- Disulfērskābes struktūra
- Īpašības
- Cukura dehidratācijas reakcija
- Nomenklatūra
- Lietojumprogrammas
- Uzglabā sērskābi
- 100% sērskābes sintēze
- Sulfonēšana
- Atsauces
Disulfuric skābe ir viens no daudziem oxoacids sēra, ar ķīmiskā formula H 2 S 2 O 7 . Formula skaidri norāda, ka ir divi sēra atomi, un, kā norāda arī tās nosaukums , vienā jābūt divām H 2 SO 4 molekulām ; tomēr astoņu vietā ir septiņi skābekļi, tāpēc sēram jābūt trim.
Šī skābe tiek uzskatīta par vienu no galvenajām oleuma (vai kūpošās sērskābes) sastāvdaļām, kas ir "blīva" sērskābes forma. Tāds pārsvars ir tāds, ka daži uzskata oleumu kā disulfērskābes sinonīmu; kas pazīstams arī ar tradicionālo nosaukumu pirosulfūrskābe.
Oleum. Avots: W. Oelen, izmantojot Wikimedia Commons
Attēlā ir konteiners ar oleumu ar sēra trioksīda SO 3 koncentrāciju 20%. Šai vielai raksturīga eļļaina un bezkrāsaina viela; lai arī tas var kļūt dzeltenīgs vai brūns atkarībā no SO 3 koncentrācijas un dažu piemaisījumu klātbūtnes.
Iepriekš minētais attiecas uz SO 3 dalību H 2 S 2 O 7 ; ka ir, molekula H 2 SO 4 reaģē ar vienu SO 3 , lai veidotu disulfuric skābi. Tādā gadījumā H 2 S 2 O 7 var uzrakstīt arī kā H 2 SO 4 · SO 3 .
Disulfērskābes struktūra
H2S2O7 molekula. Avots:. Jynto (vairāk no šī lietotāja), no Wikimedia Commons
Augšpusē ir H 2 S 2 O 7 struktūra sfērisko un stieņu modelī. No pirmā acu uzmetiena ņemiet vērā molekulas simetriju: skābekļa tilta kreisā puse ir identiska labajai. No šī viedokļa struktūru var aprakstīt ar formulu HO 3 SOSO 3 H.
Abos galos ir katra hidroksilgrupa, kuras ūdeņradis, izmantojot visu šo skābekļa atomu induktīvo iedarbību, palielina tā pozitīvo daļējo lādiņu; un attiecīgi disulfoskābei ir vēl spēcīgāka skābums nekā sērskābei.
Molekulu var uzrakstīt kā H 2 SO 4 · SO 3 . Tomēr tas vairāk attiecas uz oleuma sastāvu, nevis uz molekulas struktūru.
Tomēr, ja H 2 S 2 O 7 pievieno ūdens molekulu, izdalās divas H 2 SO 4 molekulas :
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Līdzsvars var tikt pārvietoti pa kreisi: veidošanos H 2 S 2 O 7 no H 2 SO 4 ja siltums tiek piegādāts uz to. Tieši šī iemesla dēļ H 2 S 2 O 7 ir arī pazīstams kā pirosulfūrskābe; jo to var radīt pēc sērskābes karsēšanas.
Kā jau minēts sākumā, H 2 S 2 O 7 veido arī H 2 SO 4 un SO 3 tieša kombinācija :
SO 3 + H 2 SO 4 <=> H 2 S 2 O 7
Īpašības
Disulfērskābes īpašības nav precīzi noteiktas, jo ir ārkārtīgi grūti atdalīties tīri no oleuma.
Jāatceras, ka oleumā var būt arī citi savienojumi ar formulu H 2 SO 4 · xSO 3 , kur atkarībā no x vērtības var būt pat polimēru struktūras.
Viens veids, kā to vizualizēt, ir iedomāties, ka H 2 S 2 O 7 augšējā struktūra kļūst garāka ar vairāk SO 3 vienību un skābekļa tiltu palīdzību.
Gandrīz tīrā stāvoklī tas sastāv no nestabilas kristāliskas cietas vielas (kūpoša), kas kūst 36ºC temperatūrā. Tomēr šī kušanas temperatūra var mainīties atkarībā no patiesā sastāva.
Disulfērskābe var veidot tā sauktos disulfāta (vai pirosulfāta) sāļus. Piemēram, ja tas reaģē ar kālija hidroksīdu, tas veido kālija pirosulfātu, K 2 S 2 O 7 .
Turklāt var teikt, ka tā molekulmasa ir 178 g / mol un divi skābes ekvivalenti (2 H + joni, kurus var neitralizēt ar spēcīgu bāzi).
Cukura dehidratācijas reakcija
Ar šo savienojumu oleuma formā var veikt ziņkārīgu reakciju: cukura kubu pārvēršanu oglekļa blokos.
H 2 S 2 O 7 reaģē ar cukuriem, izdalot visas to OH grupas ūdens formā, kas veicina jaunas saites starp oglekļa atomiem; arodbiedrības, kas galu galā rada melno oglekli.
Nomenklatūra
Par sērskābes anhidrīdu uzskata sērskābi; citiem vārdiem sakot, tā zaudē ūdens molekulu kondensācijas rezultātā starp divām skābes molekulām. Ņemot vērā tik daudz iespējamo šī savienojuma nosaukumu, IUPAC nomenklatūra vienkārši iesaka disulfērskābi.
Termins “pyro” attiecas tikai uz to, kas veidojas kā siltuma pielietojums. IUPAC neiesaka šo nosaukumu H 2 S 2 O 7 ; bet to joprojām izmanto daudzi ķīmiķi.
-Ico galotne paliek nemainīga, jo sēra atoms turpina saglabāt valenci +6. Piemēram, to var aprēķināt, izmantojot šādu aritmētisko operāciju:
2H + 2S + 7O = 0
2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0
S = 6
Lietojumprogrammas
Uzglabā sērskābi
Sērskābe, ņemot vērā tās sacietēšanas īpašības, piemēram, oleumu, spēj drošāk izšķīdināt un uzglabāt sērskābi. Tas notiek tāpēc, ka SO 3 izplūst, radot neelpojamu "miglu", kas daudz vairāk šķīst H 2 SO 4 nekā ūdenī. Lai iegūtu H 2 SO 4 , pietiek ar ūdens pievienošanu oleumam:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
100% sērskābes sintēze
No iepriekšējā vienādojuma, H 2 SO 4 atšķaida ar pievienotā ūdens. Piemēram, ja jums ir ūdens šķīdumu H 2 SO 4 , kur SO 3 mēdz izvairīties un apzīmē risku ņēmēju, kad oleums pievieno šķīdumam tas reaģē ar ūdeni, veidojot vairāk sērskābi; tas ir, palielinot jūsu koncentrāciju.
Ja paliek nedaudz ūdens, pievieno vairāk SO 3 , kas reaģē ar H 2 SO 4 , iegūstot vairāk sērskābes vai oleuma, un pēc tam tas rehidrējas, "izžāvējot" H 2 SO 4 . Procesu atkārto pietiekami reizes, lai iegūtu sērskābi 100% koncentrācijā.
Līdzīgu procesu izmanto, lai iegūtu 100% slāpekļskābi. Tāpat tas ticis izmantots citu ķīmisku vielu dehidrēšanai, kuras izmanto sprāgstvielu ražošanā.
Sulfonēšana
To lieto tādu struktūru, piemēram, krāsvielu, sulfonēšanai; tas ir, tas pievieno -SO 3 H grupas , kuras, zaudējot skābo protonu, var nostiprināties tekstilšķiedras polimērā.
No otras puses, skābums oleumu tiek izmantota, lai sasniegtu otro nitrēšana (pievienot -Nē 2 grupas ) uz aromātisko gredzenu.
Atsauces
- Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2018). Sērskābe. Atgūts no: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019. gads). Piro sērskābe. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Seongs Kju Kims, Hans Mioungs Lī un Kvangs S. Kims. (2015). Divas ūdens molekulas sadalītas sērskābes: ab initio un blīvuma funkcionālās teorijas aprēķini. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
- Contra Costa veselības aprūpes pakalpojumi. (sf). Oleum / sēra trioksīds: ķīmisko datu lapa. . Atgūts no: cchealth.org