SULFAMĪNSKĀBE: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, SINTĒZE, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Sulfamīnskābe ir neorganisks savienojums, kas sastāv no sēra atomu (-iem), kas kovalenti saistīta ar vienas saites un hidroksilgrupas (-OH) un aminogrupu (-NH ₂ ), un divkāršā saite divi atomi skābeklis (O). Tā ir balta kristāliska cieta viela. Tā ķīmiskā formula ir NH ₂ SO ₃ H. Ir zināms arī kā aminosulfonic skābi, amidosulfonic skābi, amidosulfuric skābi, un sulfamidic skābi.

Sulfamīnskābe ir spēcīga skābe. Var reaģēt ar metāliem, metālu oksīdiem un karbonātiem. Tā sāļi parasti šķīst ūdenī, padarot to par labu mēroga noņēmējam procesa iekārtās. To bieži izmanto cukura spiestuvēs, lai notīrītu karbonātu iesūkšanos iztvaicētāja iekārtās.

Sulfamīnskābes struktūra. Benjah-bmm27. Avots: Wikipedia Commons.

Sulfamīnskābe ir nitrītu reducētājs (NO ₂ ^- ), un šo ķīmisko īpašību izmanto dažādos nolūkos, piemēram, krāsu rūpniecībā un nitrītu analīzē.

To izmanto ādas miecēšanai un celulozes balināšanai papīra ražošanā. Faktiski tas ir pārtikas piemaisījums, jo to bieži atrod papīros un kartonā, ko izmanto pārtikas preču iesaiņošanai.

To izmanto arī metālu elektrodepozīcijā, kā laboratorijas standartu, un viens no tā atvasinājumiem ir ļoti efektīvs herbicīds.

Uzbūve

Sulfamīnskābe kristalizējas ortorombisku dipiramidālu kristālu formā. Tas veido kompaktas prizmas un loksnes, kad tā izkristalizējas no auksta šķīduma, kā arī dimanta loksnes, kad tā izkristalizējas no karsta ūdens šķīduma.

Nomenklatūra

- sulfamīnskābe

- aminosulfoskābe

- amidosulfonskābe

- amidosērskābe

- sulfamidīnskābe

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Balta kristāliska cieta viela.

Molekulārais svars

97,1 g / mol.

Kušanas punkts

205 ° C, sadalās 209 ° C temperatūrā.

Blīvums

2,15 g / cm ³

Šķīdība

Šķīst ūdenī:

- 12,8% pie 0 ºC

- 17,57% pie 20 ºC

- 22,77% pie 40 ºC

Nedaudz šķīst metanolā, nedaudz šķīst acetonā, nešķīst ēterī.

Labi šķīst slāpekļa bāzēs un organiskos šķīdinātājos, kas satur slāpekli.

Nešķīst oglekļa disulfīdā (CS ₂ ) un tetrahlorogleklī (CCl ₄ ).

pH

0,41 (1 N šķīdumā, tas ir, 1 ekvivalents / L).

Disociācijas konstante

0,011 25 ° C temperatūrā.

Ķīmiskās īpašības

Tā ir spēcīga skābe. Gandrīz tikpat, cik sālsskābes (HCl), slāpekļa (HNO ₃ ) un sērskābes (H ₂ SO ₄ ) skābes .

Sulfamīnskābes ūdens šķīdumi ir ļoti jonizēti. Tās pH ir zemāks nekā skudrskābes, fosforskābes un skābeņskābes šķīdumi.

Ūdenī sulfamīnskābe zaudē tikai protonu, kas ir saistīts ar skābekli. Ūdeņradis, kas piestiprināts pie slāpekļa, cieši turas kopā.

Ūdens šķīdumā to lēnām hidrolizē, iegūstot skābu amonija sulfātu (NH ₄ HSO ₄ ). Tas ir stabils sausos apstākļos.

Sulfamīnskābe uzbrūk metāliem, metālu oksīdiem un karbonātiem, veidojot sulfamātus. Piemēram, ar metāla kālija (K) tas veido kālija sulphamate (Koso ₂ NH ₂ ) un ūdeņraža (H ₂ ).

Visi sulfamīnskābes sāļi šķīst ūdenī. Atšķirībā no atbilstošajiem sērskābes sāļiem, kalcija, svina un bārija sāļi ir ļoti labi šķīst ūdenī.

Slāpekļskābe (HNO ₂ ) kvantitatīvi reaģē ar sulfamīnskābes aminogrupu, atbrīvojot slāpekli (N ₂ ). Tiek uzskatīts, ka sulfamāta jons šajā reakcijā darbojas kā amīds, nevis kā amīns.

Sulfamīnskābi oksidē ar hloru, bromu vai kālija hlorātu, lai to pārveidotu par sērskābi. Šī reakcija nenotiek ar citiem oksidētājiem, piemēram, hromskābi vai kālija permanganātu.

Tas nav savietojams (reaģē) ar spēcīgiem sārmiem, hloru, hipohlorskābi, hipohlorītiem, cianīdiem un sulfīdiem.

Citas īpašības

Tas nav higroskopisks (tas nozīmē, ka tas neuzsūc mitrumu no gaisa).

Sildot līdz sadalīšanai, tas izdala ļoti toksiskus sēra oksīdu un ūdeņraža hlorīda (HCl) izgarojumus.

Viens no tā atvasinājumiem, amonija sulfamāts, ir antipirēns.

Tas ir mēreni toksisks.

Sintēze

Sulfamīnskābi iegūst, reaģējot urīnvielu CO (NH ₂ ) ₂ ar kūpošo sērskābi, tas ir, ar koncentrētu sērskābi (H ₂ SO ₄ ), kas satur sēra trioksīdu (SO ₃ ).

To var arī sintezēt, reaģējot ar hlorsulfoskābi (HClO ₃ Cl) un amonjaku (NH ₃ ).

Lietojumprogrammas

Krāsvielu nozarē

Sulfamīnskābi izmanto, lai ātri un efektīvi noņemtu nitrītu pārpalikumus diazotizācijas reakcijās krāsvielu sintēzē. Šim nolūkam tas ir daudz praktiskāk nekā urīnviela.

Ādas apstrādē

Ādas miecēšanas laikā sulfamīnskābes izmantošana sērskābes vietā nodrošina smalkāku un zīdainu tekstūru.

Turklāt, tā kā kalcija sulfamāts šķīst ūdenī, atšķirībā no kalcija sulfāta, sulfamīnskābi var izmantot norobežošanas procesā, neatstājot traipus, kas dažreiz rodas uz ādas, kad tiek izmantota sērskābe.

Ādas apavi. Avots: Pixabay.

Iekārtu tīrīšanā

Sulfamīnskābi izmanto kā katlakmens noņemšanas tējkannu, reaktoru, cauruļu, dzesēšanas sistēmu un siltummaiņu tīrīšanas līdzekli.

Šajā iekārtā mērogu veido ūdens vai procesu savienojumu cirkulācija spēkstacijās, ķīmiskās rūpnīcās, tērauda rūpnīcās, papīra rūpnīcās, kompresijas stacijās un citās nozarēs.

Mēroga vai cietās nogulsnes var būt organiskas (aļģes, dūņas, sēnītes) vai neorganiskas (dzelzs oksīdi, dzelzs sulfīdi, kalcija vai magnija karbonāti, sulfāti, fosfāti vai silikāti).

Sulfamīnskābe ir ļoti efektīva, ja to lieto kalcija karbonāta skalas noņemšanai. To var izmantot vara, misiņa, nerūsējošā tērauda, ​​čuguna un cinkota tērauda iekārtām.

To lieto 5-10 svara% šķīduma formā. Īpaši to izmanto cukura rūpnīcās, lai iztīrītu iztvaicētājus, kas izgatavoti no čuguna, ar vara siltummaiņiem.

Iztvaicētāja aprīkojums cukura dzirnavās. Autors: Antriksh Kumar. Avots: Pixabay

Tas jāizmanto temperatūrā, kas nav augstāka par 50–60 ºC. 70 ° C temperatūra noved pie nešķīstošu sulfātu, piemēram, CaSO _{4, veidošanās} .

Lietojot kombinācijā ar nātrija hlorīdu, rodas sinerģisks efekts, un šķīdums ļauj dzelzs oksīdam lēnām izšķīst. Šajā gadījumā to nedrīkst lietot kopā ar nerūsējošo tēraudu, jo izdalās sālsskābe, kas var izraisīt šī materiāla koroziju.

Metāla pārstrādē

Tādu metālu kā vara, sudraba, kobalta, niķeļa, cinka, kadmija, dzelzs un svina galvanisko pārklāšanu var veiksmīgi veikt sulfamīnskābes šķīdumos. Ar to var rīkoties daudz vienkāršāk nekā ar fluorūdeņražskābi (H ₂ SiF ₆ ).

Kā standarta reaģents laboratorijā

Ņemot vērā noteiktas sulfamīnskābes īpašības, piemēram: tās kā skābes stiprība, tās viegli attīrāmā kristalizācija ūdenī, stabilitāte un nehigroskopiskums, to izmantoja par galveno standartu laboratorijas līmenī. Tas nozīmē, ka to izmanto sārmu kvantitatīvai noteikšanai.

Laboratorija. PublicDomainPictures. Avots: Pixabay

Nitrītu analīzē

Tā kā tā viegli reaģē ar nitrītiem, sulfamīnskābi izmanto, lai tos noteiktu šķīdumā.

Ūdenī izšķīdušā skābekļa analīzē

Tā kā sulfamīnskābe reaģē ar nitrītiem ūdenī, izdalās slāpeklis, ūdenī izšķīdušā skābekļa daudzumu var noteikt, novēršot nitrītu radītos traucējumus.

Gatavojot slāpekļa oksīdu

Sulfamīnskābe reaģē ar slāpekļskābi, veidojot slāpekļa oksīdu (N ₂ O). Lai iegūtu šo gāzi, šī reakcija ir drošāka nekā amonija nitrāta.

Lauksaimniecībā

Sulfamīnskābes atvasinājums, amonija sulfamāts, ir efektīvs netoksisks herbicīds dzīvniekiem.

To uzklāj ar rasu to sugu lapām, kuras jānoņem vasaras beigās vai rudens sākumā, vēlams mitrā laikā. Tā kā savienojums pārvietojas no lapām līdz saknēm, augs mirst.

Herbicīdu izsmidzināšana. Autors: Zefe Wu. Avots: Pixabay

Vēl viena šī savienojuma priekšrocība ir tā, ka tas neatgriezeniski nesterilizē augsni. Patiešām, daži no amonija sulfamāta slāpekļa būs pieejami augsnē augu augšanai nākamajā sezonā.

Ugunsdrošos audumos

Tā saderība ar celulozi un tā antipirēnu īpašības padara amonija sulfamātu par līdzekli ugunsizturīgu audumu un papīra iegūšanai.

Tiek izmantoti 10% no auduma svara, kura izskats un pieskāriens nemainās. Lietošanai izmantotais audums ir jānotīra sausā veidā, to nekad nedrīkst mazgāt ar ūdeni, lai neizšķīdinātu sulfamātu.

Tas ir īpaši noderīgi teātra aizkaros vai līdzīgās vietās.

Teātris. Autors: MustangJoe Avots: Pixabay

Dažādās lietojumprogrammās

To izmanto kā katalizatoru dažās ķīmiskās reakcijās, piemēram, urīnvielas-formaldehīda sveķu sagatavošanā. Tas ir noderīgs arī kā baktericīds un hlora stabilizators peldbaseinos un kā koksnes balinātājs celulozes un papīra rūpnīcās.

Atsauces

1. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Sulfamīnskābe. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Viljamss, DLH (2004) Nitrozācija slāpekļa centros. Slāpekļa oksīda reakcijās un slāpekļa oksīda ķīmijā. 2. nodaļa. Atgūts no vietnes sciencedirect.com
3. Klops, Leilīna B. (1943). Sulfamīnskābe un tās lietojumi. Chem. Educ., 1943., 20., 4., 189. Atgūts no pubs.acs.org
4. Makdonalds, Džeimss. (2003). Sulfamīnskābe. Atgūts no veoliawatertech.com
5. Sastri, VS (2010). Korozijas vadība un kontrole. Šrīra korozijā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com
6. Pratima Bajpai. (2018). Dažādas tēmas. Biermana rokasgrāmatā Pulp and Paper. Trešais izdevums. Atgūts no vietnes sciencedirect.com