Svaveldioxid - fysikaliska egenskaper, produktion och användning

Innehållsförteckning:

Svaveldioxid - fysikaliska egenskaper, produktion och användning
Svaveldioxid - fysikaliska egenskaper, produktion och användning
Anonim

Svaveldioxid har en molekylstruktur som liknar ozon. Svavelatomen i mitten av molekylen är bunden till två syreatomer. Denna gasformiga produkt av svaveloxidation är färglös, avger en skarp lukt, kondenserar lätt till en klar vätska under föränderliga förhållanden. Ämnet är mycket lösligt i vatten, har antiseptiska egenskaper. SO2 erhålls i stora mängder inom den kemiska industrin, nämligen i svavelsyraproduktionens cykel. Gasen används i stor utsträckning för bearbetning av jordbruks- och livsmedelsprodukter, blekning av tyger i textilindustrin.

Systematiska och triviala namn på ämnen

Det är nödvändigt att förstå de olika termer som är relaterade till samma förening. Det officiella namnet på föreningen, vars kemiska sammansättning återspeglas av formeln SO2, är svaveldioxid. IUPAC rekommenderar användningen av denna term och dess engelska motsvarighet, Sulfur dioxide. Läroböcker för skolor och universitet nämner ofta ett annat namn - svaveloxid (IV). Den romerska siffran inom parentes anger valensen av atomen S. Syret i denna oxid är bivalent, och oxidationstalet för svavel är +4. Den tekniska litteraturen använder föråldrade termer som svaveldioxid, svavelsyraanhydrid (en produkt av dess uttorkning).

Svaveldioxid
Svaveldioxid

Sammansättning och egenskaper hos molekylstrukturen för SO2

SO2-molekylen bildas av en svavelatom och två syreatomer. Det finns en vinkel på 120° mellan kovalenta bindningar. Sp2-hybridisering sker i svavelatomen - moln av en s och två p-elektroner är inriktade i form och energi. De är involverade i bildandet av en kovalent bindning mellan svavel och syre. I O-S-paret är avståndet mellan atomerna 0,143 nm. Syre är mer elektronegativt än svavel, vilket innebär att de bindande elektronparen rör sig från mitten till de yttre hörnen. Hela molekylen är också polariserad, negativ pol - O-atomer, positiv - S-atom.

formel för svaveldioxid
formel för svaveldioxid

Några fysiska parametrar för svaveldioxid

Fervärt svaveloxid, under normala miljöförhållanden, behåller ett gasformigt aggregationstillstånd. Formeln för svaveldioxid låter dig bestämma dess relativa molekylära och molära massor: Mr(SO2)=64,066, M=64,066 g/mol (kan avrundas uppåt till 64 g/mol). Denna gas är nästan 2,3 gånger tyngre än luft (M(luft)=29 g/mol). Dioxid har en skarp specifik lukt av brinnande svavel, som är svår att förväxla med någon annan. Det är obehagligt, irriterar slemhinnorna i ögonen, orsakar hosta. Men svavel(IV)oxid är inte lika giftig som svavelväte.

Under tryck vid rumstemperatur blir svaveldioxid i gasform flytande. Vid låga temperaturer är ämnet i fast tillstånd, det smälter vid –72…–75,5 °C. Vid ytterligare temperaturhöjning uppstår en vätska och vid –10,1 °C bildas en gas igen. SO2 molekyler är termiskt stabila, nedbrytning till atomärt svavel och molekylärt syre sker vid mycket höga temperaturer (cirka 2800 ºС).

produktion av svaveldioxid
produktion av svaveldioxid

Löslighet och interaktion med vatten

Svaveldioxid, när den löses i vatten, interagerar delvis med den och bildar en mycket svag svavelsyra. Vid tidpunkten för mottagandet sönderdelas den omedelbart till anhydrid och vatten: SO2 + H2O ↔ H2SO3 I själva verket är det inte svavelsyra som finns i lösningen, utan hydratiserade molekyler SO2 Gasformig dioxid interagerar bättre med kallt vatten minskar dess löslighet med stigande temperatur. Under normala förhållanden kan den lösas i 1 volym vatten upp till 40 volymer gas.

sulfidgas i naturen

Betydande volymer svaveldioxid frigörs med vulkaniska gaser och lava under utbrott. Många mänskliga aktiviteter ökar också koncentrationen av SO2 i atmosfären.

bildning av svaveldioxid i en vulkan
bildning av svaveldioxid i en vulkan

Svaveldioxid tillförs luften av metallurgiska anläggningar, där avgaser inte fångas upp vid rostning av malm. Många typer av fossila bränslen innehåller svavel, som ett resultat av detta släpps betydande mängder svaveldioxid ut i atmosfären vid förbränning av kol, olja, gas och bränslet som erhålls från dem. Svaveldioxid blir giftigt för människor vid koncentrationer i luften över 0,03 %. En person börjar andnöd, det kan finnas fenomen som liknar bronkit och lunginflammation. En mycket hög koncentration av svaveldioxid i atmosfären kan leda till allvarlig förgiftning eller dödsfall.

Sulfidgas - laboratorie- och industriproduktion

Laboratoriemetoder:

  1. När svavel förbränns i en kolv med syre eller luft, erhålls dioxid enligt formeln: S + O2=SO2.
  2. Det är möjligt att verka på s alter av svavelsyra med starkare oorganiska syror, det är bättre att ta s altsyra, men du kan använda utspädd svavelsyra:
  • Na2SO3 + 2HCl=2NaCl + H2SO 3;
  • Na2SO3 + H2SO4(demonterad)=Na2SO4 + H2SO3;
  • H2SO3=H2O + SO 2↑.

3. När koppar reagerar med koncentrerad svavelsyra frigörs inte väte, utan svaveldioxid:

2H2SO4 (konc.) + Cu=CuSO4 + 2H 2O + SO2↑.

Moderne metoder för industriell produktion av svaveldioxid:

  1. Oxidation av naturligt svavel under dess förbränning i speciella ugnar: S + O2=SO2.
  2. Rostning av järnkis (pyrit).
råmaterial
råmaterial

Grundläggande kemiska egenskaper för svaveldioxid

Svaveldioxid är en kemiskt aktiv förening. I redoxprocesser fungerar detta ämne ofta som ett reduktionsmedel. Till exempel, när molekylärt brom interagerar med svaveldioxid, är reaktionsprodukterna svavelsyra och vätebromid. De oxiderande egenskaperna hos SO2 uppträder när denna gas passerar genom vätesulfidvatten. Som ett resultat av detta frigörs svavel, självoxidation-självläkning sker: SO2 + 2H2S=3S + 2H 2 O.

Svaveldioxid uppvisar sura egenskaper. Det motsvarar en av de svagaste och mest instabila syrorna - svavelh altig. Denna förening finns inte i sin rena form; det är möjligt att upptäcka de sura egenskaperna hos en svaveldioxidlösning med hjälp av indikatorer (lackmus blir rosa). Svavelsyra ger medelstora s alter - sulfiter och sura - hydrosulfiter. Bland dem finns stabila föreningar.

Förfarandet för oxidation av svavel i dioxid till ett sexvärt tillstånd i svavelsyraanhydrid är katalytisk. Det resulterande ämnet löser sig kraftigt i vatten, reagerar med H2O-molekyler. Reaktionen är exoterm och producerar svavelsyra, eller snarare dess hydratiserade form.

Praktisk användning av sur gas

Huvudprocessen för industriell produktion av svavelsyra, som kräver grundämnesdioxid, har fyra steg:

  1. Få svaveldioxid genom att bränna svavel i speciella ugnar.
  2. Rening av den resulterande svaveldioxiden från alla typer av föroreningar.
  3. Ytterligare oxidation till sexvärt svavel i närvaro av en katalysator.
  4. Absorption av svaveltrioxid genom vatten.

Tidigare erhölls nästan all svaveldioxid som behövdes för att producera svavelsyra i industriell skala genom att rosta pyrit som en biprodukt vid ståltillverkning. Nya typer av bearbetning av metallurgiska råvaror använder mindre malmförbränning. Därför har naturligt svavel blivit det huvudsakliga utgångsmaterialet för produktion av svavelsyra under senare år. Betydande världsreserver av detta råmaterial, dess tillgänglighet gör det möjligt att organisera storskalig bearbetning.

produktion av svavelsyra
produktion av svavelsyra

Svaveldioxid används i stor utsträckning inte bara inom den kemiska industrin, utan även inom andra sektorer av ekonomin. Textilbruken använder detta ämne och produkterna av dess kemiska interaktion för att bleka silke och ylletyger. Detta är en typ av klorfri blekning som inte bryter ner fibrerna.

Svaveldioxid har utmärkta desinficerande egenskaper, som används i kampen mot svampar och bakterier. Svaveldioxid används för att röka jordbrukslager, vinfat och källare. SO2 används i livsmedelsindustrin som konserveringsmedel och antibakteriellt medel. Lägg det till sirap, blöt färsk frukt i den. Sulfitiseringsockerbetsjuice missfärgar och desinficerar råvaror. Konserverade grönsakspuréer och juicer innehåller också svaveldioxid som antioxidant och konserveringsmedel.

Rekommenderad: