Chemische Eigenschaften von Schwefeloxid 4. Schwefeloxide. Schwefelsäure. Allgemeine Daten zu Schwefeldioxid
Schwefelwasserstoff – H2S
Schwefelverbindungen -2, +4, +6. Qualitative Reaktionen auf Sulfide, Sulfite, Sulfate.
Erhalt bei Interaktion:
1. Wasserstoff mit Schwefel bei t – 300 0
2. bei Einwirkung auf Sulfide von Mineralsäuren:
Na 2 S+2HCl =2 NaCl+H 2 S
Physikalische Eigenschaften:
ein farbloses Gas mit dem Geruch von faulen Eiern, giftig, schwerer als Luft, das sich in Wasser unter Bildung schwacher Schwefelwasserstoffsäure auflöst.
Chemische Eigenschaften
Säure-Base-Eigenschaften
1. Eine Lösung von Schwefelwasserstoff in Wasser – Schwefelwasserstoffsäure – ist eine schwache zweibasige Säure und dissoziiert daher schrittweise:
H 2 S ↔ HS - + H +
HS - ↔ H - + S 2-
2. Schwefelwasserstoffsäure hat die allgemeinen Eigenschaften von Säuren, reagiert mit Metallen, basischen Oxiden, Basen, Salzen:
H 2 S + Ca = CaS + H 2
H 2 S + CaO = CaS + H 2 O
H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O
H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4
Alle sauren Salze – Hydrosulfide – sind in Wasser gut löslich. Normale Salze – Sulfide – lösen sich in Wasser auf unterschiedliche Weise: Sulfide von Alkali- und Erdalkalimetallen sind gut löslich, Sulfide anderer Metalle sind in Wasser unlöslich und Sulfide von Kupfer, Blei, Quecksilber und einigen anderen Schwermetallen sind selbst in Wasser nicht löslich Säuren (außer Salpetersäure)
CuS+4HNO 3 =Cu(NO 3) 2 +3S+2NO+2H 2 O
Lösliche Sulfide unterliegen einer Hydrolyse – am Anion.
Na 2 S ↔ 2Na + + S 2-
S 2- +HOH ↔HS - +OH -
Na 2 S + H 2 O ↔ NaHS + NaOH
Eine qualitative Reaktion auf Schwefelwasserstoffsäure und ihre löslichen Salze (d. h. auf das Sulfidion S 2-) ist ihre Wechselwirkung mit löslichen Bleisalzen, die zur Bildung eines schwarzen PbS-Niederschlags führt
Na 2 S + Pb(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + PbS↓
Pb 2+ + S 2- = PbS↓
Zeigt nur restaurative Eigenschaften, weil Das Schwefelatom hat die niedrigste Oxidationsstufe -2
1. mit Sauerstoff
a) mit einem Nachteil
2H 2 S -2 +O 2 0 = S 0 +2H 2 O -2
b) mit überschüssigem Sauerstoff
2H 2 S+3O 2 =2SO 2 +2H 2 O
2. mit Halogenen (Bromwasserverfärbung)
H 2 S -2 +Br 2 =S 0 +2HBr -1
3. mit Konz. HNO3
H 2 S+2HNO 3 (k) = S+2NO 2 +2H 2 O
b) mit starken Oxidationsmitteln (KMnO 4, K 2 CrO 4 in saurer Umgebung)
2KMnO 4 +3H 2 SO 4 +5H 2 S = 5S+2MnSO 4 +K 2 SO 4 +8H 2 O
c) Schwefelwasserstoffsäure wird nicht nur durch starke, sondern auch durch schwächere Oxidationsmittel oxidiert, beispielsweise Eisen(III)-Salze, schweflige Säure usw.
2FeCl 3 + H 2 S = 2FeCl 2 + S + 2HCl
H 2 SO 3 + 2H 2 S = 3S + 3H 2 O
Quittung
1. Verbrennung von Schwefel in Sauerstoff.
2. Verbrennung von Schwefelwasserstoff im Überschuss an O 2
2H 2 S+3O 2 = 2SO 2 +2H 2 O
3. Sulfidoxidation
2CuS+3O2 = 2SO2 +2CuO
4. Wechselwirkung von Sulfiten mit Säuren
Na 2 SO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +SO 2 +H 2 O
5. Wechselwirkung von Metallen in der Aktivitätsreihe nach (H 2) mit konz. H2SO4
Cu+2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 +2H 2 O
Physikalische Eigenschaften
Gas, farblos, mit einem erstickenden Geruch nach verbranntem Schwefel, giftig, mehr als zweimal schwerer als Luft, gut wasserlöslich (bei Raumtemperatur lösen sich etwa 40 Volumina Gas in einem Volumen).
Chemische Eigenschaften:
Säure-Base-Eigenschaften
SO 2 ist ein typisches saures Oxid.
1.mit Alkalien bilden sich zwei Arten von Salzen: Sulfite und Hydrosulfite
2KOH+SO2 = K2SO3 +H2O
KOH+SO 2 = KHSO 3 +H 2 O
2.mit basischen Oxiden
K 2 O+SO 2 = K 2 SO 3
3. Mit Wasser entsteht schwache schweflige Säure
H 2 O+SO 2 = H 2 SO 3
Schwefelige Säure kommt nur in Lösung vor und ist eine schwache Säure.
hat alle allgemeinen Eigenschaften von Säuren.
4. qualitative Reaktion auf Sulfit - Ion - SO 3 2 - Wirkung von Mineralsäuren
Na 2 SO 3 +2HCl= 2Na 2 Cl+SO 2 +H 2 O Geruch von verbranntem Schwefel
Redox-Eigenschaften
Bei der ORR kann es sowohl ein Oxidationsmittel als auch ein Reduktionsmittel sein, da das Schwefelatom in SO 2 eine mittlere Oxidationsstufe von +4 aufweist.
Als Oxidationsmittel:
SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 S
Als Reduktionsmittel:
2SO 2 +O 2 = 2SO 3
Cl 2 +SO 2 +2H 2 O = H 2 SO 4 +2HCl
2KMnO 4 +5SO 2 +2H 2 O = K 2 SO 4 +2H 2 SO 4 +2MnSO 4
Schwefeloxid (VI) SO 3 (Schwefelsäureanhydrid)
Quittung:
Oxidation von Schwefeldioxid
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)
Physikalische Eigenschaften
Eine farblose Flüssigkeit, die sich bei Temperaturen unter 17 0 C in eine weiße kristalline Masse verwandelt. Thermisch instabile Verbindung, zersetzt sich bei 700 0 C vollständig. Sie ist in Wasser und wasserfreier Schwefelsäure gut löslich und reagiert mit dieser unter Bildung von Oleum
SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 S 2 O 7
Chemische Eigenschaften
Säure-Base-Eigenschaften
Typisches Säureoxid.
1.mit Alkalien bilden sich zwei Arten von Salzen: Sulfate und Hydrosulfate
2KOH+SO 3 = K 2 SO 4 +H 2 O
KOH+SO 3 = KHSO 4 +H 2 O
2.mit basischen Oxiden
CaO+SO 2 = CaSO 4
3. mit Wasser
H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4
Redox-Eigenschaften
Schwefeloxid (VI) ist ein starkes Oxidationsmittel, das normalerweise zu SO 2 reduziert wird
3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O
Schwefelsäure H 2 SO 4
Herstellung von Schwefelsäure
In der Industrie wird Säure im Kontaktverfahren hergestellt:
1. Pyritbrand
4FeS 2 +11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
2. Oxidation von SO 2 zu SO 3
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)
3. Auflösung von SO 3 in Schwefelsäure
N SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SO 4 ∙ N SO 3 (Oleum)
H2SO4∙ N SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Physikalische Eigenschaften
H 2 SO 4 ist eine schwere ölige Flüssigkeit, geruchlos und farblos, hygroskopisch. Es vermischt sich mit Wasser in jedem Verhältnis; wenn konzentrierte Schwefelsäure in Wasser gelöst wird, wird eine große Menge Wärme freigesetzt, daher muss es vorsichtig in Wasser gegossen werden und nicht umgekehrt (zuerst Wasser, dann Säure, sonst kommt es zu großen Problemen). )
Eine Lösung von Schwefelsäure in Wasser mit einem H 2 SO 4-Gehalt von weniger als 70 % wird üblicherweise als verdünnte Schwefelsäure bezeichnet, mehr als 70 % – konzentriert.
Chemische Eigenschaften
Säure Base
Verdünnte Schwefelsäure weist alle charakteristischen Eigenschaften starker Säuren auf. Dissoziiert in wässriger Lösung:
H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2-
1. mit basischen Oxiden
MgO + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O
2. mit Begründung
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
3. mit Salzen
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (weißer Niederschlag)
Qualitative Reaktion auf Sulfation SO 4 2-
Aufgrund ihres im Vergleich zu anderen Säuren höheren Siedepunkts verdrängt Schwefelsäure diese beim Erhitzen aus Salzen:
NaCl + H 2 SO 4 = HCl + NaHSO 4
Redox-Eigenschaften
In verdünnter H 2 SO 4 sind die Oxidationsmittel H + -Ionen und in konzentrierter H 2 SO 4 sind die Oxidationsmittel SO 4 2 Sulfationen.
Metalle der Aktivitätsreihe bis Wasserstoff lösen sich in verdünnter Schwefelsäure, es bilden sich Sulfate und Wasserstoff wird freigesetzt
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
Konzentrierte Schwefelsäure ist ein starkes Oxidationsmittel, insbesondere wenn sie erhitzt wird. Es oxidiert viele Metalle, Nichtmetalle, anorganische und organische Substanzen.
H 2 SO 4 (k) Oxidationsmittel S +6
Mit aktiveren Metallen kann Schwefelsäure je nach Konzentration zu unterschiedlichen Produkten reduziert werden
Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O
4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
Konzentrierte Schwefelsäure oxidiert einige Nichtmetalle (Schwefel, Kohlenstoff, Phosphor usw.) und reduziert sie zu Schwefeloxid (IV).
S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O
C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O
Wechselwirkung mit einigen komplexen Substanzen
H 2 SO 4 + 8HI = 4I 2 + H 2 S + 4 H 2 O
H 2 SO 4 + 2HBr = Br 2 + SO 2 + 2H 2 O
Schwefelsäuresalze
2 Arten von Salzen: Sulfate und Hydrosulfate
Salze der Schwefelsäure haben alle allgemeinen Eigenschaften von Salzen. Ihr Verhältnis zur Wärme ist besonders. Sulfate aktiver Metalle (Na, K, Ba) zersetzen sich auch bei Erwärmung über 1000 0 C nicht, Salze weniger aktiver Metalle (Al, Fe, Cu) zersetzen sich schon bei leichter Erwärmung
Schwefeldioxid hat eine ähnliche Molekülstruktur wie Ozon. Das Schwefelatom im Zentrum des Moleküls ist an zwei Sauerstoffatome gebunden. Dieses gasförmige Produkt der Schwefeloxidation ist farblos, verströmt einen stechenden Geruch und kondensiert leicht zu einer klaren Flüssigkeit, wenn sich die Bedingungen ändern. Der Stoff ist gut wasserlöslich und hat antiseptische Eigenschaften. SO 2 entsteht in großen Mengen in der chemischen Industrie, nämlich im Schwefelsäure-Produktionskreislauf. Das Gas wird häufig zur Verarbeitung von Agrar- und Nahrungsmittelprodukten sowie zum Bleichen von Stoffen in der Textilindustrie verwendet.
Systematische und triviale Namen von Stoffen
Es ist notwendig, die Vielfalt der Begriffe zu verstehen, die sich auf dieselbe Verbindung beziehen. Der offizielle Name der Verbindung, deren chemische Zusammensetzung sich in der Formel SO 2 widerspiegelt, ist Schwefeldioxid. IUPAC empfiehlt die Verwendung dieses Begriffs und seines englischen Äquivalents – Schwefeldioxid. In Lehrbüchern für Schulen und Universitäten wird oft ein anderer Name erwähnt – Schwefel(IV)-oxid. Die römische Zahl in Klammern gibt die Wertigkeit des S-Atoms in diesem Oxid an und die Oxidationszahl von Schwefel beträgt +4. In der Fachliteratur werden veraltete Begriffe wie Schwefeldioxid, Schwefelsäureanhydrid (ein Produkt seiner Dehydratisierung) verwendet.
Zusammensetzung und Merkmale der Molekülstruktur von SO 2
Das SO 2 -Molekül besteht aus einem Schwefelatom und zwei Sauerstoffatomen. Zwischen kovalenten Bindungen besteht ein Winkel von 120°. Im Schwefelatom kommt es zur sp2-Hybridisierung – die Wolken aus einem s- und zwei p-Elektronen sind in Form und Energie ausgerichtet. Sie sind an der Bildung einer kovalenten Bindung zwischen Schwefel und Sauerstoff beteiligt. Im O-S-Paar beträgt der Abstand zwischen den Atomen 0,143 nm. Sauerstoff ist ein elektronegativeres Element als Schwefel, was bedeutet, dass sich die Bindungselektronenpaare von der Mitte in die äußeren Ecken verschieben. Das gesamte Molekül ist ebenfalls polarisiert, der negative Pol sind die O-Atome, der positive Pol ist das S-Atom.
Einige physikalische Parameter von Schwefeldioxid
Vierwertiges Schwefeloxid behält unter normalen Umgebungsbedingungen einen gasförmigen Aggregatzustand bei. Die Formel von Schwefeldioxid ermöglicht die Bestimmung seiner relativen molekularen und molaren Masse: Mr(SO 2) = 64,066, M = 64,066 g/mol (kann auf 64 g/mol gerundet werden). Dieses Gas ist fast 2,3-mal schwerer als Luft (M(Luft) = 29 g/mol). Kohlendioxid hat einen scharfen, spezifischen Geruch nach brennendem Schwefel, der kaum mit anderen zu verwechseln ist. Es ist unangenehm, reizt die Augenschleimhäute und verursacht Husten. Aber Schwefel(IV)-oxid ist nicht so giftig wie Schwefelwasserstoff.
Unter Druck bei Raumtemperatur verflüssigt sich Schwefeldioxidgas. Bei niedrigen Temperaturen liegt der Stoff in einem festen Zustand vor und schmilzt bei -72...-75,5 °C. Bei weiterer Temperaturerhöhung entsteht Flüssigkeit, bei -10,1 °C bildet sich wieder Gas. SO 2 -Moleküle sind thermisch stabil; die Zersetzung in atomaren Schwefel und molekularen Sauerstoff erfolgt bei sehr hohen Temperaturen (ca. 2800 ºC).
Löslichkeit und Wechselwirkung mit Wasser
Wenn Schwefeldioxid in Wasser gelöst wird, reagiert es teilweise mit diesem unter Bildung einer sehr schwachen schwefeligen Säure. Beim Empfang zerfällt es sofort in Anhydrid und Wasser: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. Tatsächlich handelt es sich in der Lösung nicht um schwefelige Säure, sondern um hydratisierte SO 2 -Moleküle. Kohlendioxidgas reagiert besser mit kaltem Wasser und seine Löslichkeit nimmt mit steigender Temperatur ab. Unter normalen Bedingungen können sich bis zu 40 Volumenteile Gas in 1 Volumenteil Wasser lösen.
Schwefeldioxid in der Natur
Bei Vulkanausbrüchen werden erhebliche Mengen Schwefeldioxid mit vulkanischen Gasen und Lava freigesetzt. Viele Arten anthropogener Aktivitäten führen auch zu erhöhten SO 2 -Konzentrationen in der Atmosphäre.
Schwefeldioxid wird von Hüttenwerken in die Luft freigesetzt, wo die Abgase beim Erzrösten nicht erfasst werden. Viele Arten fossiler Brennstoffe enthalten Schwefel; daher werden bei der Verbrennung von Kohle, Öl, Gas und daraus gewonnenen Brennstoffen erhebliche Mengen Schwefeldioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Bei Konzentrationen in der Luft über 0,03 % wird Schwefeldioxid für den Menschen giftig. Eine Person beginnt unter Atemnot zu leiden und es können Symptome auftreten, die einer Bronchitis und einer Lungenentzündung ähneln. Sehr hohe Schwefeldioxidkonzentrationen in der Atmosphäre können zu schweren Vergiftungen oder zum Tod führen.
Schwefeldioxid – Herstellung im Labor und in der Industrie
Labormethoden:
- Beim Verbrennen von Schwefel in einem Kolben mit Sauerstoff oder Luft entsteht Dioxid nach der Formel: S + O 2 = SO 2.
- Sie können mit stärkeren anorganischen Säuren auf die Salze der schwefligen Säure einwirken, besser ist es, Salzsäure zu nehmen, Sie können aber auch verdünnte Schwefelsäure verwenden:
- Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3;
- Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (verdünnt) = Na 2 SO 4 + H 2 SO 3;
- H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2.
3. Bei der Reaktion von Kupfer mit konzentrierter Schwefelsäure wird nicht Wasserstoff, sondern Schwefeldioxid freigesetzt:
2H 2 SO 4 (konz.) + Cu = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2.
Moderne Methoden der industriellen Herstellung von Schwefeldioxid:
- Oxidation von natürlichem Schwefel beim Verbrennen in Spezialöfen: S + O 2 = SO 2.
- Brennen von Eisenpyrit (Pyrit).
Grundlegende chemische Eigenschaften von Schwefeldioxid
Schwefeldioxid ist eine chemisch aktive Verbindung. Bei Redoxprozessen fungiert dieser Stoff häufig als Reduktionsmittel. Wenn beispielsweise molekulares Brom mit Schwefeldioxid reagiert, entstehen als Reaktionsprodukte Schwefelsäure und Bromwasserstoff. Die oxidierenden Eigenschaften von SO 2 treten auf, wenn dieses Gas durch Schwefelwasserstoffwasser geleitet wird. Dadurch wird Schwefel freigesetzt, es kommt zu Selbstoxidation-Selbstreduktion: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.
Schwefeldioxid weist saure Eigenschaften auf. Es entspricht einer der schwächsten und instabilsten Säuren – der Schwefelsäure. Diese Verbindung existiert nicht in reiner Form; die sauren Eigenschaften einer Schwefeldioxidlösung können mithilfe von Indikatoren nachgewiesen werden (Lackmus wird rosa). Schwefelige Säure ergibt mittlere Salze – Sulfite und saure – Hydrosulfite. Darunter gibt es stabile Verbindungen.
Der Prozess der Oxidation von Schwefel in Dioxid zum sechswertigen Zustand in Schwefelsäureanhydrid ist katalytisch. Die resultierende Substanz löst sich energisch in Wasser und reagiert mit H 2 O-Molekülen. Die Reaktion ist exotherm, es entsteht Schwefelsäure bzw. deren hydratisierte Form.
Praktische Anwendungen von Schwefeldioxid
Das Hauptverfahren zur industriellen Herstellung von Schwefelsäure, für die das Elementdioxid benötigt wird, besteht aus vier Stufen:
- Gewinnung von Schwefeldioxid durch Verbrennung von Schwefel in speziellen Öfen.
- Reinigung des entstehenden Schwefeldioxids von Verunreinigungen aller Art.
- Weitere Oxidation zu sechswertigem Schwefel in Gegenwart eines Katalysators.
- Aufnahme von Schwefeltrioxid durch Wasser.
Bisher wurde fast das gesamte Schwefeldioxid, das zur Herstellung von Schwefelsäure im industriellen Maßstab benötigt wurde, durch Rösten von Pyrit als Nebenprodukt der Stahlherstellung gewonnen. Neue Arten der Verarbeitung metallurgischer Rohstoffe erfordern eine geringere Erzverbrennung. Daher hat sich natürlicher Schwefel in den letzten Jahren zum Hauptausgangsstoff für die Schwefelsäureproduktion entwickelt. Bedeutende weltweite Reserven dieses Rohstoffs und seine Verfügbarkeit ermöglichen die Organisation einer groß angelegten Verarbeitung.
Schwefeldioxid wird nicht nur in der chemischen Industrie, sondern auch in anderen Wirtschaftszweigen häufig eingesetzt. Textilfabriken verwenden diesen Stoff und die Produkte seiner chemischen Reaktion zum Bleichen von Seiden- und Wollstoffen. Hierbei handelt es sich um eine Art der chlorfreien Bleiche, die die Fasern nicht zerstört.
Schwefeldioxid verfügt über hervorragende desinfizierende Eigenschaften, die im Kampf gegen Pilze und Bakterien eingesetzt werden. Schwefeldioxid wird zur Begasung landwirtschaftlicher Lagerräume, Weinfässer und Keller verwendet. SO 2 wird in der Lebensmittelindustrie als konservierende und antibakterielle Substanz eingesetzt. Sie fügen es Sirupen hinzu und lassen frische Früchte darin einweichen. Sulfitierung
Zuckerrübensaft entfärbt und desinfiziert Rohstoffe. Gemüsepürees und -säfte in Dosen enthalten außerdem Schwefeldioxid als Antioxidans und Konservierungsmittel.
Struktur des SO2-Moleküls
Die Struktur des SO2-Moleküls ähnelt der Struktur des Ozonmoleküls. Das Schwefelatom befindet sich im Zustand der sp2-Hybridisierung, die Form der Orbitale ist ein regelmäßiges Dreieck und die Form des Moleküls ist eckig. Das Schwefelatom hat ein freies Elektronenpaar. Die S-O-Bindungslänge beträgt 0,143 nm und der Bindungswinkel beträgt 119,5°.
Der Aufbau entspricht den folgenden Resonanzstrukturen:
Im Gegensatz zu Ozon beträgt die Multiplizität der S-O-Bindung 2, d. h. der Hauptbeitrag wird von der ersten Resonanzstruktur geleistet. Das Molekül zeichnet sich durch eine hohe thermische Stabilität aus.
Schwefelverbindungen +4 – weisen Redox-Dualität auf, wobei jedoch reduzierende Eigenschaften vorherrschen.
1. Wechselwirkung von SO2 mit Sauerstoff
2S+4O2 + O 2 S+6O
2. Wenn SO2 durch Schwefelwasserstoffsäure geleitet wird, entsteht Schwefel.
S+4O2 + 2H2S-2 → 3So + 2 H2O
4 S+4 + 4 → So 1 - Oxidationsmittel (Reduktion)
S-2 - 2 → So 2 - Reduktionsmittel (Oxidation)
3. Schwefelige Säure wird durch Luftsauerstoff langsam zu Schwefelsäure oxidiert.
2H2S+4O3 + 2O → 2H2S+6O
4 S+4 - 2 → S+6 2 - Reduktionsmittel (Oxidation)
O + 4 → 2O-2 1 - Oxidationsmittel (Reduktion)
Quittung:
1) Schwefel(IV)-oxid in der Industrie:
Schwefelverbrennung:
Pyritbrand:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3
im Labor:
Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O
Schwefeldioxid, verhindert die Gärung, erleichtert die Ablagerung von Schadstoffen, Traubengeweberesten mit pathogener Mikroflora und ermöglicht die Durchführung der alkoholischen Gärung unter Verwendung reiner Hefekulturen, um die Ausbeute an Ethylalkohol zu erhöhen und die Zusammensetzung anderer alkoholischer Gärungsprodukte zu verbessern.
Die Rolle von Schwefeldioxid beschränkt sich daher nicht nur auf die antiseptische Wirkung, die die Umwelt verbessert, sondern erstreckt sich auch auf die Verbesserung der technologischen Bedingungen für die Gärung und Lagerung von Wein.
Diese Bedingungen führen bei richtiger Verwendung von Schwefeldioxid (Begrenzung der Dosierung und Zeit des Kontakts mit der Luft) zu einer Steigerung der Qualität von Weinen und Säften, ihres Aromas, Geschmacks sowie Transparenz und Farbe – Eigenschaften, die damit verbunden sind Beständigkeit von Wein und Saft gegenüber Trübungen.
Schwefeldioxid ist der häufigste Luftschadstoff. Es wird von allen Kraftwerken bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt. Schwefeldioxid kann auch von Unternehmen der metallurgischen Industrie (Quelle: Kokskohlen) sowie einer Reihe chemischer Industrien (z. B. Herstellung von Schwefelsäure) freigesetzt werden. Es entsteht bei der Zersetzung schwefelhaltiger Aminosäuren, die Teil der Proteine alter Pflanzen waren, die Ablagerungen von Kohle, Öl und Ölschiefer bildeten.
Findet Anwendung in der Industrie zum Bleichen verschiedener Produkte: Stoffe, Seide, Papiermasse, Federn, Stroh, Wachs, Borsten, Rosshaar, Lebensmittel, zur Desinfektion von Früchten und Konserven usw. Als Nebenprodukt entsteht Kohlendioxid und in der Luft von Arbeitsräumen in einer Reihe von Industrien freigesetzt: Schwefelsäure, Zellulose, beim Rösten von schwefelmetallhaltigen Erzen, in Beizräumen in Metallfabriken, bei der Herstellung von Glas, Ultramarin usw., sehr oft ist darin Schwefel enthalten die Luft von Kesselräumen und Ascheräumen, wo es durch die Verbrennung schwefelhaltiger Kohlen entsteht.
Beim Auflösen in Wasser ist es schwach und instabil schweflige Säure H2SO3 (existiert nur in wässriger Lösung)
SO2 + H2O ↔ H2SO3
Schwefelige Säure dissoziiert schrittweise:
H2SO3 ↔ H+ + HSO3- (erster Schritt, Hydrosulfit-Anion wird gebildet)
HSO3- ↔ H+ + SO32- (zweite Stufe, Sulfitanion wird gebildet)
H2SO3 bildet zwei Salzreihen – mittel (Sulfite) und sauer (Hydrosulfite).
Eine qualitative Reaktion auf Salze der schwefligen Säure ist die Wechselwirkung des Salzes mit einer starken Säure, wodurch SO2-Gas mit einem stechenden Geruch freigesetzt wird:
Na2SO3 + 2HCl → 2NaCl + SO2 + H2O 2H+ + SO32- → SO2 + H2O
Schwefel(IV)-oxid und schweflige Säure
Schwefel(IV)-oxid oder Schwefeldioxid ist unter normalen Bedingungen ein farbloses Gas mit einem stechenden, erstickenden Geruch. Beim Abkühlen auf -10 °C verflüssigt es sich zu einer farblosen Flüssigkeit.
Quittung
1. Unter Laborbedingungen wird Schwefeloxid (IV) aus Salzen der schwefligen Säure durch Behandlung mit starken Säuren gewonnen:
Na 2 SO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +S0 2 +H 2 O 2NaHSO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +2SO 2 +2H 2 O 2HSO - 3 +2H + =2SO 2 + 2H2O
2. Außerdem entsteht Schwefeldioxid durch die Wechselwirkung konzentrierter Schwefelsäure beim Erhitzen mit niedrigaktiven Metallen:
Cu+2H 2 SO 4 =CuSO 4 +SO 2 +2H 2 O
Cu+4H + +2SO 2- 4 =Cu 2+ + SO 2- 4 +SO 2 +2H 2 O
3. Schwefel(IV)-oxid entsteht auch, wenn Schwefel in Luft oder Sauerstoff verbrannt wird:
4. Unter industriellen Bedingungen wird SO 2 durch Rösten von Pyrit FeS 2 oder Schwefelerzen von Nichteisenmetallen (Zinkblende ZnS, Bleiglanz PbS usw.) gewonnen:
4FeS 2 +11O 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2
Strukturformel des SO 2 -Moleküls:
An der Bindungsbildung in einem SO 2 -Molekül sind vier Schwefelelektronen und vier Elektronen von zwei Sauerstoffatomen beteiligt. Die gegenseitige Abstoßung der bindenden Elektronenpaare und des freien Elektronenpaars des Schwefels verleiht dem Molekül eine eckige Form.
Chemische Eigenschaften
1. Schwefel(IV)-oxid weist alle Eigenschaften saurer Oxide auf:
Wechselwirkung mit Wasser
Wechselwirkung mit Alkalien,
Wechselwirkung mit basischen Oxiden.
2. Schwefel(IV)-oxid zeichnet sich durch reduzierende Eigenschaften aus:
S +4 O 2 +O 0 2 „2S +6 O -2 3 (in Gegenwart eines Katalysators, beim Erhitzen)
In Gegenwart starker Reduktionsmittel verhält sich SO 2 jedoch wie ein Oxidationsmittel:
Die Redoxdualität von Schwefeloxid (IV) erklärt sich aus der Tatsache, dass Schwefel eine Oxidationsstufe von +4 aufweist und daher durch Abgabe von 2 Elektronen zu S +6 oxidiert und durch Aufnahme von 4 Elektronen reduziert werden kann bis S°. Die Ausprägung dieser oder anderer Eigenschaften hängt von der Art der reagierenden Komponente ab.
Schwefeloxid (IV) ist in Wasser gut löslich (40 Volumina SO 2 lösen sich in 1 Volumen bei 20 °C). Dabei entsteht schweflige Säure, die nur in wässriger Lösung vorliegt:
SO 2 +H 2 O «H 2 SO 3
Die Reaktion ist reversibel. In einer wässrigen Lösung befinden sich Schwefeloxid (IV) und schweflige Säure im chemischen Gleichgewicht, das verschoben werden kann. Bei der Bindung von H 2 SO 3 (Neutralisation von Säure
u) die Reaktion verläuft in Richtung der Bildung von schwefliger Säure; Wenn SO 2 entfernt wird (durch Durchblasen einer Stickstofflösung oder Erhitzen), schreitet die Reaktion in Richtung der Ausgangsmaterialien voran. Eine Lösung schwefliger Säure enthält immer Schwefeloxid (IV), was ihr einen stechenden Geruch verleiht.
Schwefelige Säure hat alle Eigenschaften von Säuren. In Lösung dissoziiert es schrittweise:
H 2 SO 3 „H + +HSO - 3 HSO - 3 „H + +SO 2- 3
Thermisch instabil, flüchtig. Schwefelige Säure bildet als zweiwertige Säure zwei Arten von Salzen:
Mittel – Sulfite (Na 2 SO 3);
Sauer – Hydrosulfite (NaHSO 3).
Sulfite entstehen, wenn eine Säure vollständig mit einer Base neutralisiert wird:
H 2 SO 3 +2NaOH=Na 2 SO 3 +2H 2 O
Hydrosulfite werden bei Alkalimangel gewonnen:
H 2 SO 3 +NaOH=NaHSO 3 +H 2 O
Schwefelige Säure und ihre Salze haben sowohl oxidierende als auch reduzierende Eigenschaften, was durch die Art des Reaktionspartners bestimmt wird.
1. So werden Sulfite unter dem Einfluss von Sauerstoff zu Sulfaten oxidiert:
2Na 2 S +4 O 3 +O 0 2 =2Na 2 S +6 O -2 4
Noch einfacher erfolgt die Oxidation von schwefliger Säure mit Brom und Kaliumpermanganat:
5H 2 S +4 O 3 +2KMn +7 O 4 =2H 2 S +6 O 4 +2Mn +2 S +6 O 4 +K 2 S +6 O 4 +3H 2 O
2. In Gegenwart energiereicherer Reduktionsmittel weisen Sulfite oxidierende Eigenschaften auf:
Fast alle Hydrosulfite und Alkalimetallsulfite lösen sich aus Salzen der schwefligen Säure.
3. Da H 2 SO 3 eine schwache Säure ist, wird SO 2 freigesetzt, wenn Säuren auf Sulfite und Hydrosulfite einwirken. Diese Methode wird normalerweise bei der Herstellung von SO 2 unter Laborbedingungen verwendet:
NaHSO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +SO 2 +H 2 O
4. Wasserlösliche Sulfite werden leicht hydrolysiert, wodurch die Konzentration an OH-Ionen in der Lösung zunimmt:
Na 2 SO 3 + NON «NaHSO 3 + NaOH
Anwendung
Schwefel(IV)-oxid und schweflige Säure entfärben viele Farbstoffe und bilden mit ihnen farblose Verbindungen. Letztere können sich bei Erhitzung oder Lichteinwirkung wieder zersetzen, wodurch die Farbe wiederhergestellt wird. Daher unterscheidet sich die Bleichwirkung von SO 2 und H 2 SO 3 von der Bleichwirkung von Chlor. Typischerweise wird Schwefel(IV)-oxid zum Bleichen von Wolle, Seide und Stroh verwendet.
Schwefel(IV)-oxid tötet viele Mikroorganismen ab. Um Schimmelpilze abzutöten, begasen sie daher feuchte Keller, Keller, Weinfässer usw. Es wird auch für den Transport und die Lagerung von Früchten und Beeren verwendet. Schwefeloxid IV) wird in großen Mengen zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet.
Eine wichtige Anwendung findet sich in einer Lösung von Calciumhydrosulfit CaHSO 3 (Sulfitlauge), die zur Behandlung von Holz- und Papierzellstoff verwendet wird.
Teil I
1. Schwefelwasserstoff.
1) Molekülstruktur:
2) Physikalische Eigenschaften: ein farbloses Gas mit einem stechenden Geruch nach faulen Eiern, schwerer als Luft.
3) Chemische Eigenschaften (Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen und betrachten Sie die Gleichungen im Lichte der TED oder unter dem Gesichtspunkt der Oxidations-Reduktion).
4) Schwefelwasserstoff in der Natur: in Form von Verbindungen - Sulfiden, in freier Form - in vulkanischen Gasen.
2. Schwefel(IV)oxid – SO2
1) In der Industrie gewonnen. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf und betrachten Sie sie unter dem Gesichtspunkt der Oxidations-Reduktion.
2) Im Labor gewonnen. Schreiben Sie die Reaktionsgleichung auf und betrachten Sie sie im Lichte der TED:
3) Physikalische Eigenschaften: Gas mit einem stechenden, erstickenden Geruch.
4) Chemische Eigenschaften.
3. Schwefeloxid (VI) – SO3.
1) Herstellung durch Synthese aus Schwefeloxid (IV):
2) Physikalische Eigenschaften: Flüssigkeit, schwerer als Wasser, vermischt mit Schwefelsäure – Oleum.
3) Chemische Eigenschaften. Zeigt typische Eigenschaften von Säureoxiden:
Teil II
1. Charakterisieren Sie die Reaktion zur Synthese von Schwefeloxid (VI) gemäß allen Klassifizierungskriterien.
a) katalytisch
b) reversibel
c) OVR
d) Verbindungen
e) exotherm
e) Verbrennung
2. Charakterisieren Sie die Reaktion von Schwefeloxid (IV) mit Wasser gemäß allen Klassifizierungskriterien.
a) reversibel
b) Verbindungen
c) nicht OVR
d) exotherm
e) nichtkatalytisch
3. Erklären Sie, warum Schwefelwasserstoff stark reduzierende Eigenschaften aufweist.
4. Erklären Sie, warum Schwefel(IV)oxid sowohl oxidierende als auch reduzierende Eigenschaften aufweisen kann:
Bestätigen Sie diese These mit Gleichungen der entsprechenden Reaktionen.
5. Schwefel vulkanischen Ursprungs entsteht durch die Wechselwirkung von Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf und betrachten Sie sie unter dem Gesichtspunkt der Oxidations-Reduktion.
6. Schreiben Sie die Gleichungen der Übergangsreaktionen auf und entschlüsseln Sie die unbekannten Formeln:
7. Schreiben Sie einen Syncwine zum Thema „Schwefeldioxid“.
1) Schwefeldioxid
2) Erstickend und hart
3) Säureoxid, OVR
4) Wird zur Herstellung von SO3 verwendet
5) Schwefelsäure H2SO4
8. Bereiten Sie unter Nutzung zusätzlicher Informationsquellen, einschließlich des Internets, eine Botschaft über die Toxizität von Schwefelwasserstoff (achten Sie auf seinen charakteristischen Geruch!) und Erste Hilfe bei Vergiftungen mit diesem Gas vor. Notieren Sie Ihren Nachrichtenplan in einem speziellen Notizbuch.
Schwefelwasserstoff
Farbloses Gas mit dem Geruch von faulen Eiern. Es wird bereits in geringen Konzentrationen über den Geruch in der Luft nachgewiesen. In der Natur kommt es im Wasser von Mineralquellen, Meeren und vulkanischen Gasen vor. Entsteht beim Abbau von Proteinen ohne Zugang zu Sauerstoff. Es kann in einer Reihe von Chemie- und Textilindustrien, bei der Ölförderung und -raffinierung sowie aus Abwassersystemen in die Luft gelangen.
Schwefelwasserstoff ist ein starkes Gift, das akute und chronische Vergiftungen verursacht. Es wirkt lokal reizend und allgemein toxisch. Bei einer Konzentration von 1,2 mg/l kommt es blitzschnell zu einer Vergiftung, der Tod tritt durch akute Hemmung der Gewebeatmungsprozesse ein. Wenn die Exposition gestoppt wird, kann das Opfer auch bei schweren Vergiftungen wieder zum Leben erweckt werden.
Bei einer Konzentration von 0,02–0,2 mg/l werden Kopfschmerzen, Schwindel, Engegefühl in der Brust, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Bewusstlosigkeit, Krämpfe, Schäden an der Augenschleimhaut, Konjunktivitis und Photophobie beobachtet. Durch Geruchsverlust steigt die Vergiftungsgefahr. Herzschwäche und Atemversagen, Koma nehmen allmählich zu.
Erste Hilfe – Entfernen des Opfers aus der verschmutzten Atmosphäre, Einatmen von Sauerstoff, künstliche Beatmung; Mittel, die das Atemzentrum stimulieren und den Körper erwärmen. Außerdem werden Glukose-, Vitamin- und Eisenpräparate empfohlen.
Vorbeugung – ausreichende Belüftung, Abdichtung einiger Produktionsbetriebe. Beim Ablassen von Arbeitern in Brunnen und Behälter, die Schwefelwasserstoff enthalten, müssen sie Gasmasken und Rettungsringe an Seilen tragen. In Bergwerken, Produktionsstätten und Ölverarbeitungsbetrieben ist der Gasrettungsdienst Pflicht.
