กรดซัลฟูรัส: โครงสร้างคุณสมบัติศัพท์การใช้ - เคมี - 2025

กรดกำมะถันเป็น oxyacid ที่เกิดขึ้นโดยการละลายก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์, SO ₂น้ำ เป็นกรดอนินทรีย์ที่อ่อนแอและไม่เสถียรซึ่งไม่ได้ถูกตรวจพบในสารละลายเนื่องจากปฏิกิริยาของการก่อตัวสามารถย้อนกลับได้และกรดจะสลายตัวอย่างรวดเร็วในรีเอเจนต์ที่ผลิตขึ้น (SO ₂และ H ₂ O)

จนถึงขณะนี้ตรวจพบโมเลกุลของกรดซัลฟิวรัสในช่วงก๊าซเท่านั้น เบสคอนจูเกตของกรดนี้เป็นแอนไอออนทั่วไปในรูปของซัลไฟต์และไบซัลไฟต์

ที่มา: Benjah-bmm27 จากวิกิมีเดียคอมมอนส์สเปกตรัมของรามานของสารละลาย SO ₂จะแสดงสัญญาณเนื่องจากโมเลกุล SO ₂และไอออนไบซัลไฟต์ HSO ₃ ^-สอดคล้องกับดุลยภาพต่อไปนี้:

ดังนั้น₂ + H ₂ O <=> HSO ₃ ^- + H ⁺

สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการใช้สเปกตรัมของรามานจะไม่สามารถตรวจพบกรดกำมะถันในสารละลายซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในน้ำได้

เมื่อสัมผัสกับบรรยากาศจะเปลี่ยนเป็นกรดซัลฟิวริกอย่างรวดเร็ว กรดกำมะถันจะลดลงเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์โดยการกระทำของกรดซัลฟิวริกเจือจางและสังกะสี

ความพยายามที่จะเข้มข้นสารละลาย SO ₂โดยการระเหยน้ำเพื่อให้ได้กรดซัลฟูรัสที่ปราศจากน้ำไม่ก่อให้เกิดผลเนื่องจากกรดสลายตัวอย่างรวดเร็ว (ย้อนกลับปฏิกิริยาการก่อตัว) ดังนั้นกรดจึงไม่สามารถ โดดเดี่ยว

การก่อตัวตามธรรมชาติ

กรดกำมะถันเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยการรวมกันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมของโรงงานขนาดใหญ่กับน้ำในบรรยากาศ ด้วยเหตุนี้จึงถือเป็นผลผลิตขั้นกลางของฝนกรดซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่อการเกษตรและสิ่งแวดล้อม

รูปแบบกรดของมันไม่สามารถใช้งานได้ในธรรมชาติ แต่โดยปกติจะเตรียมในเกลือโซเดียมและโพแทสเซียมซัลไฟต์และไบซัลไฟต์

ซัลไฟต์ถูกสร้างขึ้นภายในร่างกายอันเป็นผลมาจากการเผาผลาญของกรดอะมิโนที่มีกำมะถัน ในทำนองเดียวกันซัลไฟต์ถูกผลิตเป็นผลิตภัณฑ์จากการหมักอาหารและเครื่องดื่ม ซัลไฟต์เป็นสารก่อภูมิแพ้พิษต่อระบบประสาทและการเผาผลาญ มันถูกเผาผลาญโดยเอนไซม์ซัลไฟต์ออกซิเดสที่เปลี่ยนเป็นซัลเฟตซึ่งเป็นสารประกอบที่ไม่เป็นอันตราย

โครงสร้าง

โมเลกุลที่แยกได้

ในภาพคุณจะเห็นโครงสร้างของโมเลกุลของกรดซัลฟิวรัสที่แยกได้ในสถานะก๊าซ ทรงกลมสีเหลืองตรงกลางตรงกับอะตอมของกำมะถันดวงสีแดงกับอะตอมของออกซิเจนและสีขาวกับไฮโดรเจน เรขาคณิตโมเลกุลรอบอะตอม S เป็นพีระมิดตรีโกณมิติโดยอะตอม O วาดฐาน

จากนั้นในสถานะก๊าซโมเลกุลของ H ₂ SO ₃ถือได้ว่าเป็นปิรามิดตรีโกณมิติเล็ก ๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศโดยสมมติว่ามีความเสถียรเพียงพอที่จะคงอยู่ในช่วงเวลาหนึ่งโดยไม่เกิดปฏิกิริยา

โครงสร้างทำให้ชัดเจนว่าไฮโดรเจนที่เป็นกรดทั้งสองมาจากไหน: จากหมู่ไฮดรอกซิลที่ถูกผูกมัดด้วยกำมะถัน HO-SO-OH ดังนั้นสำหรับสารประกอบนี้จึงไม่ถูกต้องที่จะสมมติว่าหนึ่งในโปรตอนที่เป็นกรด H ⁺ถูกปล่อยออกมาจากอะตอมของกำมะถัน H-SO ₂ (OH)

กลุ่ม OH ทั้งสองช่วยให้กรดกำมะถันมีปฏิสัมพันธ์ผ่านพันธะไฮโดรเจนและยิ่งไปกว่านั้นออกซิเจนของพันธะ S = O เป็นตัวรับไฮโดรเจนซึ่งทำให้ H ₂ SO ₃เป็นทั้งผู้บริจาคและผู้รับพันธะที่ดี

ตามที่กล่าวข้างต้น H ₂ SO ₃ควรจะสามารถควบแน่นเป็นของเหลวเช่นกรดกำมะถันไม่ H ₂ SO 4 อย่างไรก็ตามนั่นไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้น

โมเลกุลที่ล้อมรอบด้วยน้ำ

จนถึงปัจจุบันยังไม่สามารถได้รับกรดซัลฟูรัสที่ปราศจากน้ำนั่นคือ H ₂ SO ₃ (1); ในขณะที่ H ₂ SO ₄ (aq) ในทางกลับกันหลังจากที่ถูกทำให้แห้งแล้วจะเปลี่ยนเป็นรูปที่ปราศจากน้ำ H ₂ SO ₄ (l) ซึ่งเป็นของเหลวที่มีความหนาแน่นและมีความหนืด

ถ้าสมมติว่าโมเลกุล H ₂ SO ₃ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงก็จะสามารถละลายในน้ำได้มาก ปฏิกิริยาที่จะควบคุมในสารละลายดังกล่าวจะเป็นพันธะไฮโดรเจนอีกครั้ง อย่างไรก็ตามจะมีปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตอันเป็นผลมาจากสมดุลไฮโดรไลซิส:

H ₂ดังนั้น₃ (aq) + H ₂ O (l) <=> HSO ₃ ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> ดังนั้น₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

ซัลไฟต์ไอออน SO ₃ ^2-จะเป็นโมเลกุลเดียวกันกับข้างบน แต่ไม่มีทรงกลมสีขาว และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (หรือไบซัลไฟต์) ไอออน HSO ₃ ^-ยังคงรักษาทรงกลมสีขาว ความไม่เพียงพอของเกลืออาจเกิดขึ้นได้จากแอนไอออนทั้งสองบางชนิดไม่เสถียรมากกว่าชนิดอื่น

ในความเป็นจริงจะได้รับการยืนยันว่าส่วนที่มีขนาดเล็กมากของการแก้ปัญหาประกอบด้วย H ₂ SO ₃ ; นั่นคือโมเลกุลที่อธิบายไม่ใช่โมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับโมเลกุลของน้ำ สาเหตุนี้เกิดจากการที่มันผ่านกระบวนการสลายตัวที่มีต้นกำเนิด SO ₂และ H ₂ O ซึ่งเป็นที่นิยมในเชิงอุณหพลศาสตร์

SW

โครงสร้างที่แท้จริงของกรดซัลฟิวรัสประกอบด้วยโมเลกุลของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ล้อมรอบด้วยทรงกลมของน้ำซึ่งประกอบด้วย n โมเลกุล

ดังนั้น SO ₂ซึ่งมีโครงสร้างเป็นเชิงมุม (ประเภทบูมเมอแรง) ร่วมกับทรงกลมในน้ำจึงรับผิดชอบโปรตอนที่เป็นกรดซึ่งเป็นลักษณะของความเป็นกรด:

ดังนั้น₂ ∙ nH ₂ O (aq) + H ₂ O (l) <=> H ₃ O ⁺ (aq) + HSO ₃ ^- (aq) + nH ₂ O (l)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> ดังนั้น₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

นอกจากสมดุลนี้แล้วยังมีสมดุลการละลายสำหรับ SO ₂ซึ่งโมเลกุลสามารถหนีจากน้ำเข้าสู่เฟสก๊าซได้:

ดังนั้น₂ (g) <=> ดังนั้น₂ (ac)

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

สูตรโมเลกุล

H ₂ดังนั้น₃

น้ำหนักโมเลกุล

82.073 ก. / โมล.

ลักษณะทางกายภาพ

เป็นของเหลวไม่มีสีมีกลิ่นกำมะถันฉุน

ความหนาแน่น

1.03 ก. / มล.

ความหนาแน่นของไอ

2.3 (สัมพันธ์กับอากาศที่ถ่ายเป็น 1)

corrosiveness

มีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะและผ้า

ความสามารถในการละลายน้ำ

ผสมกับน้ำ

ความไวแสง

มีความไวต่ออากาศ

ความมั่นคง

เสถียร แต่เข้ากันไม่ได้กับฐานที่แข็งแกร่ง

ค่าคงที่ความเป็นกรด (Ka)

1.54 x 10 ^-2

pKa

1.81

พีเอช

1.5 ในระดับ pH

จุดระเบิด

ไม่ติดไฟ

การจำแนก

เมื่อกรดกำมะถันได้รับความร้อนจะสามารถสลายตัวได้และปล่อยควันพิษของซัลเฟอร์ออกไซด์ออกมา

ศัพท์เฉพาะ

ซัลเฟอร์มีวาเลนซ์ต่อไปนี้: ± 2, +4 และ +6 จากสูตร H ₂ SO ₃สามารถคำนวณได้ว่ากำมะถันมีความจุหรือเลขออกซิเดชันเท่าใดในสารประกอบ ในการทำสิ่งนี้เพียงแค่แก้ผลรวมพีชคณิต:

2 (+1) + 1v + 3 (-2) = 0

เนื่องจากเป็นสารประกอบที่เป็นกลางผลรวมของประจุไฟฟ้าของอะตอมที่ประกอบกันจะต้องเป็น 0 การแก้หา v สำหรับสมการก่อนหน้านี้เรามี:

v = (6-2) / 1

ดังนั้น v จึงเท่ากับ +4 นั่นคือกำมะถันมีส่วนร่วมกับวาเลนซ์ที่สองและตามระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิมต้องเพิ่มคำต่อท้าย –oso ลงในชื่อ ด้วยเหตุนี้ H ₂ SO ₃ เป็นที่รู้จักกันเป็นกรดกำมะถัน

อีกวิธีที่เร็วขึ้นในการกำหนดความจุนี้คือโดยการเปรียบเทียบ H ₂ SO ₃กับ H ₂ SO 4 ใน H ₂ SO ₄กำมะถันมีความจุ +6 ดังนั้นหากลบ O ออกความจุจะลดลงเหลือ +4 และถ้าเอาอีกตัวออกความจุที่ต่ำกว่า +2 (ซึ่งจะเป็นกรณีของหมีกรดไฮโปกำมะถันH ₂ SO ₂ )

แม้ว่าจะรู้จักกันน้อย แต่ H ₂ SO ₃ก็สามารถเรียกได้ว่ากรดไตรออกโซซัลฟูริก (IV) ตามระบบการตั้งชื่อหุ้น

สังเคราะห์

ในทางเทคนิคเกิดจากการเผากำมะถันเพื่อสร้างก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ จากนั้นจะละลายในน้ำเพื่อสร้างกรดกำมะถัน อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาสามารถย้อนกลับได้และกรดจะสลายตัวกลับเข้าไปในสารตั้งต้นอย่างรวดเร็ว

นี่คือคำอธิบายว่าเหตุใดจึงไม่พบกรดซัลฟิวรัสในสารละลายในน้ำ (ตามที่กล่าวไว้แล้วในหัวข้อโครงสร้างทางเคมี)

การประยุกต์ใช้งาน

ที่มา: pxhere

โดยทั่วไปการใช้และการใช้งานของกรดกำมะถันเนื่องจากไม่สามารถตรวจพบการมีอยู่ของกรดได้ให้อ้างอิงถึงการใช้และการใช้สารละลายของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และเบสและเกลือของกรด

ในเนื้อไม้

ในกระบวนการซัลไฟต์เยื่อไม้ถูกผลิตในรูปของเส้นใยเซลลูโลสเกือบบริสุทธิ์ เกลือต่างๆของกรดซัลฟูรัสใช้ในการสกัดลิกนินจากเศษไม้โดยใช้ภาชนะที่มีแรงดันสูงที่เรียกว่าดิจิสเตอร์

เกลือที่ใช้ในกระบวนการทำให้ได้เยื่อไม้ ได้แก่ ซัลไฟต์ (SO ₃ ^2- ) หรือไบซัลไฟต์ (HSO ₃ ^- ) ขึ้นอยู่กับความเป็นกรดด่าง เคาน์เตอร์ไอออนสามารถ Na ⁺ , Ca ²⁺ , K ⁺หรือ NH ₄ +

สารฆ่าเชื้อและฟอกสี

- กรดซัลฟูรัสใช้เป็นยาฆ่าเชื้อ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารฟอกสีอ่อน ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่ไวต่อคลอรีน นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารฟอกสีฟันและสารเติมแต่งอาหาร

- เป็นส่วนผสมในเครื่องสำอางต่างๆสำหรับดูแลผิวและใช้เป็นส่วนประกอบในการกำจัดศัตรูพืชในการกำจัดหนู ขจัดคราบที่เกิดจากไวน์หรือผลไม้บนเนื้อผ้าต่างๆ

- ทำหน้าที่เป็นน้ำยาฆ่าเชื้อที่มีประสิทธิภาพในการหลีกเลี่ยงการติดเชื้อที่ผิวหนัง ในบางครั้งมันถูกใช้ในการรมยาเพื่อฆ่าเชื้อเรือข้าวของของเหยื่อที่ป่วยด้วยโรคระบาด ฯลฯ

สารกันบูด

กรดซัลฟูรัสใช้เป็นสารกันบูดสำหรับผักและผลไม้และเพื่อป้องกันการหมักเครื่องดื่มเช่นไวน์และเบียร์ซึ่งเป็นสารต้านอนุมูลอิสระสารต้านแบคทีเรียและฆ่าเชื้อรา

การใช้งานอื่น ๆ

- กรดกำมะถันใช้ในการสังเคราะห์ยาและสารเคมี ในการผลิตไวน์และเบียร์ การกลั่นผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม และใช้เป็นน้ำยาวิเคราะห์

- ไบซัลไฟต์ทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไซด์ไพริมิดีนและเพิ่มพันธะคู่ระหว่างตำแหน่งที่ 5 และ 6 ของไพริมิดีนซึ่งจะปรับเปลี่ยนพันธะ การเปลี่ยนแปลงของไบซัลไฟต์ใช้เพื่อทดสอบโครงสร้างทุติยภูมิหรือสูงกว่าของพอลินิวคลีโอไทด์

อ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2018) กรดซัลฟูรัส สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
2. ศัพท์เฉพาะของกรด . กู้คืนจาก: 2.chemistry.gatech.edu
3. Voegele F. Andreas & col. (2002) เกี่ยวกับความเสถียรของกรดซัลฟูรัส (H ₂ SO ₃ ) และ Dimer Chem. Eur. J. 2002. 8, No. 24.
4. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์สี่., หน้า 393). Mc Graw Hill
5. Calvo Flores FG (nd) สูตรอนินทรีย์เคมี. . กู้คืนจาก: ugr.es
6. PubChem (2018) กรดซัลฟูรัส สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. สตีเวนเอส. ซัมดาห์ล (15 สิงหาคม 2551). Oxyacid สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com