أنها تستخدم في إنتاج المشروبات منخفضة الكحول (النبيذ والمشروبات الأخرى من فئة السعر المتوسط). بسبب خاصية هذا الغاز لقتل الكائنات الحية الدقيقة المختلفة ، يتم تبخير المستودعات ومخازن الخضار به. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم أكسيد الكبريت لتبييض الصوف والحرير والقش (تلك المواد التي لا يمكن تبييضها بالكلور). في المختبرات ، يستخدم ثاني أكسيد الكبريت كمذيب وللحصول على أملاح مختلفة من حامض الكبريت.

التأثير الفسيولوجي

يحتوي ثاني أكسيد الكبريت على خصائص سامة قوية. أعراض التسمم هي السعال ، سيلان الأنف ، بحة في الصوت ، طعم غريب في الفم ، التهاب شديد في الحلق. استنشاق ثاني أكسيد الكبريت بتركيزات عالية يسبب صعوبة في البلع والاختناق ، واضطراب في الكلام ، والغثيان والقيء ، وقد يحدث وذمة رئوية حادة.

MAC للغاز الحامض:
- في الداخل - 10 مجم / متر مكعب ؛
- متوسط ​​الحد الأقصى اليومي لمرة واحدة في الهواء الجوي - 0.05 مجم / متر مكعب.

تختلف الحساسية لثاني أكسيد الكبريت بين الأفراد والنباتات والحيوانات. على سبيل المثال ، من بين الأشجار ، يعتبر البلوط والبتولا الأكثر مقاومة ، وأشجار التنوب والصنوبر هي الأقل مقاومة.

حالة الأكسدة +4 للكبريت مستقرة تمامًا وتتجلى في SHal 4 tetrahalides و SOHal 2 oxodihalides وثاني أكسيد SO 2 والأنيونات المقابلة لها. سوف نتعرف على خصائص ثاني أكسيد الكبريت وحمض الكبريت.

1.11.1. أكسيد الكبريت (IV) هيكل جزيء so2

يشبه هيكل جزيء SO 2 بنية جزيء الأوزون. ذرة الكبريت في حالة تهجين sp 2 ، شكل المدارات مثلث منتظم ، شكل الجزيء زاوي. تحتوي ذرة الكبريت على زوج إلكترون غير مشترك. طول رابطة S-O هو 0.143 نانومتر ، وزاوية الرابطة 119.5 درجة.

يتوافق الهيكل مع الهياكل الرنانة التالية:

على عكس الأوزون ، فإن تعدد روابط S – O هو 2 ، أي أن هيكل الرنين الأول يجعل المساهمة الرئيسية. يتميز الجزيء بالاستقرار الحراري العالي.

الخصائص الفيزيائية

في الظروف العادية ، ثاني أكسيد الكبريت أو ثاني أكسيد الكبريت هو غاز عديم اللون برائحة خانقة نفاذة ، نقطة انصهار -75 درجة مئوية ، نقطة غليان -10 درجة مئوية. دعونا نذوب جيدًا في الماء ، عند درجة حرارة 20 درجة مئوية في حجم واحد من الماء ، يتم إذابة 40 حجمًا من ثاني أكسيد الكبريت. غاز سام.

الخواص الكيميائية لأكسيد الكبريت (IV)

ثاني أكسيد الكبريت شديد التفاعل. ثاني أكسيد الكبريت هو أكسيد حمض. إنه قابل للذوبان في الماء تمامًا مع تكوين الهيدرات. كما أنه يتفاعل جزئيًا مع الماء ، مكونًا حامضًا كبريتيًا ضعيفًا غير معزول بشكل فردي:

SO 2 + H 2 O \ u003d H 2 SO 3 \ u003d H + + HSO 3 - \ u003d 2H + + SO 3 2-.

نتيجة التفكك ، تتشكل البروتونات ، لذلك يكون للمحلول بيئة حمضية.

عندما يتم تمرير غاز ثاني أكسيد الكبريت من خلال محلول هيدروكسيد الصوديوم ، يتشكل كبريتيت الصوديوم. يتفاعل كبريتات الصوديوم مع ثاني أكسيد الكبريت الزائد لتكوين هيدرو سلفيت الصوديوم:

2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O ؛

Na 2 SO 3 + SO 2 \ u003d 2NaHSO 3.

يتميز ثاني أكسيد الكبريت بازدواجية الأكسدة والاختزال ، على سبيل المثال ، يظهر خصائص الاختزال ، ويغير لون ماء البروم:

SO 2 + Br 2 + 2H 2 O \ u003d H 2 SO 4 + 2HBr

ومحلول برمنجنات البوتاسيوم:

5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O \ u003d 2KНSO 4 + 2MnSO 4 + H 2 SO 4.

يتأكسد بالأكسجين إلى أنهيدريد الكبريتيك:

2SO 2 + O 2 \ u003d 2SO 3.

يُظهر خصائص مؤكسدة عند التفاعل مع عوامل الاختزال القوية ، على سبيل المثال:

SO 2 + 2CO \ u003d S + 2CO 2 (عند 500 درجة مئوية ، في وجود Al 2 O 3) ؛

SO 2 + 2H 2 \ u003d S + 2H 2 O.

إنتاج أكسيد الكبريت (IV)

حرق الكبريت في الهواء

S + O 2 \ u003d SO 2.

أكسدة الكبريتيد

4FeS 2 + 11O 2 \ u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

تأثير الأحماض القوية على معدن الكبريتيت

Na 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 \ u003d 2NaHSO 4 + H 2 O + SO 2.

1.11.2. حامض الكبريتيك وأملاحه

عندما يذوب ثاني أكسيد الكبريت في الماء ، يتشكل حامض كبريتي ضعيف ، ويكون الجزء الأكبر من SO 2 المذاب في شكل شكل رطب من SO 2 H 2 O ، ويتم إطلاق هيدرات بلورية أيضًا عند التبريد ، فقط جزء صغير من جزيئات حامض الكبريت تتفكك إلى أيونات الكبريتيت وهيدرو سلفيت. في الحالة الحرة ، لا يتم عزل الحمض.

لكونه ثنائي القاعدة ، فإنه يشكل نوعين من الأملاح: متوسطة - كبريتات وحمضية - هيدروسلفيت. فقط كبريتات الفلزات القلوية وهيدروسلفيت من معادن الأرض القلوية والقلوية تذوب في الماء.

يحتوي ثاني أكسيد الكبريت على بنية جزيئية مشابهة للأوزون. ذرة الكبريت في وسط الجزيء مرتبطة بذرتين من الأكسجين. هذا المنتج الغازي لأكسدة الكبريت عديم اللون ، وتنبعث منه رائحة نفاذة ، ويتكثف بسهولة في سائل صافٍ في ظل الظروف المتغيرة. المادة عالية الذوبان في الماء ولها خصائص مطهرة. يتم الحصول على SO 2 بكميات كبيرة في الصناعة الكيميائية ، وبالتحديد في دورة إنتاج حامض الكبريتيك. يستخدم الغاز على نطاق واسع لمعالجة المنتجات الزراعية والغذائية وتبييض الأقمشة في صناعة النسيج.

الأسماء المنهجية والتافهة للمواد

من الضروري فهم مجموعة متنوعة من المصطلحات المتعلقة بنفس المركب. الاسم الرسمي للمركب الذي يعكس تركيبه الكيميائي الصيغة SO 2 هو ثاني أكسيد الكبريت. توصي IUPAC باستخدام هذا المصطلح وما يعادله باللغة الإنجليزية ، وهو ثاني أكسيد الكبريت. غالبًا ما تذكر الكتب المدرسية للمدارس والجامعات اسمًا آخر - أكسيد الكبريت (IV). يشير الرقم الروماني بين قوسين إلى تكافؤ ذرة S. والأكسجين في هذا الأكسيد ثنائي التكافؤ ، وعدد أكسدة الكبريت هو +4. تستخدم الأدبيات الفنية مصطلحات عفا عليها الزمن مثل ثاني أكسيد الكبريت ، أنهيدريد الكبريت (نتاج تجفيفه).

تكوين وخصائص التركيب الجزيئي لـ SO2

يتكون جزيء SO 2 من ذرة كبريت واحدة وذرتين من الأكسجين. توجد زاوية مقدارها 120 درجة بين الروابط التساهمية. في ذرة الكبريت ، يحدث تهجين sp2 - يتم محاذاة سحب إلكترون واحد s واثنين من p في الشكل والطاقة. يشاركون في تكوين رابطة تساهمية بين الكبريت والأكسجين. في زوج O – S ، المسافة بين الذرات هي 0.143 نانومتر. الأكسجين كهرسلبي أكثر من الكبريت ، مما يعني أن أزواج الإلكترونات المترابطة تنتقل من المركز إلى الزوايا الخارجية. الجزيء كله مستقطب أيضًا ، والقطب السالب هو ذرات O ، والإيجابي هو ذرة S.

بعض البارامترات الفيزيائية لثاني أكسيد الكبريت

يحتفظ أكسيد الكبريت رباعي التكافؤ ، في ظل الظروف البيئية العادية ، بحالة تجمع غازي. تسمح لك صيغة ثاني أكسيد الكبريت بتحديد كتلته الجزيئية والمولية النسبية: السيد (SO 2) \ u003d 64.066 ، M \ u003d 64.066 جم / مول (يمكن تقريبه حتى 64 جم / مول). هذا الغاز أثقل بنحو 2.3 مرة من الهواء (M (هواء) = 29 جم / مول). للثاني أكسيد رائحة خاصة حادة مثل الكبريت المحترق ، والذي يصعب الخلط بينه وبين أي رائحة أخرى. إنه مزعج ، يهيج الأغشية المخاطية للعينين ، يسبب السعال. لكن أكسيد الكبريت (IV) ليس سامًا مثل كبريتيد الهيدروجين.

تحت ضغط في درجة حرارة الغرفة ، يسيل ثاني أكسيد الكبريت الغازي. في درجات حرارة منخفضة ، تكون المادة في حالة صلبة ، تذوب عند -72 ... -75.5 درجة مئوية. مع زيادة درجة الحرارة ، يظهر سائل ، وعند -10.1 درجة مئوية ، يتشكل الغاز مرة أخرى. جزيئات SO 2 مستقرة حرارياً ، والتحلل إلى الكبريت الذري والأكسجين الجزيئي يحدث في درجات حرارة عالية جدًا (حوالي 2800 درجة مئوية).

الذوبان والتفاعل مع الماء

يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت ، عند إذابته في الماء ، جزئيًا معه لتكوين حمض كبريتي ضعيف جدًا. في وقت الاستلام ، يتحلل على الفور إلى أنهيدريد وماء: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. في الواقع ، ليس حمض الكبريت الموجود في المحلول ، ولكنه جزيئات SO 2 المميهة. يتفاعل ثاني أكسيد الغاز بشكل أفضل مع الماء البارد ، وتقل قابليته للذوبان مع زيادة درجة الحرارة. في ظل الظروف العادية ، يمكن أن يذوب في حجم واحد من الماء يصل إلى 40 حجمًا من الغاز.

ثاني أكسيد الكبريت في الطبيعة

يتم إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت مع الغازات البركانية والحمم البركانية أثناء الانفجارات. كما أن العديد من الأنشطة البشرية تزيد من تركيز ثاني أكسيد الكبريت SO 2 في الغلاف الجوي.

يتم تزويد الهواء بثاني أكسيد الكبريت عن طريق مصانع التعدين ، حيث لا يتم التقاط غازات العادم أثناء تحميص الخام. تحتوي العديد من أنواع الوقود الأحفوري على الكبريت ، ونتيجة لذلك ، يتم إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت في الهواء الجوي أثناء احتراق الفحم والنفط والغاز والوقود الذي يتم الحصول عليه منها. يصبح ثاني أكسيد الكبريت سامًا للإنسان عند تركيزات في الهواء أعلى من 0.03٪. يبدأ الشخص بضيق في التنفس ، وقد تكون هناك ظواهر تشبه التهاب الشعب الهوائية والالتهاب الرئوي. يمكن أن يؤدي التركيز العالي جدًا لثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي إلى تسمم شديد أو الوفاة.

ثاني أكسيد الكبريت - الإنتاج في المختبر وفي الصناعة

طرق المختبر:

1. عندما يتم حرق الكبريت في دورق به أكسجين أو هواء ، يتم الحصول على ثاني أكسيد وفقًا للصيغة: S + O 2 \ u003d SO 2.
2. يمكنك العمل على أملاح حامض الكبريت مع أحماض غير عضوية أقوى ، من الأفضل تناول الهيدروكلوريك ، لكن يمكنك تخفيف الكبريت:

• Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3 ؛
• Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (فرق) \ u003d Na 2 SO 4 + H 2 SO 3 ؛
• H 2 SO 3 \ u003d H 2 O + SO 2.

3. عندما يتفاعل النحاس مع حمض الكبريتيك المركز ، لا يتم إطلاق الهيدروجين ، ولكن ثاني أكسيد الكبريت:

2H 2 SO 4 (conc.) + Cu \ u003d CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2.

الأساليب الحديثة في الإنتاج الصناعي لثاني أكسيد الكبريت:

1. أكسدة الكبريت الطبيعي أثناء احتراقه في أفران خاصة: S + O 2 = SO 2.
2. تحميص بيريت الحديد (بيريت).

الخصائص الكيميائية الأساسية لثاني أكسيد الكبريت

ثاني أكسيد الكبريت مركب نشط كيميائيًا. في عمليات الأكسدة والاختزال ، غالبًا ما تعمل هذه المادة كعامل مختزل. على سبيل المثال ، عندما يتفاعل البروم الجزيئي مع ثاني أكسيد الكبريت ، فإن منتجات التفاعل هي حمض الكبريتيك وبروميد الهيدروجين. تتجلى الخصائص المؤكسدة لثاني أكسيد الكبريت إذا تم تمرير هذا الغاز عبر ماء كبريتيد الهيدروجين. نتيجة لذلك ، يتم إطلاق الكبريت ، يحدث الشفاء الذاتي للأكسدة الذاتية: SO 2 + 2H 2 S \ u003d 3S + 2H 2 O.

يعرض ثاني أكسيد الكبريت خصائص حمضية. إنه يتوافق مع أحد أضعف الأحماض وأكثرها استقرارًا - الكبريت. هذا المركب غير موجود في شكله النقي ؛ من الممكن اكتشاف الخصائص الحمضية لمحلول ثاني أكسيد الكبريت باستخدام مؤشرات (يتحول عباد الشمس إلى اللون الوردي). يعطي حامض الكبريت أملاحًا متوسطة - كبريتات وحمضية - هيدروسلفيت. من بينها مركبات مستقرة.

عملية أكسدة الكبريت في ثاني أكسيد إلى حالة سداسية التكافؤ في أنهيدريد الكبريتيك هي عملية تحفيزية. تذوب المادة الناتجة بقوة في الماء ، وتتفاعل مع جزيئات H2O ، ويكون التفاعل طاردًا للحرارة ، ويتكون حمض الكبريتيك ، أو بالأحرى في شكله المائي.

الاستخدام العملي للغازات الحامضة

تتكون العملية الرئيسية للإنتاج الصناعي لحمض الكبريتيك ، والتي تتطلب عنصر ثاني أكسيد ، من أربع مراحل:

1. الحصول على ثاني أكسيد الكبريت عن طريق حرق الكبريت في أفران خاصة.
2. تنقية ثاني أكسيد الكبريت الناتج من جميع أنواع الشوائب.
3. مزيد من الأكسدة للكبريت سداسي التكافؤ في وجود عامل حفاز.
4. امتصاص الماء لثاني أكسيد الكبريت.

في الماضي ، كان كل ثاني أكسيد الكبريت تقريبًا اللازم للإنتاج التجاري لحمض الكبريتيك يأتي من تحميص البيريت كمنتج ثانوي لصناعة الصلب. تستخدم الأنواع الجديدة من معالجة المواد الخام المعدنية احتراقًا أقل للخام. لذلك ، أصبح الكبريت الطبيعي مادة البداية الرئيسية لإنتاج حامض الكبريتيك في السنوات الأخيرة. احتياطيات العالم الكبيرة من هذه المادة الخام ، وتوافرها يجعل من الممكن تنظيم المعالجة على نطاق واسع.

يستخدم ثاني أكسيد الكبريت على نطاق واسع ليس فقط في الصناعة الكيميائية ، ولكن أيضًا في قطاعات أخرى من الاقتصاد. تستخدم مصانع النسيج هذه المادة ومنتجات تفاعلها الكيميائي لتبييض الأقمشة الحريرية والصوفية. هذا أحد أنواع التبييض الخالي من الكلور ، حيث لا تتلف الألياف.

لثاني أكسيد الكبريت خصائص مطهرة ممتازة ، والتي تستخدم في مكافحة الفطريات والبكتيريا. يستخدم ثاني أكسيد الكبريت في تبخير المستودعات الزراعية وبراميل النبيذ والأقبية. يستخدم SO 2 في صناعة المواد الغذائية كعامل حافظة ومضاد للبكتيريا. أضفه إلى العصائر ، وانقع الفواكه الطازجة فيه. الكبريت
يزيل عصير بنجر السكر ويطهر المواد الخام. تحتوي عصائر وعصائر الخضروات المعلبة أيضًا على ثاني أكسيد الكبريت كمضاد للأكسدة وعامل حافظة.

في عمليات الأكسدة والاختزال ، يمكن أن يكون ثاني أكسيد الكبريت عامل مؤكسد وعامل اختزال لأن الذرة في هذا المركب لها حالة أكسدة وسيطة تبلغ +4.

كيف يتفاعل العامل المؤكسد SO 2 مع عوامل الاختزال الأقوى ، على سبيل المثال مع:

SO 2 + 2H 2 S \ u003d 3S ↓ + 2H 2 O

كيف يتفاعل عامل الاختزال SO 2 مع عوامل مؤكسدة أقوى ، على سبيل المثال في وجود محفز ، مع ، وما إلى ذلك:

2SO 2 + O 2 \ u003d 2SO 3

SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O \ u003d H 2 SO 3 + 2HCl

إيصال

1) يتكون ثاني أكسيد الكبريت أثناء احتراق الكبريت:

2) في الصناعة ، يتم الحصول عليها بإطلاق البيريت:

3) في المختبر يمكن الحصول على ثاني أكسيد الكبريت:

Cu + 2H 2 SO 4 \ u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

طلب

يستخدم ثاني أكسيد الكبريت على نطاق واسع في صناعة النسيج لتبييض المنتجات المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في الزراعة لتدمير الكائنات الحية الدقيقة الضارة في الدفيئات والأقبية. بكميات كبيرة ، يستخدم SO 2 لإنتاج حامض الكبريتيك.

أكسيد الكبريت (السادس) – لذا 3 (أنهيدريد الكبريتيك)

أنهيدريد الكبريت SO 3 هو سائل عديم اللون يتحول عند درجات حرارة أقل من 17 درجة مئوية إلى كتلة بلورية بيضاء. يمتص الرطوبة جيدًا (استرطابي).

الخواص الكيميائية

خصائص الحمض القاعدي

كيف يتفاعل أنهيدريد حمض الكبريتيك النموذجي:

SO 3 + CaO = CaSO4

ج) بالماء:

SO 3 + H 2 O \ u003d H 2 SO 4

خاصية خاصة لـ SO 3 هي قدرته على الذوبان جيدًا في حامض الكبريتيك. يسمى محلول SO 3 في حامض الكبريتيك أوليم.

تكوين الأوليوم: H 2 SO 4 + ن SO 3 \ u003d H 2 SO 4 ∙ ن SO 3

خصائص الأكسدة والاختزال

يتميز أكسيد الكبريت (VI) بخصائص مؤكسدة قوية (عادةً ما يتم تقليله إلى SO 2):

3SO 3 + H 2 S \ u003d 4SO 2 + H 2 O

الحصول والاستخدام

يتكون أنهيدريد الكبريت أثناء أكسدة ثاني أكسيد الكبريت:

2SO 2 + O 2 \ u003d 2SO 3

في شكله النقي ، أنهيدريد الكبريت ليس له قيمة عملية. يتم الحصول عليها كوسيط في إنتاج حامض الكبريتيك.

H2SO4

تم العثور على ذكر حمض الكبريتيك لأول مرة بين الكيميائيين العرب والأوروبيين. تم الحصول عليها عن طريق تكليس كبريتات الحديد (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) في الهواء: 2FeSO 4 \ u003d Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 أو خليط مع: 6KNO 3 + 5S \ u003d 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2 ، والأبخرة المنبعثة من أنهيدريد الكبريتيك تتكثف. لامتصاص الرطوبة ، تحولوا إلى زيت. اعتمادًا على طريقة التحضير ، كان يسمى H 2 SO 4 بالزيت اللاذع أو زيت الكبريت. في عام 1595 ، أنشأ الكيميائي أندرياس ليبافيوس هوية كلتا المادتين.

لفترة طويلة ، لم يتم استخدام زيت الزاج على نطاق واسع. زاد الاهتمام بها بشكل كبير بعد القرن الثامن عشر. تم اكتشاف اللون القرمزي النيلي ، وهو صبغة زرقاء مستقرة. تم إنشاء أول مصنع لإنتاج حامض الكبريتيك بالقرب من لندن في عام 1736. وتم تنفيذ العملية في غرف الرصاص ، حيث تم صب الماء في قاعها. تم حرق خليط منصهر من الملح الصخري والكبريت في الجزء العلوي من الغرفة ، ثم تم السماح بدخول الهواء هناك. تم تكرار الإجراء حتى يتم تكوين حمض بالتركيز المطلوب في قاع الحاوية.

في القرن 19 تم تحسين الطريقة: بدلاً من الملح الصخري ، تم استخدام حمض النيتريك (وهو يعطي عندما يتحلل في الغرفة). لإعادة غازات النيتروز إلى النظام ، تم تصميم أبراج خاصة أعطت اسمًا للعملية بأكملها - عملية البرج. لا تزال المصانع التي تعمل وفقًا لطريقة البرج موجودة حتى يومنا هذا.

حمض الكبريتيك سائل زيتي ثقيل ، عديم اللون والرائحة ، استرطابي ؛ يذوب جيدا في الماء. عندما يذوب حمض الكبريتيك المركز في الماء ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة ، لذلك يجب سكبه بعناية في الماء (وليس العكس!) ويخلط المحلول.

عادة ما يسمى محلول حمض الكبريتيك في الماء مع محتوى H2SO4 أقل من 70٪ حمض الكبريتيك المخفف ، والمحلول الذي يزيد عن 70٪ يسمى حمض الكبريتيك المركز.

الخواص الكيميائية

خصائص الحمض القاعدي

يعرض حامض الكبريتيك المخفف جميع الخصائص المميزة للأحماض القوية. تتفاعل:

H 2 SO 4 + NaOH \ u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H 2 SO 4 + BaCl 2 \ u003d BaSO 4 ↓ + 2HCl

تؤدي عملية تفاعل أيونات Ba 2+ مع أيونات الكبريتات SO 4 2+ إلى تكوين راسب أبيض غير قابل للذوبان BaSO 4. هذا رد فعل نوعي لأيون الكبريتات.

خصائص الأكسدة والاختزال

في H 2 SO 4 المخفف ، تكون أيونات H + عوامل مؤكسدة ، وفي أيونات H 2 SO 4 المركزة تكون SO 4 2+. تعتبر أيونات SO 4 2+ عوامل مؤكسدة أقوى من أيونات H + (انظر الرسم البياني).

في تمييع حامض الكبريتيكإذابة المعادن الموجودة في سلسلة الكهروكيميائية من الفولتية للهيدروجين. في هذه الحالة ، يتم تكوين وإطلاق كبريتات المعادن:

Zn + H 2 SO 4 \ u003d ZnSO 4 + H 2

المعادن الموجودة في السلسلة الكهروكيميائية للجهد بعد الهيدروجين لا تتفاعل مع حمض الكبريتيك المخفف:

نحاس + ح 2 سو 4 ≠

حامض الكبريتيك المركزهو عامل مؤكسد قوي ، خاصة عند تسخينه. يؤكسد العديد وبعض المواد العضوية.

عندما يتفاعل حمض الكبريتيك المركز مع المعادن الموجودة في السلسلة الكهروكيميائية للجهود بعد الهيدروجين (Cu ، Ag ، Hg) ، تتشكل كبريتات المعادن ، وكذلك منتج الاختزال لحمض الكبريتيك - SO 2.

تفاعل حامض الكبريتيك مع الزنك

مع وجود معادن أكثر نشاطًا (Zn ، Al ، Mg) ، يمكن تقليل حمض الكبريتيك المركز إلى التخلص منه. على سبيل المثال ، عندما يتفاعل حامض الكبريتيك ، اعتمادًا على تركيز الحمض ، يمكن أن تتشكل منتجات مختلفة من تقليل حمض الكبريتيك في وقت واحد - SO 2 ، S ، H 2 S:

Zn + 2H 2 SO 4 \ u003d ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S ↓ + 4H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

في البرد ، يقوم حمض الكبريتيك المركز بتخفيض بعض المعادن ، على سبيل المثال ، وبالتالي يتم نقله في خزانات حديدية:

Fe + H 2 SO 4 ≠

يؤكسد حامض الكبريتيك المركز بعض المعادن غير المعدنية (، إلخ) ، ويتحول إلى أكسيد الكبريت (IV) SO 2:

S + 2H 2 SO 4 \ u003d 3SO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 \ u003d 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O

الحصول والاستخدام

في الصناعة ، يتم الحصول على حامض الكبريتيك عن طريق الاتصال. تتم عملية الاستحواذ على ثلاث مراحل:

1. الحصول على SO 2 عن طريق تحميص البيريت:

4 مقاييس 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO2

1. أكسدة SO 2 إلى SO 3 في وجود محفز - أكسيد الفاناديوم (V):

2SO 2 + O 2 \ u003d 2SO 3

1. إذابة SO 3 في حامض الكبريتيك:

H2SO4 + ن SO 3 \ u003d H 2 SO 4 ∙ ن SO 3

يتم نقل الزيت الناتج في خزانات حديدية. يتم الحصول على حمض الكبريتيك بالتركيز المطلوب من زيت الزيتون عن طريق سكبه في الماء. يمكن التعبير عن ذلك في رسم بياني:

H 2 SO 4 ∙ ن SO 3 + H 2 O \ u003d H 2 SO 4

يجد حامض الكبريتيك تطبيقات مختلفة في مختلف مجالات الاقتصاد الوطني. يتم استخدامه لتجفيف الغازات ، في إنتاج الأحماض الأخرى ، لإنتاج الأسمدة والأصباغ المختلفة والأدوية.

أملاح حامض الكبريتيك

معظم الكبريتات قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء (قابل للذوبان بشكل طفيف CaSO4 ، حتى أقل من PbSO4 وغير قابل للذوبان عمليًا BaSO 4). بعض الكبريتات التي تحتوي على ماء التبلور تسمى الزاج:

CuSO 4 ∙ 5H 2 O كبريتات النحاس

FeSO 4 ∙ 7H 2 O كبريتات الحديدوز

تحتوي أملاح حامض الكبريتيك على كل شيء. علاقتهم بالتدفئة خاصة.

كبريتات المعادن النشطة (،) لا تتحلل حتى عند 1000 درجة مئوية ، بينما تتحلل أخرى (النحاس ، والألومنيوم ، والحديد) - عند التسخين الطفيف إلى أكسيد فلز وثاني أكسيد الكبريت 3:

CuSO 4 \ u003d CuO + SO 3

تحميل:

تنزيل الملخص المجاني عن الموضوع: "إنتاج حامض الكبريتيك بطريقة التلامس"

يمكنك تنزيل مقالات عن مواضيع أخرى

* على صورة السجل توجد صورة لكبريتات النحاس