OXID SIRIČITÝ (SO2): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE, RIZIKÁ - CHÉMIA - 2025

Oxid siričitý je plynný anorganická zlúčenina obsahujúca síru (S) a kyslík (O), a jeho chemický vzorec SO ₂ . Je to bezfarebný plyn s dráždivým a dusivým zápachom. Okrem toho je rozpustný vo vode a tvorí kyslé roztoky. Sopky ho počas erupcií vytlačia do atmosféry.

Je súčasťou biologického a geochemického cyklu síry, ale vo veľkých množstvách sa vyrába určitými ľudskými činnosťami, ako je rafinácia ropy a spaľovanie fosílnych palív (napríklad uhlie alebo nafta).

Oxid siričitý SO ₂ emitovaného sopiek počas erupcie. Brocken Inaglory. Zdroj: Wikimedia Commons.

SO ₂ je redukčné činidlo, ktoré umožňuje papierovina zostáva biely po bielení s inými zlúčeninami. Slúži tiež na odstránenie stôp chlóru vo vode, ktorá bola ošetrená touto chemikáliou.

Používa sa na konzerváciu niektorých druhov potravín, na dezinfekciu nádob, v ktorých sa vyrába kvasenie hroznovej šťavy na výrobu vína alebo jačmeňa na výrobu piva.

Používa sa tiež ako fungicíd v poľnohospodárstve, na získanie kyseliny sírovej, ako rozpúšťadla a ako medziprodukt pri chemických reakciách.

SO ₂ prítomné v atmosfére je škodlivé pre mnoho rastlín, vo vode ovplyvňuje rýb, a to je tiež jeden z tých, zodpovedné za "kyslého dažďa", ktorý koroduje materiály vytvorené ľuďmi.

štruktúra

Molekula oxidu siričitého je symetrická a tvorí uhol. Uhol je vzhľadom na to, že SO ₂ má voľný elektrónový pár, to znamená, že elektróny, ktoré netvoria väzbu s akýkoľvek atóm, ale zadarmo.

Lewisova štruktúra oxidu siričitého, kde je pozorovaný jeho uhlový tvar a pár voľných elektrónov. WhittleMario. Zdroj: Wikimedia Commons.

názvoslovie

- Oxid siričitý

- Anhydrid síry

- Oxid siričitý.

vlastnosti

Fyzický stav

Bezfarebný plyn.

Molekulová hmotnosť

64,07 g / mol

Bod topenia

-75,5 ° C

Bod varu

-10,05 ° C

Hustota

Plyn: 2,26 pri 0 ° C (vzhľadom na vzduch, to znamená, hustota vzduchu = 1). To znamená, že je ťažšie ako vzduch.

Kvapalina: 1,4 až -10 ° C (vzhľadom na vodu, to znamená, hustota vody = 1).

rozpustnosť

Rozpustný vo vode: 17,7% pri 0 ° C; 11,9% pri 15 ° C; 8,5% pri 25 ° C; 6,4% pri 35 ° C

Rozpustný v etanole, dietyléteri, acetóne a chloroforme. Je menej rozpustný v nepolárnych rozpúšťadlách.

pH

Vodný SO ₂ riešenia sú kyslé.

Chemické vlastnosti

SO ₂ je silný redukčné a oxidačné činidlo. V prítomnosti vzduchu a katalyzátora oxiduje SO ₃ .

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

Osamelé páry elektrónov niekedy spôsobujú, že sa správa ako Lewisova báza, inými slovami, môže reagovať so zlúčeninami, v ktorých je atóm, ktorý nemá elektróny.

Ak SO ₂ je vo forme plynu a suchý, to nenarušuje železo, oceľ, meď-zliatiny niklu, alebo nikel-chróm-železo. Ak je však v tekutom alebo mokrom stave, spôsobuje tieto kovy koróziu.

Kvapalný SO ₂ s 0,2% vody alebo viac vytvára silnú koróziu na železo, mosadz a meď. Je korozívna pre hliník.

Ak je tekutý, môže tiež napadnúť niektoré plasty, gumy a povlaky.

Vodné roztoky SO

SO ₂ , je veľmi rozpustný vo vode. Malo sa za to po dlhú dobu, že vo vode sa tvoria kyseliny siričitej H ₂ SO ₃ , ale existencia tejto kyseliny nebola preukázaná.

V roztokoch SO ₂ vo vode sa vyskytujú tieto rovnováhy:

SO ₂ + H ₂ O ⇔ SO ₂ .H ₂ O

SO ₂ .H ₂ O ⇔ HSO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

HSO ₃ ^- + H ₂ O ⇔ SO ₃ ^2- + H ₃ O ⁺

V prípade, HSO ₃ ^- je hydrogensiričitan ión a SO ₃ ² je sulfitový ion. Siričitanu iónov SO ₃ ² sa vyrába hlavne, keď je alkalický pridá k SO ₂ riešeniu .

Vodné roztoky SO ₂ sa znižuje vlastnosti, a to najmä v prípade, že sú alkalické.

Ďalšie vlastnosti

- Je extrémne stabilný voči teplu, a to aj do 2 000 ° C.

- Nie je horľavý.

získanie

SO ₂ sa získa spaľovaním síry (S) vo vzduchu, aj keď malé množstvá SO _3, sú tiež vytvorené .

S + O ₂ → SO ₂

Môže sa tiež vyrábať zahrievaním rôznych sulfidov vo vzduchu, okrem iného spaľovaním pyritových minerálov a minerálov obsahujúcich sulfidy.

V prípade pyritu železa, ak sa oxiduje, _{získa sa} oxid železitý (iii) a S02 :

4 FeS ₂ + 11 O ₂ → 2 Fe ₂ O ₃ + 8 SO ₂ ↑

Prítomnosť v prírode

SO ₂ sa do atmosféry uvoľňuje aktivitou sopiek (9%), ale to je tiež spôsobená inými prírodnými aktivity (15%) a ľudského činiteľa (76%).

Výbušné sopečné výbuchy spôsobujú významné ročné výkyvy alebo zmeny SO ₂ v atmosfére. Odhaduje sa, že 25% SO ₂ emitovaného sopkami sa pred dosiahnutím stratosféry zmyje dažďom.

Prírodné zdroje sú najhojnejšie a sú dôsledkom biologického cyklu síry.

V mestských a priemyselných oblastiach prevládajú ľudské zdroje. Hlavnou ľudskou činnosťou, ktorá ho produkuje, je spaľovanie fosílnych palív, napríklad uhlia, benzínu a nafty. Ďalšími ľudskými zdrojmi sú ropné rafinérie, chemické závody a výroba plynu.

Ľudské činnosti, ako je spaľovanie uhlia na elektrinu, sú zdrojom znečistenia SO ₂ . Adrem68. Zdroj: Wikimedia Commons.

U cicavcov sa generuje endogénne, to znamená v tele zvierat a ľudí v dôsledku metabolizmu aminokyselín obsahujúcich síru (S), najmä L-cysteínu.

aplikácia

Pri výrobe kyseliny sírovej

Jednou z najdôležitejších aplikácií SO ₂ je v získaní kyseliny sírovej H ₂ SO ₄ .

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

V spracovateľskom priemysle

Oxid siričitý sa používa ako potravinový konzervačný a stabilizátor, ako prostriedok na reguláciu vlhkosti a ako modifikátor chuti a textúry v niektorých jedlých výrobkoch.

Používa sa tiež na dezinfekciu zariadení prichádzajúcich do styku s potravinami, fermentačných zariadení, ako sú zariadenia v pivovaroch a vinárskych závodoch, nádoby na potraviny atď.

Umožňuje konzervovať ovocie a zeleninu, predlžuje ich životnosť v regále supermarketu, zabraňuje strate farby a chuti a pomáha pri zadržiavaní vitamínu C (kyselina askorbová) a karoténov (prekurzory vitamínu A).

Sušené ovocie je vďaka SO ₂ držané bez húb a baktérií . Autor: Isabel Ródenas. Zdroj: Pixabay.com

Používa sa na konzervovanie vína, pretože ničí baktérie, huby a nežiaduce kvasinky. Používa sa tiež na sterilizáciu a prevenciu tvorby nitrozamínov v pive.

Jačmeň kvasenia na získanie piva sa sterilizuje s SO ₂ . Autor: Cerdadebbie. Zdroj: Pixabay.

Používa sa tiež na namáčanie kukuričných jadier, na bielenie repného cukru a ako antimikrobiálne látky pri výrobe kukuričného sirupu s vysokým obsahom fruktózy.

Ako rozpúšťadlo a činidlo

Všeobecne sa používa ako nevodné rozpúšťadlo. Aj keď nejde o ionizujúce rozpúšťadlo, je užitočné ako rozpúšťadlo bez protónov pre určité analytické aplikácie a chemické reakcie.

Používa sa ako rozpúšťadlo a činidlo v organickej syntéze, ako medziprodukt pri výrobe ďalších zlúčenín, ako je oxid chloričitý, acetylchlorid a pri sulfonácii olejov.

Ako redukčné činidlo

Používa sa ako redukčné činidlo napriek tomu, že nie je tak silné, a v alkalickom roztoku sa vytvára siričitanový ión, ktorý je energeticky účinnejšie redukčné činidlo.

V rôznych aplikáciách

SO ₂ sa tiež používa:

- V poľnohospodárstve ako fungicíd a konzervačné látky pre hrozno po zbere.

- Na výrobu siričitanov.

- Pre bielenie drevnej buničiny a papiera, pretože umožňuje stabilizovať buničiny po bielení s peroxidom vodíka H ₂ O ₂ ; SO ₂ pracuje zničením zostávajúcich H ₂ O ₂ jasu, a teda udržať Pulp, pretože H ₂ O ₂ môže spôsobiť zvrat jasu.

- Na bielenie textilných vlákien a prútených výrobkov.

- Na úpravu vody, pretože odstraňuje zvyškový chlór, ktorý zostáva po chlorácii pitnej vody, odpadovej vody alebo priemyselnej vody.

- Pri rafinácii nerastov a kovov ako redukčné činidlo pre železo počas spracovania nerastov.

- Pri rafinácii oleja zachytáva kyslík a spomaľuje koróziu a ako extrakčné rozpúšťadlo.

- Ako antioxidant.

- Ako alkalický neutralizátor pri výrobe skla.

- V lítiových batériách ako oxidačné činidlo.

Účinky OS

Štúdie ukázali, že endogénny alebo v tele produkovaný SO ₂ má priaznivý vplyv na kardiovaskulárny systém, vrátane regulácie srdcových funkcií a relaxácie krvných ciev.

Pri SO ₂ je produkovaný v tele, sa prevedie na jeho derivátov hydrogensiričitan HSO ₃ ^- a sulfid SO ₃ ^2- , ktorý vyvíjajú vaso-relaxačný účinok na tepien.

Endogénny SO ₂ redukuje hypertenziu, zabraňuje rozvoju aterosklerózy a chráni srdce pred poškodením myokardu. Má tiež antioxidačný účinok, inhibuje zápal a apoptózu (programovaná bunková smrť).

Z týchto dôvodov sa predpokladá, že to môže byť možná nová terapia kardiovaskulárnych chorôb.

Srdce môžu ťažiť z SO ₂ produkovaného telom. Autor: OpenClipart-Vectors. Zdroj: Pixabay.

riziká

- Vystavenie plynnému SO ₂ môže viesť k popáleninám očí, pokožky, krku a slizníc, k poškodeniu priedušiek a pľúc.

- Niektoré štúdie uvádzajú, že existuje potenciálne riziko poškodenia genetického materiálu cicavčích a ľudských buniek.

- Je žieravé. Nie je horľavý.

ekotoxicita

Oxid siričitý je najbežnejším znečisťujúcim plynom v atmosfére, najmä v mestských a priemyselných oblastiach.

Jeho prítomnosť v atmosfére prispieva k takzvanému „kyslému dažďu“, ktorý je škodlivý pre vodné organizmy, ryby, suchozemskú vegetáciu a koróziu pre ľudské materiály.

Pamätník poškodený kyslým dažďom. Nino Barbieri. Zdroj: Wikimedia Commons.

SO ₂ , je toxický pre ryby. Zelené rastliny sú mimoriadne citlivé na atmosférický SO ₂ . Alfalfa, bavlna, jačmeň a pšenica sú poškodené pri nízkej úrovni životného prostredia, zatiaľ čo zemiaky, cibuľa a kukurica sú oveľa odolnejšie.

Účinky požitia potravy

Aj keď to nie je pre zdravých ľudí škodlivé, pri použití v koncentráciách odporúčaných autorizovanými zdravotníckymi agentúrami môže SO ₂ vyvolať astmu u citlivých ľudí, ktorí ju berú s jedlom.

Citliví ľudia môžu dostať astmu konzumáciou potravín s malým množstvom SO ₂ . Suraj na malajálamskej Wikipédii. Zdroj: Wikimedia Commons.

Potraviny, ktoré ho zvyčajne obsahujú, sú sušené ovocie, umelé nealkoholické nápoje a alkoholické nápoje.

Referencie

1. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Oxid siričitý. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. a kol. (2016). Endogénny oxid siričitý: nový člen rodiny benzotransmiterov v kardiovaskulárnom systéme. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Obnovené z ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
4. Windholz, M. a kol. (editori) (1983). Merck Index. Encyklopédia chemikálií, liečiv a biologických látok. Desiate vydanie. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Oxidy síry: zdroje, vystavenie účinkom a účinky na zdravie. Účinky oxidov síry na zdravie. V encyklopédii environmentálneho zdravia. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
6. Tricker, R. a Tricker, S. (1999). Znečisťujúce látky a kontaminanty. Oxid siričitý. V environmentálnych požiadavkách na elektromechanické a elektronické zariadenia. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Kyslá bázová chémia. Oxidy síry. V pôdnej a environmentálnej chémii (druhé vydanie). Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Oxid siričitý v potravinách a nápojoch: jeho použitie ako konzervačných látok a jeho účinok na astmu. Br J Dis Chest. 1980; 14 (2): 128-34. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). Preskúmanie chémie, použitia pesticídov a environmentálneho osudu oxidu siričitého, ako sa používa v Kalifornii. V prehľadoch kontaminácie životného prostredia a toxikológie. Zväzok 246. Obnovené zo stránky link.springer.com.