SĒRA DIOKSĪDS (SO2): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS, RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Sēra dioksīds ir gāzveida neorganisks savienojums, kas sastāv no sēra (S) un skābekļa (O), un tā ķīmiskā formula SO ₂ . Tā ir bezkrāsaina gāze ar kairinošu un nosmakušu smaku. Turklāt tas šķīst ūdenī, veidojot skābes šķīdumus. Vulkāni izvirdumu laikā to izvada atmosfērā.

Tas ir sēra bioloģiskā un ģeoķīmiskā cikla daļa, bet to lielos daudzumos ražo noteiktas cilvēku darbības, piemēram, naftas rafinēšana un fosilā kurināmā (piemēram, ogles vai dīzeļdegviela) dedzināšana.

Sēra dioksīdu SO ₂ izvirdumu laikā izdala vulkāni. Brocken neglīta. Avots: Wikimedia Commons.

SO ₂ ir reducētājs kas ļauj celulozes paliek balts pēc balināšanas ar citiem savienojumiem. Tas arī kalpo hlora pēdu noņemšanai ūdenī, kas apstrādāts ar šo ķīmisko vielu.

To izmanto, lai konservētu dažus pārtikas veidus, dezinficētu traukus, kur tiek ražota vīnogu sula, lai iegūtu vīnu vai miežus alus pagatavošanai.

To izmanto arī kā fungicīdu lauksaimniecībā, lai iegūtu sērskābi, kā šķīdinātāju un kā starpproduktu ķīmiskās reakcijās.

Atmosfērā esošais SO ₂ ir kaitīgs daudziem augiem, ūdenī tas ietekmē zivis, un tas ir arī viens no tiem, kas atbild par "skābo lietu", kas kodina cilvēku radītos materiālus.

Uzbūve

Sēra dioksīda molekula ir simetriska un veido leņķi. Leņķis ir saistīts ar faktu, ka SO ₂ ir vientuļu elektronu pāris, tas ir, elektroni, kas neveido saiti ar nevienu atomu, bet ir brīvi.

Sīrija dioksīda Lūisa struktūra, kur tiek novērota tā leņķiskā forma un brīvo elektronu pāris. WhittleMario. Avots: Wikimedia Commons.

Nomenklatūra

- Sēra dioksīds

- sēra anhidrīds

- Sēra oksīds.

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Bezkrāsaina gāze.

Molekulārais svars

64,07 g / mol

Kušanas punkts

-75,5 ºC

Vārīšanās punkts

-10,05 ºC

Blīvums

Gāze: 2,26 pie 0 ° C (attiecībā pret gaisu, tas ir, gaisa blīvums = 1). Tas nozīmē, ka tas ir smagāks par gaisu.

Šķidrums: no 1,4 līdz -10 ° C (attiecībā pret ūdeni, tas ir, ūdens blīvums = 1).

Šķīdība

Šķīst ūdenī: 17,7% pie 0 ° C; 11,9% 15 ° C temperatūrā; 8,5% 25 ° C temperatūrā; 6,4% pie 35 ° C.

Šķīst etanolā, dietilēterī, acetonā un hloroformā. Tas ir mazāk šķīstošs nepolāros šķīdinātājos.

pH

Aqueous SO ₂ risinājumi ir skābi.

Ķīmiskās īpašības

SO ₂ ir spēcīgs reducējošs un oksidējošs līdzeklis. Gaisa un katalizatora klātbūtnē tas oksidējas līdz SO ₃ .

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

Vientuļie elektronu pāri dažkārt liek tai izturēties kā Lūisa bāzei, citiem vārdiem sakot, tā var reaģēt ar savienojumiem, ja ir atoms, kurā trūkst elektronu.

Ja SO ₂ ir gāzes formā un sauss, tas neuzbrūk dzelzs, tērauda, ​​vara-niķeļa sakausējumu vai niķeļa-hroma-dzelzs iedarbībai. Tomēr, ja tas ir šķidrā vai mitrā stāvoklī, tas izraisa šo metālu koroziju.

Šķidrs SO ₂ ar 0,2% vai vairāk ūdens rada spēcīgu dzelzs, misiņa un vara koroziju. Tas ir kodīgs ar alumīniju.

Šķidrs tas var uzbrukt arī dažām plastmasām, gumijām un pārklājumiem.

Ūdens SO šķīdumi

SO ₂ labi šķīst ūdenī. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka ūdenī tas veido sērskābi H ₂ SO ₃ , taču šīs skābes esamība nav pierādīta.

SO ₂ šķīdumos ūdenī rodas šādi līdzsvari:

SO ₂ + H ₂ O ⇔ SO ₂ .H ₂ O

SO ₂ .H ₂ O ⇔ HSO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

HSO ₃ ^- + H ₂ O ⇔ SO ₃ ^2- + H ₃ O ⁺

Kur HSO ₃ ^- ir bisulfīta jons un SO ₃ ^2- ir sulfīta jons. Sulfīta jonu SO ₃ ² iegūst galvenokārt tad, kad SO ₂ šķīdumam pievieno sārmu .

SO ₂ ūdens šķīdumiem ir reducējošas īpašības, īpaši, ja tie ir sārmaini.

Citas īpašības

- Tas ir īpaši stabils pret karstumu, pat līdz 2000 ° C.

- Tas nav viegli uzliesmojošs.

Iegūšana

SO ₂ iegūst, sadedzinot sēru (S) gaisā, lai arī veidojas arī neliels daudzums SO ₃ .

S + O ₂ → SO ₂

To var arī ražot, sildot gaisā dažādus sulfīdus, cita starpā sadedzinot pirīta minerālus un minerālus, kas satur sulfīdus.

Dzelzs pirīta gadījumā, oksidējoties, _iegūst dzelzs oksīdu (iii) un SO ₂ :

4 FeS ₂ + 11 O ₂ → 2 Fe ₂ O ₃ + 8 SO ₂ ↑

Klātbūtne dabā

SO ₂ atmosfērā izdalās vulkānu darbības rezultātā (9%), bet to izraisa arī citas dabas aktivitātes (15%) un cilvēku darbības (76%).

Sprādzienbīstami vulkānu izvirdumi rada ievērojamas SO ₂ gada svārstības vai variācijas atmosfērā. Tiek lēsts, ka 25% no vulkānu emitētā SO ₂ pirms nokļūšanas stratosfērā nokļūst lietū.

Visbagātākie ir dabiskie avoti, un to iemesls ir sēra bioloģiskais cikls.

Pilsētu un rūpniecības rajonos pārsvarā ir cilvēku avoti. Galvenā cilvēku darbība, kas to rada, ir fosilā kurināmā, piemēram, ogļu, benzīna un dīzeļdegvielas, dedzināšana. Citi cilvēku avoti ir naftas pārstrādes rūpnīcas, ķīmiskās rūpnīcas un gāzes ražošana.

Cilvēku darbības, piemēram, ogļu sadedzināšana, lai saražotu elektrību, ir SO ₂ piesārņojuma avots . Adrem68. Avots: Wikimedia Commons.

Zīdītājiem tas rodas endogēnā veidā, tas ir, dzīvnieku un cilvēku ķermenī, pateicoties sēra saturošu aminoskābju (S), īpaši L-cisteīna, metabolismam.

Lietojumprogrammas

Sērskābes ražošanā

Viens no svarīgākajiem SO _{2 pielietojumiem} ir sērskābes H ₂ SO _{4 iegūšana} .

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

Apstrādātās pārtikas rūpniecībā

Sēra dioksīdu izmanto kā pārtikas konservantu un stabilizatoru, kā mitruma kontroles līdzekli un kā garšas un struktūras modifikatoru noteiktos pārtikas produktos.

To izmanto arī, lai dezinficētu aprīkojumu, kas nonāk saskarē ar pārtikas produktiem, fermentācijas aprīkojumu, piemēram, alus darītavās un vīna darītavās, pārtikas traukos utt.

Tas ļauj jums saglabāt augļus un dārzeņus, palielina to dzīvi lielveikalu plauktā, novērš krāsas un garšas zudumu un palīdz saglabāt C vitamīnu (askorbīnskābi) un karotīnus (A vitamīna prekursorus).

Žāvēti augļi tiek turēti bez sēnītēm un baktērijām, pateicoties SO ₂ . Autors: Isabel Ródenas. Avots: Pixabay.com

To izmanto vīna konservēšanai, jo tas iznīcina baktērijas, sēnītes un nevēlamus raugus. To izmanto arī, lai sterilizētu un novērstu nitrozamīnu veidošanos alū.

Miežu raudzēšanas iekārtas alus iegūšanai tiek sterilizētas ar SO ₂ . Autors: Cerdadebbie. Avots: Pixabay.

To izmanto arī kukurūzas kodolu mērcēšanai, biešu cukura balināšanai un kā pretmikrobu līdzekli augstas fruktozes kukurūzas sīrupa ražošanā.

Kā šķīdinātājs un reaģents

To plaši izmanto kā neūdens šķīdinātāju. Lai arī tas nav jonizējošs šķīdinātājs, tas ir noderīgs kā šķīdinātājs, kas nesatur protonus, noteiktām analītiskām vajadzībām un ķīmiskām reakcijām.

To izmanto kā šķīdinātāju un reaģentu organiskajā sintēzē, kā starpproduktu citu savienojumu ražošanā, piemēram, hlora dioksīdam, acetilhlorīdam un eļļu sulfonēšanai.

Kā reducētājs

To izmanto kā reducētāju, neskatoties uz to, ka tas nav tik spēcīgs, un sārmainā šķīdumā veidojas sulfīta jons, kas ir enerģētiskāks reducētājs.

Dažādās lietojumprogrammās

Tiek izmantots arī SO ₂ :

- Lauksaimniecībā kā fungicīds un konservants vīnogām pēc ražas novākšanas.

- hidrosulfītu ražošanai.

- balināt koksnes un papīru, jo tas ļauj stabilizēt celulozi pēc balināšanas ar ūdeņraža peroksīdu H ₂ O ₂ ; SO ₂ darbojas, iznīcinot atlikušo H ₂ O ₂ un tādējādi saglabājot celulozes spilgtumu, jo H ₂ O ₂ var izraisīt spilgtuma maiņu.

- Balināt tekstilšķiedras un pītos izstrādājumus.

- Lai apstrādātu ūdeni, jo tas novērš hlora atlikumu, kas paliek pēc dzeramā ūdens, notekūdeņu vai rūpnieciskā ūdens hlorēšanas.

- rafinējot minerālus un metālus kā reducējošu līdzekli dzelzs ieguvei minerālu apstrādes laikā.

- Eļļas rafinēšanā, lai notvertu skābekli un aizkavētu koroziju, un kā ekstrakcijas šķīdinātājs.

- Kā antioksidants.

- Kā sārmu neitralizators stikla ražošanā.

- litija baterijās kā oksidētājs.

OS ietekme

Pētījumi ir parādījuši, ka endogēns vai ķermeņa ražots SO ₂ labvēlīgi ietekmē sirds un asinsvadu sistēmu, ieskaitot sirds funkcijas regulēšanu un asinsvadu atslābināšanos.

Kad SO ₂ tiek ražots organismā, tas tiek pārvērsts tā atvasinājumus bisulfīta HSO ₃ ^- un sulfītu SO ₃ ^2- , kuras rada Vaso-relaksantiem ietekme uz artērijās.

Endogēns SO ₂ samazina hipertensiju, novērš aterosklerozes attīstību un aizsargā sirdi no miokarda bojājumiem. Tam ir arī antioksidanta iedarbība, tas kavē iekaisumu un apoptozi (ieprogrammēta šūnu nāve).

Šo iemeslu dēļ tiek uzskatīts, ka tā varētu būt iespējama jauna sirds un asinsvadu slimību terapija.

Sirds var gūt labumu no organisma ražotā SO ₂ . Autors: OpenClipart-Vectors. Avots: Pixabay.

Riski

- Gāzveida SO _{2 iedarbība} var izraisīt acu, ādas, rīkles un gļotādu apdegumus, bronhu cauruļu un plaušu bojājumus.

- Daži pētījumi ziņo, ka tas var potenciāli sabojāt zīdītāju un cilvēku šūnu ģenētisko materiālu.

- Tas ir kodīgs. Tas nav viegli uzliesmojošs.

Ekotoksicitāte

Sēra dioksīds ir visbiežākā piesārņojošā gāze atmosfērā, īpaši pilsētu un rūpniecības zonās.

Tā klātbūtne atmosfērā veicina tā saukto “skābo lietu”, kas ir kaitīgs ūdens organismiem, zivīm, sauszemes veģetācijai un korozijai cilvēku radītiem materiāliem.

Skābā lietus bojāts piemineklis. Nino Barbieri. Avots: Wikimedia Commons.

SO ₂ ir toksisks zivīm. Zaļie augi ir ārkārtīgi jutīgi pret atmosfēras SO ₂ . Lucerna, kokvilna, mieži un kvieši ir bojāti zemā vides līmenī, savukārt kartupeļi, sīpoli un kukurūza ir daudz izturīgāki.

Ietekme, ja to norij ar pārtiku

Lai arī tas nav veselīgiem cilvēkiem, lietojot atļauto veselības aģentūru ieteiktajās koncentrācijās, SO ₂ var izraisīt astmu jutīgiem cilvēkiem, kuri to lieto uzturā.

Jutīgi cilvēki var ciest no astmas, ēdot pārtiku ar nelielu daudzumu SO ₂ . Surajs Malajalamu Vikipēdijā. Avots: Wikimedia Commons.

Pārtika, kas to parasti satur, ir žāvēti augļi, mākslīgie bezalkoholiskie dzērieni un alkoholiskie dzērieni.

Atsauces

1. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Sēra dioksīds. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huangs, Y. et al. (2016). Endogēns sēra dioksīds: jauns loceklis Gasotransmiteru ģimenē sirds un asinsvadu sistēmā. Oksīds Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Atgūts no vietnes ncbi.nlm.nih.gov.
3. Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
4. Windholz, M. et al. (redaktori) (1983). Merck indekss. Ķīmisko, narkotisko un bioloģisko līdzekļu enciklopēdija. Desmitais izdevums. Merck & CO., Inc.
5. Pens, X. (2011). Sēra oksīdi: avoti, iedarbība un ietekme uz veselību. Sēra oksīdu ietekme uz veselību. Vides veselības enciklopēdijā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
6. Trickere, R. un Trikere, S. (1999). Piesārņotāji un piesārņotāji. Sēra dioksīds. Vides prasībās elektromehāniskajām un elektroniskajām iekārtām. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Skābju-bāzes ķīmija. Sēra oksīdi. Augsnē un vides ķīmijā (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
8. Frīdmens, BJ (1980). Sēra dioksīds pārtikā un dzērienos: tā lietošana kā konservants un tā iedarbība uz astmu. Br J Dis lāde. 1980; 14 (2): 128-34. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
9. Kreigs, K. (2018). Pārskats par sēra dioksīda ķīmiju, pesticīdu izmantošanu un likteni apkārtējā vidē, ko izmanto Kalifornijā. Pārskatos par vides piesārņojumu un toksikoloģiju. 246. sējums. Atgūts no saites.springer.com.