KYSELINA SULFÁMOVÁ: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, SYNTÉZA, POUŽITIE - CHÉMIA - 2025

Sulfamová kyselina je anorganická zlúčenina, ktorú tvorí atóm síry (S) kovalentne spojené jednoduchou väzbou a hydroxylovú skupinu (-OH) a aminoskupinu (-NH ₂ ), a dvojitá väzba dva atómy kyslík (O). Je to biela kryštalická pevná látka. Jeho chemický vzorec je NH ₂ SO ₃ H. To je tiež známe ako kyselina aminosulfonová, kyselina amidosulfónová, kyselina amidosulfuric a kyselina sulfamidic.

Kyselina sulfámová je silná kyselina. Môže reagovať s kovmi, oxidmi a uhličitanmi kovov. Jeho soli sú všeobecne rozpustné vo vode, čo z neho robí dobrý odstraňovač vodného kameňa v technologickom zariadení. Často sa používa v cukrovaroch na čistenie inkrustácií uhličitanov v zariadení na odparovanie.

Štruktúra kyseliny sulfámovej. Benjah-bmm27. Zdroj: Wikipedia Commons.

Kyselina sulfámová redukuje dusitany (NO ₂ ^- ) a táto chemická vlastnosť sa používa v rôznych aplikáciách, napríklad v priemysle farbív a pri analýze dusitanov.

Používa sa pri činení kože a pri bielení buničiny na výrobu papiera. V skutočnosti je to kontaminant potravín, ako sa často vyskytuje v dokumentoch a kartónoch používaných na balenie potravín.

Používa sa tiež pri elektrolytickom vylučovaní kovov ako laboratórny štandard a jedným z jeho derivátov je veľmi účinný herbicíd.

štruktúra

Kyselina sulfámová kryštalizuje vo forme ortorombických dipyramidálnych kryštálov. Vytvára kompaktné hranoly a listy, keď kryštalizuje zo studeného roztoku, ako aj diamantové listy, keď kryštalizuje z horúceho vodného roztoku.

názvoslovie

- Kyselina sulfámová

- Aminosulfónová kyselina

- kyselina amidosulfónová

- kyselina amidosírová

- Kyselina sulfamidová

vlastnosti

Fyzický stav

Biela kryštalická tuhá látka.

Molekulová hmotnosť

97,1 g / mol.

Bod topenia

205 ° C, rozkladá sa pri 209 ° C.

Hustota

2,15 g / cm ³

rozpustnosť

Rozpustný vo vode:

- 12,8% pri 0 ° C

- 17,57% pri 20 ° C

- 22,77% pri 40 ° C

Mierne rozpustný v metanole, mierne rozpustný v acetóne, nerozpustný v éteri.

Voľne rozpustný v dusíkatých zásadách a v organických rozpúšťadlách obsahujúcich dusík.

Nerozpustný v sírouhlíka (CS ₂ ) a tetrachlórmetánu (CCl ₄ ).

pH

0,41 (v 1 N roztoku, to znamená, 1 ekvivalent / 1).

Disociačná konštanta

0,101 pri 25 ° C

Chemické vlastnosti

Je to silná kyselina. Skoro rovnako ako chlorovodíkovej (HCl), dusičnej (HNO ₃ ) a kyselina sírová (H ₂ SO ₄ ) kyseliny .

Vodné roztoky kyseliny sulfámovej sú vysoko ionizované. Jeho pH je nižšie ako roztoky kyseliny mravčej, fosforečnej a šťaveľovej.

Kyselina sulfámová stráca vo vode iba protón, ktorý je viazaný na kyslík. Vodíky viazané na dusík pevne držia pohromade.

Vo vodnom roztoku sa pomaly hydrolyzuje za vzniku kyseliny síran amónny (NH ₄ HSO ₄ ). V suchých podmienkach je stabilný.

Kyselina sulfámová napáda kovy, oxidy kovov a uhličitany a vytvára sulfamáty. Napríklad, s kovovou draslíka (K) vytvára sulfamát draselný (KOSO ₂ NH ₂ ) a vodíka (H ₂ ).

Všetky soli kyseliny sulfámovej sú rozpustné vo vode. Soli vápnika, olova a bária sú na rozdiel od zodpovedajúcich solí kyseliny sírovej veľmi dobre rozpustné vo vode.

Kyselina dusitá (HNO ₂ ) reaguje kvantitatívne s aminoskupinou amidosulfonová kyseliny, uvoľňovať dusík (N ₂ ). Predpokladá sa, že sulfamátový ión v tejto reakcii funguje ako amid, nie amín.

Kyselina sulfámová sa oxiduje chlórom, brómom alebo chlorečnanom draselným, aby sa premenila na kyselinu sírovú. Táto reakcia sa nevyskytuje s inými oxidantmi, ako je kyselina chrómová alebo manganistan draselný.

Nie je kompatibilný (reaguje) so silnými zásadami, chlórom, kyselinou chlórnou, chlórnanmi, kyanidmi a sulfidmi.

Ďalšie vlastnosti

Nie je hygroskopický (to znamená, že neabsorbuje vlhkosť zo vzduchu).

Pri zahrievaní do rozkladu sa uvoľňujú vysoko toxické výpary oxidov síry a chlorovodíka (HCl).

Jeden z jeho derivátov, sulfamát amónny, je spomaľovač horenia.

Je mierne toxický.

syntéza

Sulfamová kyselina sa získa reakciou močoviny CO (NH ₂ ) _2, dymivou kyselinu sírovú, ktorá je, koncentruje sa kyselina sírová (H ₂ SO ₄ ), obsahujúci oxid sírový (SO ₃ ).

To môže tiež byť syntetizované pomocou reakcie kyseliny chlórsulfónová (HClO ₃ Cl) a amoniaku (NH ₃ ).

aplikácia

V priemysle farbív

Kyselina sulfámová sa používa na rýchle a efektívne odstránenie nadbytočných dusitanov pri diazotačných reakciách pri syntéze farbív. Na tento účel je to oveľa praktickejšie ako močovina.

V spracovaní kože

Počas činenia kože poskytuje použitie kyseliny sulfámovej namiesto kyseliny sírovej jemnejšiu a hodvábnejšiu textúru.

Okrem toho, pretože sulfamát vápenatý je rozpustný vo vode, na rozdiel od síranu vápenatého sa môže v procese oddeľovania použiť kyselina sulfámová bez zanechania škvŕn, ktoré sa niekedy vyskytujú na koži, keď sa použije kyselina sírová.

Kožená obuv. Zdroj: Pixabay.

Pri čistení technologického zariadenia

Kyselina sulfámová sa používa ako odvápňovač v kotloch, reaktoroch, potrubiach, chladiacich systémoch a výmenníkoch tepla.

V tomto zariadení je váha tvorená cirkuláciou vody alebo spracovateľských zlúčenín v elektrárňach, chemických závodoch, oceliarňach, papierňach, kompresných staniciach a ďalších priemyselných odvetviach.

Usadeniny šupín alebo tuhých látok môžu byť organické (riasy, bahno, huby) alebo anorganické (oxidy železa, sulfidy železa, uhličitany vápenaté alebo horečnaté, sírany, fosforečnany alebo silikáty).

Kyselina sulfámová je veľmi účinná, keď sa používa na odstránenie vodného kameňa. Môže byť použitý na meď, mosadz, nehrdzavejúcu oceľ, liatinu a pozinkovanú oceľ.

Používa sa vo forme 5 až 10% hmotnostných roztoku. Používa sa najmä v cukrovaroch na čistenie odparovačov vyrobených z liatiny s medenými výmenníkmi tepla.

Odparovacie zariadenie v cukrovare. Autor: Antriksh Kumar. Zdroj: Pixabay

Mal by sa používať pri teplotách nie vyšších ako 50 - 60 ° C. Teploty 70 ° C vedú k tvorbe nerozpustných síranov, ako CaSO ₄ .

Pri použití v kombinácii s chloridom sodným dochádza k synergickému účinku a roztok umožňuje, aby sa oxid železitý pomaly rozpustil. V tomto prípade by sa nemal používať s nehrdzavejúcou oceľou, pretože sa uvoľňuje kyselina chlorovodíková, ktorá môže spôsobiť koróziu v tomto materiáli.

Pri rafinácii kovov

Elektrolytické pokovovanie kovov ako je meď, striebro, kobalt, nikel, zinok, kadmium, železo a olovo môžu byť úspešne vykonané v roztokoch kyseliny sulfámovej. To možno riešiť oveľa ľahšie ako hydrofluorosilicic kyselina (H ₂ SIF ₆ ).

Ako štandardné činidlo v laboratóriu

Vzhľadom na určité vlastnosti kyseliny sulfámovej, ako je: jej pevnosť ako kyselina, jej ľahkosť čistenia rekryštalizáciou vo vode, jej stabilita a nehygroskopicita, bola použitá ako primárny štandard na laboratórnej úrovni. To znamená, že sa používa na kvantitatívne stanovenie alkálií.

Laboratory. PublicDomainPictures. Zdroj: Pixabay

Pri analýze dusitanov

Kvôli ľahkej reakcii s dusitanmi sa na ich stanovenie v roztoku používa kyselina sulfámová.

Pri analýze rozpusteného kyslíka vo vode

Pretože kyselina sulfámová reaguje s dusitanmi vo vode, uvoľňuje sa dusík, stanovenie rozpusteného kyslíka vo vode sa môže vykonať odstránením interferencie spôsobenej dusitanmi.

Pri príprave oxidu dusného

Reaguje sulfamové kyseliny s kyselinou dusičnou generovania oxidu dusného (N ₂ O). Táto reakcia je bezpečnejšia ako reakcia dusičnanu amónneho na získanie tohto plynu.

V poľnohospodárstve

Derivát kyseliny sulfámovej, sulfamát amónny, je pre zvieratá účinným netoxickým herbicídom.

Aplikuje sa rosou na listy druhov, ktoré sa majú odstrániť koncom leta alebo začiatkom jesene, pokiaľ možno vo vlhkom počasí. Keď zlúčenina prechádza z listov ku koreňom, rastlina zomiera.

Aplikácia herbicídnym sprejom. Autor: Zefe Wu. Zdroj: Pixabay

Ďalšou výhodou tejto zlúčeniny je to, že pôdu permanentne nesterilizuje. Určitá časť dusíka zo sulfamátu amónneho bude v budúcej sezóne k dispozícii pre rast rastlín v pôde.

V ohňovzdorných tkaninách

Jeho kompatibilita s celulózou a jej vlastnosti spomaľujúce horenie robia zo síranu amónneho činidlo na získavanie ohňovzdorných tkanín a papiera.

Používa sa 10% hmotnosti tkaniny, ktorej vzhľad a dojem na dotyk zostávajú nezmenené. Tkanina, ktorá sa používa, by sa mala čistiť za sucha, nikdy sa neumývať vodou, aby nedošlo k rozpusteniu sulfamátu.

Je obzvlášť užitočný v divadelných závesoch alebo podobných miestach.

Theater. Autor: MustangJoe Zdroj: Pixabay

V rôznych aplikáciách

Používa sa ako katalyzátor pri niektorých chemických reakciách, napríklad pri príprave močovino-formaldehydových živíc. Je tiež užitočný ako baktericídny a chlórový stabilizátor v bazénoch a ako bielidlo na báze buničiny v celulózkach a papierňach.

Referencie

1. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Kyselina sulfámová. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Williams, DLH (2004) Nitrozácia v dusíkových centrách. V nitrozačných reakciách a chémii oxidu dusnatého. Kapitola 2. Obnovené zo stránky sciusalirect.com
3. Clapp, Leallyn B. (1943). Kyselina sulfámová a jej použitie. Chem. Educ. 1943, 20, 4, 189. Získané z pubs.acs.org
4. McDonald, James. (2003). Kyselina sulfámová. Získané z veoliawatertech.com
5. Sastri, VS (2010). Riadenie a kontrola korózie. V Shreirovej korózii. Obnovené zo stránky sciusalirect.com
6. Pratima Bajpai. (2018). Rôzne témy. V Biermannovej príručke pre celulózu a papier. Tretia edícia. Obnovené zo stránky sciusalirect.com