Struktura oxidu siřičitého (SO2), vlastnosti, použití, rizika

The oxid siřičitý je plynná anorganická sloučenina tvořená sírou (S) a kyslíkem (O), jejíž chemický vzorec je SO_dva. Je to bezbarvý plyn s dráždivým a dusivým zápachem. Kromě toho je rozpustný ve vodě a tvoří kyselé roztoky. Sopky ho během erupcí vypuzují do atmosféry.

Je součástí biologického a geochemického cyklu síry, ale produkuje se ve velkém množství určitými lidskými činnostmi, jako je rafinace ropy a spalování fosilních paliv (například uhlí nebo nafty)..

SO_dva je to redukční činidlo, které umožňuje papírové buničině zůstat bílá po bělení jinými sloučeninami. Slouží také k odstranění stop chlóru ve vodě, která byla ošetřena touto chemikálií.

Používá se k konzervování některých druhů potravin, k dezinfekci nádob, kde se vyrábí kvašení hroznové šťávy k výrobě vína nebo ječmene k výrobě piva..

Používá se také jako fungicid v zemědělství k získání kyseliny sírové, jako rozpouštědlo a jako meziprodukt při chemických reakcích..

SO_dva přítomný v atmosféře je škodlivý pro mnoho rostlin, ve vodě působí na ryby a je také jedním z těch, kteří jsou zodpovědní za „kyselý déšť“, který koroduje materiály vytvořené lidmi.

Rejstřík článků

• 1 Struktura
• 2 Názvosloví
• 3 Vlastnosti
  • 3.1 Fyzický stav
  • 3,2 Molekulová hmotnost
  • 3.3 Teplota tání
  • 3.4 Bod varu
  • 3.5 Hustota
  • 3.6 Rozpustnost
  • 3,7 pH
  • 3.8 Chemické vlastnosti
  • 3.9 Vodné roztoky SO2
  • 3.10 Další vlastnosti
• 4 Získání
• 5 Přítomnost v přírodě
• 6 použití
  • 6.1 Při výrobě kyseliny sírové
  • 6.2 Ve zpracovaném potravinářském průmyslu
  • 6.3 Jako rozpouštědlo a činidlo
  • 6.4 Jako redukční činidlo
  • 6.5 V různých aplikacích
• 7 Účinky endogenního SO2
• 8 Rizika
  • 8.1 Ekotoxicita
  • 8.2 Účinky požití s ​​jídlem
• 9 Odkazy

Struktura

Molekula oxidu siřičitého je symetrická a tvoří úhel. Úhel je způsoben SO_dva Má pár osamělých elektronů, tj. Elektrony, které netvoří vazbu s žádným atomem, ale jsou volné.

Nomenklatura

- Oxid siřičitý

- Anhydrid síry

- Oxid siřičitý.

Vlastnosti

Fyzický stav

Bezbarvý plyn.

Molekulární váha

64,07 g / mol

Bod tání

-75,5 ° C

Bod varu

-10,05 ° C

Hustota

Plyn: 2,26 při 0 ° C (ve vztahu ke vzduchu, tj. Hustota vzduchu = 1). To znamená, že je těžší než vzduch..

Kapalina: 1,4 až -10 ° C (vzhledem k vodě, tj. Hustota vody = 1).

Rozpustnost

Rozpustný ve vodě: 17,7% při 0 ° C; 11,9% při 15 ° C; 8,5% při 25 ° C; 6,4% při 35 ° C.

Rozpustný v ethanolu, diethyletheru, acetonu a chloroformu. Je méně rozpustný v nepolárních rozpouštědlech.

pH

Vodné roztoky SO_dva jsou kyselé.

Chemické vlastnosti

SO_dva je to silné redukční a oxidační činidlo. V přítomnosti vzduchu a katalyzátoru oxiduje na SO₃.

SW_dva + NEBO_dva → SO₃

Osamělé páry elektronů někdy způsobují, že se chová jako Lewisova báze, jinými slovy, může reagovat se sloučeninami, kde chybí atom, který chybí elektrony.

Pokud OS_dva je ve formě plynu a suchý nenapadá železo, ocel, měď-nikl nebo slitiny nikl-chrom-železo. Pokud je však v kapalném nebo mokrém stavu, způsobuje korozi těchto kovů..

SO_dva kapalina s 0,2% vody nebo více vytváří silnou korozi na železo, mosaz a měď. Je korozivní pro hliník.

Je-li kapalina, může také napadnout některé plasty, gumy a povlaky.

Vodné roztoky SO_dva

SO_dva je velmi rozpustný ve vodě. Dlouho se uvažovalo o tom, že ve vodě tvoří kyselinu sírovou H_dvaSW₃, ale existence této kyseliny nebyla prokázána.

V OS řešeních_dva ve vodě nastávají následující rovnováhy:

SW_dva + H_dvaO ⇔ SO_dva.H_dvaNEBO

SW_dva.H_dvaO ⇔ HSO₃^- + H₃NEBO⁺

HSO₃^- + H_dvaO ⇔ SO₃^dva- + H₃NEBO⁺

Kde HSO₃^- je hydrogensiřičitanový iont a SO₃^dva- je siřičitanový ion. Siřičitanový ion SO₃^dva- nastává hlavně při přidání alkálie k roztoku SO_dva.

Vodné roztoky SO_dva mají redukční vlastnosti, zejména pokud jsou zásadité.

Další vlastnosti

- Je extrémně tepelně stabilní, dokonce až do 2 000 ° C.

- Není hořlavý.

Získávání

SO_dva Získává se spalováním síry (S) ve vzduchu, i když se také tvoří malé množství SO₃.

S + O_dva → SO_dva

Může být také vyroben zahříváním různých sulfidů ve vzduchu, spalováním pyritových minerálů a minerálů obsahujících sulfidy..

V případě pyritu železa se po oxidaci získá oxid železitý (iii) a SO._dva:

4 FeS_dva + 11 O._dva → 2 Fe_dvaNEBO₃ + 8 SO_dva↑

Přítomnost v přírodě

SO_dva Je uvolňován do atmosféry aktivitou sopek (9%), ale je také způsoben jinými přírodními aktivitami (15%) a lidskou činností (76%).

Výbušné sopečné erupce způsobují významné každoroční výkyvy nebo variace SO_dva v atmosféře. Odhaduje se, že 25% SO_dva emitované sopkami je odplaveno deštěm před dosažením stratosféry.

Přírodní zdroje jsou nejhojnější a jsou způsobeny biologickým cyklem síry.

V městských a průmyslových oblastech převládají lidské zdroje. Hlavní lidskou činností, která ho produkuje, je spalování fosilních paliv, jako je uhlí, benzín a nafta. Dalšími lidskými zdroji jsou ropné rafinerie, chemické závody a výroba plynu.

U savců se generuje endogenně, tj. V těle zvířat a lidí v důsledku metabolismu aminokyselin obsahujících síru (S), zejména L-cysteinu..

Aplikace

Při výrobě kyseliny sírové

Jedna z nejdůležitějších aplikací operačního systému_dva je při získávání kyseliny sírové H_dvaSW₄.

2 SO_dva + 2 h_dvaO + O_dva → 2 H_dvaSW₄

Ve zpracovaném potravinářském průmyslu

Oxid siřičitý se používá jako konzervační prostředek a stabilizátor potravin, jako prostředek regulující vlhkost a jako modifikátor chuti a textury v některých jedlých výrobcích..

Používá se také k dezinfekci zařízení, která přicházejí do styku s potravinami, fermentačních zařízení, jako jsou například v pivovarech a vinařstvích, nádobách na potraviny atd..

Umožňuje konzervovat ovoce a zeleninu, zvyšuje jejich trvanlivost, zabraňuje ztrátě barvy a chuti a pomáhá při zadržování vitaminu C (kyselina askorbová) a karotenů (prekurzory vitaminu A)..

Používá se k konzervování vína, protože ničí bakterie, houby a nežádoucí kvasinky. Používá se také ke sterilizaci a prevenci tvorby nitrosaminů v pivu..

Používá se také k máčení kukuřičných zrn, k bělení řepného cukru a jako antimikrobiální látka při výrobě kukuřičného sirupu s vysokým obsahem fruktózy..

Jako rozpouštědlo a činidlo

Bylo široce používáno jako nevodné rozpouštědlo. Ačkoli se nejedná o ionizující rozpouštědlo, je užitečné jako bezprotonové rozpouštědlo pro určité analytické aplikace a chemické reakce..

Používá se jako rozpouštědlo a činidlo v organické syntéze, meziprodukt při výrobě dalších sloučenin, jako je oxid chloričitý, acetylchlorid a při sulfonaci olejů..

Jako redukční činidlo

Používá se jako redukční činidlo, i když není tak silné, a v alkalickém roztoku se tvoří siřičitanový ion, což je energetičtější redukční činidlo..

V různých aplikacích

SO_dva používá se také:

- V zemědělství jako fungicid a konzervační prostředek na hrozny po sklizni.

- K výrobě hydrosulfitů.

- K bělení buničiny a papíru, protože umožňuje stabilizaci buničiny po bělení peroxidem vodíku H_dvaNEBO_dva; SO_dva působí zničením H_dvaNEBO_dva zbytek a tím udržovat jas buničiny, protože H_dvaNEBO_dva může způsobit obrácení jasu.

- K bělení textilních vláken a proutěných předmětů.

- K úpravě vody, protože eliminuje zbytkový chlór, který zůstává po chloraci pitné vody, odpadní vody nebo průmyslové vody.

- Při rafinaci minerálů a kovů jako redukční činidlo pro železo během zpracování minerálů.

- V rafinaci ropy k zachycení kyslíku a zpomalení koroze a jako extrakční rozpouštědlo.

- Jako antioxidant.

- Jako alkalický neutralizátor při výrobě skla.

- V lithiových bateriích jako oxidační činidlo.

Účinky OS_dva endogenní

Některé studie odhalily, že SO_dva endogenní nebo produkované samotným tělem má příznivý účinek na kardiovaskulární systém, včetně regulace srdeční funkce a relaxace cév.

Když se SO vytváří v těle_dva se stává jeho deriváty hydrogensiřičitanem HSO₃^- a siřičitan SO₃^dva-, které působí vazo-relaxační účinek na tepny.

SO_dva endogenně snižuje hypertenzi, předchází rozvoji aterosklerózy a chrání srdce před poškozením myokardu. Má také antioxidační účinek, potlačuje zánět a apoptózu (programovaná buněčná smrt).

Z těchto důvodů se předpokládá, že může jít o možnou novou terapii kardiovaskulárních onemocnění..

Rizika

- Vystavení SO_dva plynné mohou vést k popáleninám očí, kůže, hrdla a sliznic, poškození průdušek a plic.

- Některé studie uvádějí, že existuje potenciální riziko poškození genetického materiálu savčích a lidských buněk.

- Je korozivní. Není hořlavý.

Ekotoxicita

Oxid siřičitý je nejběžnějším znečišťujícím plynem v atmosféře, zejména v městských a průmyslových oblastech..

Jeho přítomnost v atmosféře přispívá k takzvanému „kyselému dešti“, který je škodlivý pro vodní organismy, ryby, suchozemskou vegetaci a korozi pro materiály vyrobené člověkem..

SO_dva je toxický pro ryby. Zelené rostliny jsou extrémně citlivé na SO_dva atmosférický. Vojtěška, bavlna, ječmen a pšenice jsou poškozeny při nízké úrovni prostředí, zatímco brambory, cibule a kukuřice jsou mnohem odolnější.

Účinky požití s ​​jídlem

I když je neškodný pro zdravé lidi, při použití v koncentracích doporučených autorizovanými zdravotnickými agenturami, SO_dva může vyvolat astma u citlivých lidí, kteří ho konzumují s jídlem.

Potraviny, které jej obvykle obsahují, jsou sušené ovoce, umělé nealkoholické nápoje a alkoholické nápoje.

Reference

1. NÁS. Národní lékařská knihovna. (2019). Oxid siřičitý. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. a kol. (2016). Endogenní oxid siřičitý: nový člen rodiny benzotransmiterů v kardiovaskulárním systému. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley & Sons.
4. Windholz, M. a kol. (redaktoři) (1983). Index společnosti Merck. Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. Desáté vydání. Merck & CO., Inc..
5. Pan, X. (2011). Oxidy síry: zdroje, expozice a účinky na zdraví. Účinky oxidů síry na zdraví. In Encyclopedia of Environmental Health. Obnoveno ze sciencedirect.com.
6. Tricker, R. a Tricker, S. (1999). Znečišťující látky a kontaminující látky. Oxid siřičitý. In Environmentální požadavky na elektromechanická a elektronická zařízení. Obnoveno ze sciencedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Acidobazická chemie. Oxidy síry. In Soil and Environmental Chemistry (Druhé vydání). Obnoveno ze sciencedirect.com.
8. Freedman, B.J. (1980). Oxid siřičitý v potravinách a nápojích: jeho použití jako konzervační látky a jeho účinek na astma. Br J Dis Chest. 1980; 14 (2): 128-34. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). Recenze chemie, používání pesticidů a osudu oxidu siřičitého v životním prostředí, jak se používají v Kalifornii. In Recenze znečištění životního prostředí a toxikologie. Svazek 246. Obnoveno z odkazu.springer.com.