נוסחת תחמוצת גופרית 4. תכונות כימיות של תרכובות גופרית

דו תחמוצת הגופרית הוא גז חסר צבע בעל ריח חריף. למולקולה יש צורה זוויתית.

• נקודת התכה - -75.46 מעלות צלזיוס,
• נקודת רתיחה - -10.6 מעלות צלזיוס,
• צפיפות גז - 2.92655 גרם/ליטר.

מתנזל בקלות לנוזל חסר צבע ונייד בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס ובלחץ של כ-0.5 מגפ"ס.

עבור צורה נוזלית, הצפיפות היא 1.4619 גרם / ס"מ 3 (ב-10 מעלות צלזיוס).

גופרית דו חמצנית מוצקה - גבישים חסרי צבע, סינגוניה מעוינת.

דו תחמוצת הגופרית מתנתקת באופן ניכר רק בכ-2800 מעלות צלזיוס.

הפירוק של דו-חמצני גופרית נוזלי ממשיך לפי התכנית:

2SO 2 ↔ SO 2+ + SO 3 2-

מודל תלת מימד של מולקולה

המסיסות של דו תחמוצת הגופרית במים תלויה בטמפרטורה:

• ב-0 מעלות צלזיוס, 22.8 גרם של דו תחמוצת הגופרית מתמוססים ב-100 גרם מים,
• ב-20 מעלות צלזיוס - 11.5 גרם,
• ב-90 מעלות צלזיוס - 2.1 גרם.

תמיסה מימית של דו תחמוצת הגופרית היא חומצה גופרתית H 2 SO 3.

דו תחמוצת הגופרית מסיס באתנול, H 2 SO 4, oleum, CH 3 COOH. דו חמצני גופרית נוזלי מעורבב בכל יחס עם SO 3. CHCl 3, CS 2, דיאתיל אתר.

גופרית דו חמצנית נוזלית ממיסה כלורידים. יודי מתכת ותיוציאנטים אינם מתמוססים.

מלחים מומסים בגופרית דו חמצנית נוזלית מתנתקים.

ניתן להפחית גופרית דו חמצנית לגופרית ולחמצן לתרכובות גופרית משושה.

דו תחמוצת הגופרית היא רעילה. בריכוז של 0.03-0.05 מ"ג/ליטר, הוא מגרה את הריריות, איברי הנשימה והעיניים.

השיטה התעשייתית העיקרית להפקת דו תחמוצת הגופרית היא מגופרית פיריט FeS 2 על ידי שריפתו ועיבוד נוסף עם H 2 SO 4 קר חלש.

בנוסף, ניתן להשיג גופרית דו חמצנית על ידי שריפת גופרית וכן תוצר לוואי של קליית עפרות נחושת ואבץ גופרתי.

גופרית גופרית זמינה לצמחים רק לאחר המעבר לצורת הסולפט. רוב הגופרית קיימת בקרקע כחלק מתרכובות אורגניות שאינן נספגות בצמחים. רק לאחר מינרליזציה של חומרים אורגניים ומעבר של גופרית לצורת סולפט, גופרית אורגנית הופכת זמינה לצמחים.

התעשייה הכימית אינה מייצרת דשנים עם גופרית דו חמצנית כמרכיב הפעיל העיקרי. עם זאת, הוא נמצא כטומאה בדשנים רבים. אלה כוללים פוספוגבס, סופר-פוספט פשוט, אמוניום גופרתי, אשלגן גופרתי, אשלגן מגנזיה, גבס, אפר פצלי שמן, זבל, כבול ועוד רבים אחרים.

ספיגת גופרית דו חמצנית על ידי צמחים

גופרית נכנסת לצמחים דרך השורשים בצורה SO 4 2- ועלים בצורה של דו תחמוצת הגופרית. יחד עם זאת, ספיגת הגופרית מהאטמוספרה מספקת עד 80% מהצורך של הצמח ליסוד זה. בהקשר זה, ליד מרכזי תעשייה, שבהם האטמוספירה עשירה בגופרית דו חמצנית, הצמחים מצוידים היטב בגופרית. באזורים מרוחקים מצטמצמת מאוד כמות הגופרית הדו-חמצנית במשקעים ובאטמוספרה, והזנת צמחים עם גופרית תלויה בנוכחותו בקרקע.

תחמוצת גופרית (גופרית דו חמצנית, גופרית דו חמצנית, גופרית דו חמצנית) היא גז חסר צבע שבתנאים רגילים יש לו ריח אופייני חד (בדומה לריח של גפרור מואר). הוא מתנזל בלחץ בטמפרטורת החדר. דו תחמוצת הגופרית מסיס במים ויוצר חומצה גופרתית לא יציבה. כמו כן, חומר זה מסיס בחומצה גופרתית ובאתנול. זהו אחד המרכיבים העיקריים המרכיבים גזים געשיים.

דו תחמוצת הגופרית

השגת SO2 - דו תחמוצת הגופרית - מורכבת מבחינה תעשייתית משריפת גופרית או קליית סולפידים (בעיקר משתמשים בפיריט).

4FeS2 (פיריט) + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (דו תחמוצת הגופרית).

במעבדה ניתן להשיג דו תחמוצת הגופרית על ידי פעולת חומצות חזקות על הידרוסולפיטים וסולפיטים. במקרה זה, החומצה הגופרתית המתקבלת מתפרקת מיד למים ולדו תחמוצת הגופרית. לדוגמה:

Na2SO3 + H2SO4 (חומצה גופרתית) = Na2SO4 + H2SO3 (חומצה גופרתית).
H2SO3 (חומצה גופריתית) = H2O (מים) + SO2 (גז גופרתי).

הדרך השלישית להשיג דו תחמוצת הגופרית היא ההשפעה של חומצה גופרתית מרוכזת בחימום על מתכות נמוכות פעילות. לדוגמה: Cu (נחושת) + 2H2SO4 (חומצה גופרתית) = CuSO4 (סולפט נחושת) + SO2 (דו תחמוצת הגופרית) + 2H2O (מים).

תכונות כימיות של דו תחמוצת הגופרית

הנוסחה לגופרית דו חמצנית היא SO3. חומר זה שייך לתחמוצות חומציות.

1. דו תחמוצת הגופרית מתמוססת במים ליצירת חומצה גופרתית. בתנאים רגילים, תגובה זו הפיכה.

SO2 (דו תחמוצת הגופרית) + H2O (מים) = H2SO3 (חומצה גופרתית).

2. עם אלקליות, דו תחמוצת הגופרית יוצרת סולפיטים. לדוגמה: 2NaOH (נתרן הידרוקסיד) + SO2 (דו תחמוצת הגופרית) = Na2SO3 (נתרן גופרתי) + H2O (מים).

3. הפעילות הכימית של דו תחמוצת הגופרית גבוהה למדי. תכונות ההפחתה הבולטות ביותר של דו תחמוצת הגופרית. בתגובות כאלה, מצב החמצון של הגופרית עולה. לדוגמה: 1) SO2 (דו תחמוצת הגופרית) + Br2 (ברום) + 2H2O (מים) = H2SO4 (חומצה גופרתית) + 2HBr (מימן ברומיד); 2) 2SO2 (דו תחמוצת הגופרית) + O2 (חמצן) = 2SO3 (סולפיט); 3) 5SO2 (דו תחמוצת הגופרית) + 2KMnO4 (אשלגן פרמנגנט) + 2H2O (מים) = 2H2SO4 (חומצה גופרתית) + 2MnSO4 (מנגן גופרתי) + K2SO4 (אשלגן גופרתי).

התגובה האחרונה היא דוגמה לתגובה איכותית ל-SO2 ו-SO3. מתרחש שינוי צבע סגול).

4. בנוכחות חומרים מפחיתים חזקים, דו תחמוצת הגופרית יכולה להפגין תכונות מחמצנות. לדוגמה, על מנת להפיק גופרית מגזי פסולת בתעשייה המתכתית, נעשה שימוש בהפחתת דו תחמוצת הגופרית עם פחמן חד חמצני (CO): SO2 (גופרית דו חמצנית) + 2CO (פחמן חד חמצני) = 2CO2 + S (גופרית).

כמו כן, תכונות החמצון של חומר זה משמשות על מנת לקבל חומצה זרחתית: PH3 (פוספין) + SO2 (גז גופרתי) = ​​H3PO2 (חומצה זרחתית) + S (גופרית).

היכן משתמשים בדו תחמוצת הגופרית?

גופרית דו חמצנית משמשת בעיקר לייצור חומצה גופרתית. הוא משמש גם בייצור משקאות דלי אלכוהול (יין ומשקאות אחרים מקטגוריית המחיר הבינוני). בשל תכונתו של גז זה להרוג מיקרואורגניזמים שונים, מחסנים וחנויות ירקות עוברים בו חיטוי. בנוסף, תחמוצת הגופרית משמשת להלבנת צמר, משי, קש (אלה חומרים שלא ניתן להלבין עם כלור). במעבדות, גופרית דו חמצנית משמשת כממס ועל מנת להשיג מלחים שונים של חומצה גופרתית.

השפעה פיזיולוגית

לגופרית דו חמצנית תכונות רעילות חזקות. תסמינים של הרעלה הם שיעול, נזלת, צרידות קול, טעם מוזר בפה, כאב גרון חמור. שאיפת גופרית דו חמצנית בריכוז גבוה גורמת לקושי בבליעה וחנק, הפרעות דיבור, בחילות והקאות ועלולה להתפתח בצקת ריאות חריפה.

MAC עבור גז חמוץ:
- בתוך הבית - 10 מ"ג/מ"ר;
- מקסימום יומי ממוצע חד פעמי באוויר אטמוספרי - 0.05 מ"ג/מ"ר.

הרגישות לגופרית דו חמצנית משתנה בין פרטים, צמחים ובעלי חיים. למשל, בין עצים אלון וליבנה הם העמידים ביותר, ואשוח ואורן הכי פחות עמידים.

מצב החמצון +4 לגופרית די יציב ומתבטא ב-SHal 4 tetrahalides, SOHal 2 oxodihalides, SO 2 דו-חמצני, והאניונים המקבילים להם. נכיר את התכונות של דו תחמוצת הגופרית והחומצה הגופרתית.

1.11.1. תחמוצת גופרית (IV) מבנה מולקולת so2

המבנה של מולקולת SO 2 דומה למבנה של מולקולת האוזון. אטום הגופרית נמצא במצב של הכלאה sp 2, צורת האורביטלים היא משולש רגיל, צורת המולקולה זוויתית. לאטום הגופרית יש זוג אלקטרונים לא משותף. אורך הקשר S-O הוא 0.143 ננומטר, זווית הקשר היא 119.5 מעלות.

המבנה מתאים למבני התהודה הבאים:

בניגוד לאוזון, ריבוי הקשר S–O הוא 2, כלומר, מבנה התהודה הראשון תורם את התרומה העיקרית. המולקולה מאופיינת ביציבות תרמית גבוהה.

תכונות גשמיות

בתנאים רגילים, גופרית דו חמצנית או גופרית דו חמצנית היא גז חסר צבע בעל ריח מחנק חריף, נקודת התכה -75 מעלות צלזיוס, נקודת רתיחה -10 מעלות צלזיוס. בוא נתמוסס היטב במים, ב-20 מעלות בנפח מים 40 נפחים של דו תחמוצת הגופרית מומסים. גז רעיל.

תכונות כימיות של תחמוצת גופרית (IV)

דו תחמוצת הגופרית היא מאוד תגובתית. דו תחמוצת הגופרית היא תחמוצת חומצה. זה די מסיס במים עם היווצרות של הידרטים. הוא גם יוצר אינטראקציה חלקית עם מים, ויוצר חומצה גופרתית חלשה, שאינה מבודדת בנפרד:

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

כתוצאה מהדיסוציאציה נוצרים פרוטונים ולכן לתמיסה יש סביבה חומצית.

כאשר גז גופרית דו חמצני מועבר דרך תמיסת נתרן הידרוקסיד, נוצר נתרן סולפיט. נתרן גופרתי מגיב עם עודף דו תחמוצת הגופרית ליצירת סודיום הידרוסולפיט:

2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O;

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

דו-תחמוצת הגופרית מתאפיינת בדואליות חיזור, למשל, זה, מראה תכונות מפחיתות, משנה צבע מי ברום:

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

ותמיסת אשלגן פרמנגנט:

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

מחומצן על ידי חמצן לאנהידריד גופרתי:

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

הוא מפגין תכונות חמצון בעת ​​אינטראקציה עם חומרים מפחיתים חזקים, למשל:

SO 2 + 2CO \u003d S + 2CO 2 (ב-500 מעלות צלזיוס, בנוכחות Al 2 O 3);

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

ייצור של תחמוצת גופרית (IV)

שריפת גופרית באוויר

S + O 2 \u003d SO 2.

חמצון גופרתי

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

הפעולה של חומצות חזקות על מתכת סולפיטים

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

1.11.2. חומצה גופרתית ומלחיה

כאשר גופרית דו-חמצנית מומסת במים, נוצרת חומצה גופרתית חלשה, עיקר ה-SO 2 המומס הוא בצורה של צורה hydrated של SO 2 H 2 O, הידרט גבישי משתחרר גם עם הקירור, רק חלק קטן של מולקולות החומצה הגופרית מתפרקות ליוני סולפיט והידרוסולפיט. במצב חופשי, החומצה אינה מבודדת.

בהיותו די-בסיסי, הוא יוצר שני סוגים של מלחים: בינוני - סולפיטים וחומצי - הידרוסולפיטים. רק סולפיטים מתכת אלקליים והידרוסולפיטים של מתכות אלקליות ואדמה אלקליות מתמוססים במים.

לגופרית דו חמצנית מבנה מולקולרי דומה לאוזון. אטום הגופרית במרכז המולקולה קשור לשני אטומי חמצן. תוצר גזי זה של חמצון גופרית הוא חסר צבע, פולט ריח חריף, מתעבה בקלות לנוזל שקוף בתנאים משתנים. החומר מסיס מאוד במים, בעל תכונות חיטוי. SO 2 מתקבל בכמויות גדולות בתעשייה הכימית, כלומר במחזור של ייצור חומצה גופרתית. הגז נמצא בשימוש נרחב לעיבוד מוצרי חקלאות ומזון, הלבנת בדים בתעשיית הטקסטיל.

שמות שיטתיים וטריוויאליים של חומרים

יש צורך להבין את מגוון המונחים הקשורים לאותו תרכובת. השם הרשמי של התרכובת שהרכבה הכימי משקף את הנוסחה SO 2 הוא גופרית דו חמצנית. IUPAC ממליצה להשתמש במונח זה ובמקבילה האנגלית שלו, Sulfur dioxide. ספרי לימוד לבתי ספר ואוניברסיטאות מזכירים לעתים קרובות שם אחר - תחמוצת גופרית (IV). הספרה הרומית בסוגריים מציינת את הערכיות של אטום S. החמצן בתחמוצת זה הוא דו ערכי ומספר החמצון של גופרית הוא +4. הספרות הטכנית משתמשת במונחים מיושנים כמו דו תחמוצת הגופרית, אנהידריד גופרתי (תוצר ההתייבשות שלו).

הרכב ותכונות של המבנה המולקולרי של SO 2

מולקולת SO 2 נוצרת על ידי אטום גופרית אחד ושני אטומי חמצן. יש זווית של 120 מעלות בין קשרים קוולנטיים. באטום הגופרית מתרחשת הכלאה של sp2 - העננים של s אחד ושני אלקטרונים p מיושרים בצורתם ובאנרגיה. הם מעורבים ביצירת קשר קוולנטי בין גופרית וחמצן. בזוג O–S, המרחק בין האטומים הוא 0.143 ננומטר. חמצן הוא אלקטרונילי יותר מגופרית, מה שאומר שזוגות האלקטרונים המחוברים נעים מהמרכז לפינות החיצוניות. גם המולקולה כולה מקוטבת, הקוטב השלילי הוא אטומי O, החיובי הוא אטום S.

כמה פרמטרים פיזיים של דו תחמוצת הגופרית

תחמוצת גופרית מרובעת, בתנאי סביבה רגילים, שומרת על מצב צבירה גזי. הנוסחה עבור דו תחמוצת הגופרית מאפשרת לך לקבוע את המסה המולקולרית והמולארית היחסית שלה: מר (SO 2) \u003d 64.066, M \u003d 64.066 גרם / מול (ניתן לעגל כלפי מעלה עד 64 גרם / מול). גז זה כבד כמעט פי 2.3 מאוויר (M(אוויר) = 29 גרם/מול). לדוקסיד יש ריח ספציפי חד של גופרית בוערת, שקשה לבלבל עם כל ריח אחר. זה לא נעים, מגרה את הריריות של העיניים, גורם לשיעול. אבל תחמוצת הגופרית (IV) אינה רעילה כמו מימן גופרתי.

תחת לחץ בטמפרטורת החדר, גופרית דו חמצנית גז נוזלית. בטמפרטורות נמוכות, החומר נמצא במצב מוצק, נמס ב -72 ... -75.5 מעלות צלזיוס. עם עלייה נוספת בטמפרטורה, נוזל מופיע, וב-10.1 מעלות צלזיוס, שוב נוצר גז. מולקולות SO 2 יציבות תרמית, פירוק לגופרית אטומית וחמצן מולקולרי מתרחש בטמפרטורות גבוהות מאוד (כ-2800 ºС).

מסיסות ואינטראקציה עם מים

דו תחמוצת הגופרית, כאשר היא מומסת במים, מקיימת איתה אינטראקציה חלקית ליצירת חומצה גופרתית חלשה מאוד. בזמן הקבלה, הוא מתפרק מיד לאנהידריד ומים: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. למעשה, אין זו חומצה גופרתית שנמצאת בתמיסה, אלא מולקולות SO 2 הלחות. דו חמצני גזי יוצר אינטראקציה טובה יותר עם מים קרירים, מסיסותו יורדת עם עליית הטמפרטורה. בתנאים רגילים, הוא יכול להתמוסס בנפח 1 של מים עד 40 נפחים של גז.

דו תחמוצת הגופרית בטבע

כמויות משמעותיות של דו תחמוצת הגופרית משתחררים עם גזים וולקניים ולבה במהלך התפרצויות. פעילויות אנושיות רבות מגדילות גם את ריכוז SO 2 באטמוספרה.

דו תחמוצת הגופרית מסופקת לאוויר על ידי מפעלים מתכתיים, שבהם גזי הפליטה אינם נלכדים במהלך צליית העפרות. סוגים רבים של דלקים מאובנים מכילים גופרית, כתוצאה מכך משתחררות לאוויר האטמוספרי כמויות משמעותיות של דו תחמוצת הגופרית בעת שריפה של פחם, נפט, גז והדלק המתקבל מהם. דו תחמוצת הגופרית הופכת רעילה לבני אדם בריכוזים באוויר מעל 0.03%. אדם מתחיל קוצר נשימה, ייתכנו תופעות הדומות ברונכיטיס ודלקת ריאות. ריכוז גבוה מאוד של דו תחמוצת הגופרית באטמוספרה עלול להוביל להרעלה חמורה או למוות.

גופרית דו חמצנית - ייצור במעבדה ובתעשייה

שיטות מעבדה:

1. כאשר שורפים גופרית בבקבוק עם חמצן או אוויר, דו חמצני מתקבל על פי הנוסחה: S + O 2 \u003d SO 2.
2. אתה יכול לפעול על המלחים של חומצה גופרתית עם חומצות אנאורגניות חזקות יותר, עדיף לקחת הידרוכלורי, אבל אתה יכול לדלל גופרית:

• Na 2 SO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 SO 3;
• Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (הבדל) \u003d Na 2 SO 4 + H 2 SO 3;
• H 2 SO 3 \u003d H 2 O + SO 2.

3. כאשר נחושת מקיימת אינטראקציה עם חומצה גופרתית מרוכזת, לא משתחרר מימן, אלא דו תחמוצת הגופרית:

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

שיטות מודרניות לייצור תעשייתי של דו תחמוצת הגופרית:

1. חמצון של גופרית טבעית במהלך שריפתה בתנורים מיוחדים: S + O 2 = SO 2.
2. קלייית פיריט ברזל (פיריט).

תכונות כימיות בסיסיות של דו תחמוצת הגופרית

דו תחמוצת הגופרית היא תרכובת פעילה מבחינה כימית. בתהליכי חיזור, חומר זה פועל לעתים קרובות כחומר מפחית. לדוגמה, כאשר ברום מולקולרי יוצר אינטראקציה עם דו תחמוצת הגופרית, תוצרי התגובה הם חומצה גופרתית ומימן ברומיד. תכונות החמצון של SO 2 באות לידי ביטוי אם גז זה מועבר דרך מי מימן גופרתי. כתוצאה מכך, גופרית משתחררת, מתרחש חימצון עצמי-ריפוי עצמי: SO 2 + 2H 2 S \u003d 3S + 2H 2 O.

גופרית דו חמצנית מציגה תכונות חומציות. זה מתאים לאחת החומצות החלשות והבלתי יציבות ביותר - גופריתית. תרכובת זו אינה קיימת בצורתה הטהורה; ניתן לזהות את התכונות החומציות של תמיסת גופרית דו חמצנית באמצעות אינדיקטורים (לקמוס הופך לוורוד). חומצה גופרתית נותנת מלחים בינוניים - סולפיטים וחומציים - הידרוסולפיטים. ביניהם יש תרכובות יציבות.

תהליך החמצון של גופרית בדו-חמצני למצב משושה באנhydride גופרית הוא קטליטי. החומר המתקבל מתמוסס במים במרץ, מגיב עם מולקולות H 2 O. התגובה היא אקסותרמית, נוצרת חומצה גופרתית, או ליתר דיוק, צורתה הלחות.

שימוש מעשי בגז חמוץ

לתהליך העיקרי לייצור תעשייתי של חומצה גופרתית, הדורש יסוד דו חמצני, יש ארבעה שלבים:

1. השגת גופרית דו חמצנית על ידי שריפת גופרית בתנורים מיוחדים.
2. טיהור של דו-תחמוצת הגופרית שנוצרה מכל מיני זיהומים.
3. חמצון נוסף לגופרית משושה בנוכחות זרז.
4. ספיגת גופרית טריאוקסיד במים.

בעבר, כמעט כל הגופרית הדו-חמצנית הדרושה לייצור מסחרי של חומצה גופרתית הגיעה מקלייה של פיריט כתוצר לוואי של ייצור פלדה. סוגים חדשים של עיבוד של חומרי גלם מתכות משתמשים פחות בעירת עפרות. לכן, הגופרית הטבעית הפכה בשנים האחרונות לחומר המוצא העיקרי לייצור חומצה גופרתית. עתודות עולמיות משמעותיות של חומר גלם זה, הזמינות שלו מאפשרת לארגן עיבוד בקנה מידה גדול.

דו תחמוצת הגופרית נמצא בשימוש נרחב לא רק בתעשייה הכימית, אלא גם במגזרים אחרים של הכלכלה. מפעלי טקסטיל משתמשים בחומר זה ובתוצרי האינטראקציה הכימית שלו כדי להלבין בדי משי ובדי צמר. זהו אחד מסוגי ההלבנה נטולת כלור, שבה הסיבים אינם נהרסים.

לגופרית דו חמצנית תכונות חיטוי מצוינות, המשמשות במאבק נגד פטריות וחיידקים. דו תחמוצת הגופרית משמשת לחיטוי מחסנים חקלאיים, חביות יין ומרתפים. SO 2 משמש בתעשיית המזון כחומר משמר ואנטיבקטריאלי. מוסיפים אותו לסירופים, משרים בו פירות טריים. סולפיטיזציה
מיץ סלק סוכר מחליש ומחטא חומרי גלם. רסק ומיצי ירקות משומרים מכילים גם גופרית דו חמצנית כנוגד חמצון וחומר משמר.

בתהליכי חיזור, דו תחמוצת הגופרית יכולה להיות גם חומר מחמצן וגם גורם מפחית מכיוון שלאטום בתרכובת זו יש מצב חמצון ביניים של +4.

כיצד מגיב חומר החמצון SO 2 עם חומרים מפחיתים חזקים יותר, למשל עם:

SO 2 + 2H 2 S \u003d 3S ↓ + 2H 2 O

כיצד מגיב החומר המפחית SO 2 עם חומרי חמצון חזקים יותר, למשל עם בנוכחות זרז, עם וכו':

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

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

קַבָּלָה

1) דו תחמוצת הגופרית נוצרת במהלך הבעירה של גופרית:

2) בתעשייה, הוא מתקבל על ידי שריפת פיריט:

3) במעבדה ניתן להשיג דו תחמוצת הגופרית:

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

יישום

גופרית דו חמצנית נמצאת בשימוש נרחב בתעשיית הטקסטיל להלבנת מוצרים שונים. בנוסף, הוא משמש בחקלאות להשמדת מיקרואורגניזמים מזיקים בחממות ובמרתפים. בכמויות גדולות, SO 2 משמש לייצור חומצה גופרתית.

תחמוצת גופרית (VI) – כך 3 (אנהידריד גופרית)

אנהידריד גופרית SO 3 הוא נוזל חסר צבע, אשר בטמפרטורות מתחת ל-17 מעלות צלזיוס הופך למסה גבישית לבנה. הוא סופג לחות טוב מאוד (היגרוסקופי).

תכונות כימיות

תכונות חומצה-בסיס

אופן אינטראקציה של אנהידריד גופרתית חומצת תחמוצת טיפוסית:

SO 3 + CaO = CaSO 4

ג) עם מים:

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

תכונה מיוחדת של SO 3 היא יכולתו להתמוסס היטב בחומצה גופרתית. תמיסה של SO 3 בחומצה גופרתית נקראת אולאום.

היווצרות אולאום: H 2 SO 4 + נ SO 3 \u003d H 2 SO 4 ∙ נ SO 3

תכונות חיזור

תחמוצת גופרית (VI) מאופיינת בתכונות חמצון חזקות (בדרך כלל מופחתת ל-SO 2):

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

קבלת ושימוש

אנהידריד גופרית נוצר במהלך החמצון של דו תחמוצת הגופרית:

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

בצורתו הטהורה, לאנהידריד גופרית אין ערך מעשי. הוא מתקבל כתוצר ביניים בייצור חומצה גופרתית.

H2SO4

אזכור של חומצה גופרתית נמצא לראשונה בקרב אלכימאים ערבים ואירופים. זה הושג על ידי סידוד ברזל סולפט (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) באוויר: 2FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 או תערובת עם: 6KNO 3 + 5S \u003d 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2, והאדים שנפלטו של אנהידריד גופרית התעבו. סופגים לחות, הם הפכו לאוליאום. בהתאם לשיטת ההכנה, H 2 SO 4 נקרא שמן ויטריול או שמן גופרית. בשנת 1595, האלכימאי אנדראס ליבביוס קבע את זהותם של שני החומרים.

במשך זמן רב, שמן ויטריול לא היה בשימוש נרחב. העניין בו גדל מאוד לאחר המאה ה-18. התגלה אינדיגו קרמין, צבע כחול יציב. המפעל הראשון לייצור חומצה גופרתית נוסד ליד לונדון בשנת 1736. התהליך בוצע בתאי עופרת, שבתחתיתם נשפכו מים. תערובת מותכת של מלפטר עם גופרית נשרפה בחלק העליון של החדר, ואז הוחדר אוויר לשם. ההליך חזר על עצמו עד שנוצרה חומצה בריכוז הנדרש בתחתית המיכל.

במאה ה 19 השיטה שופרה: במקום סלטפטר, נעשה שימוש בחומצה חנקתית (היא נותנת כשהיא מתפרקת בתא). להחזרת גזים חנקניים למערכת תוכננו מגדלים מיוחדים שהעניקו את השם לכל התהליך - תהליך המגדל. מפעלים הפועלים בשיטת המגדל קיימים עד היום.

חומצה גופרתית היא נוזל שמן כבד, חסר צבע וריח, היגרוסקופי; מתמוסס היטב במים. כאשר חומצה גופרתית מרוכזת מומסת במים, משתחררת כמות גדולה של חום, ולכן יש לשפוך אותה בזהירות למים (ולא להיפך!) ולערבב את התמיסה.

תמיסה של חומצה גופרתית במים עם תכולת H2SO4 של פחות מ-70% נקראת בדרך כלל חומצה גופרתית מדוללת, ותמיסה של יותר מ-70% נקראת חומצה גופרתית מרוכזת.

תכונות כימיות

תכונות חומצה-בסיס

חומצה גופרתית מדוללת מציגה את כל התכונות האופייניות של חומצות חזקות. היא מגיבה:

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

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

תהליך האינטראקציה של יוני Ba 2+ עם יוני סולפט SO 4 2+ מוביל ליצירת משקע לבן בלתי מסיס BaSO 4. זֶה תגובה איכותית ליון סולפט.

תכונות חיזור

ב-H 2 SO 4 מדולל, יוני H + הם חומרי חמצון, וב-H 2 SO 4 מרוכז יוני סולפט הם SO 4 2+. יוני SO 4 2+ הם חומרי חמצון חזקים יותר מאשר יוני H + (ראה תרשים).

IN חומצה גופרתית מדוללתממיסים מתכות שנמצאות בסדרת המתחים האלקטרוכימית למימן. במקרה זה, סולפטים מתכת נוצרים ומשתחררים:

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

מתכות שנמצאות בסדרת המתחים האלקטרוכימית לאחר מימן אינן מגיבות עם חומצה גופרתית מדוללת:

Cu + H 2 SO 4 ≠

חומצה גופרתית מרוכזתהוא חומר מחמצן חזק, במיוחד כאשר הוא מחומם. זה מחמצן הרבה, וכמה חומרים אורגניים.

כאשר חומצה גופרתית מרוכזת מקיימת אינטראקציה עם מתכות שנמצאות בסדרת המתחים האלקטרוכימית לאחר מימן (Cu, Ag, Hg), נוצרים סולפטים מתכתיים, כמו גם תוצר ההפחתה של חומצה גופרתית - SO 2.

תגובה של חומצה גופרתית עם אבץ

עם מתכות פעילות יותר (Zn, Al, Mg), ניתן להפחית חומצה גופרתית מרוכזת לחינם. לדוגמה, כאשר חומצה גופרתית מקיימת אינטראקציה עם, בהתאם לריכוז החומצה, יכולים להיווצר בו זמנית מוצרים שונים של הפחתת חומצה גופרתית - 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

בקור, חומצה גופרתית מרוכזת פסיבית מתכות מסוימות, למשל, ולכן היא מועברת במיכלי ברזל:

Fe + H 2 SO 4 ≠

חומצה גופריתית מרוכזת מחמצנת חלק לא-מתכות (וכו'), ומשחזרת לתחמוצת גופרית (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

קבלת ושימוש

בתעשייה, חומצה גופרתית מתקבלת במגע. תהליך הרכישה מתבצע בשלושה שלבים:

1. השגת SO 2 על ידי צליית פיריט:

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

1. חמצון של SO 2 ל-SO 3 בנוכחות זרז - תחמוצת ונדיום (V):

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

1. פירוק SO 3 בחומצה גופרתית:

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

האולאום המתקבל מועבר במיכלי ברזל. חומצה גופרתית בריכוז הנדרש מתקבלת מהאולאום על ידי שפיכתה למים. זה יכול לבוא לידי ביטוי בתרשים:

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

חומצה גופרתית מוצאת יישומים שונים בתחומים שונים של הכלכלה הלאומית. הוא משמש לייבוש גזים, לייצור חומצות אחרות, לייצור דשנים, צבעים שונים ותרופות.

מלחים של חומצה גופרתית

רוב הסולפטים מסיסים מאוד במים (CaSO 4 מסיס מעט, אפילו פחות PbSO 4 ו-BaSO 4 כמעט בלתי מסיס). כמה סולפטים המכילים מים של התגבשות נקראים ויטריול:

CuSO 4 ∙ 5H 2 O גופרת נחושת

FeSO 4 ∙ 7H 2 O סולפט ברזל

למלחים של חומצה גופרתית יש הכל. היחס שלהם לחימום מיוחד.

סולפטים של מתכות פעילות (, ) אינן מתפרקות אפילו ב-1000 מעלות צלזיוס, בעוד שאחרות (Cu, Al, Fe) - מתפרקות בחימום קל לתחמוצת מתכת ו-SO 3:

CuSO 4 \u003d CuO + SO 3

הורד:

הורד בחינם תקציר על הנושא: "ייצור חומצה גופרתית בשיטת מגע"

ניתן להוריד מאמרים בנושאים אחרים

*בתמונה של הרשומה צילום של גופרת נחושת