Ангидрид сернистый

Содержание:

В ангидриды Это химические соединения, которые образуются в результате объединения двух молекул посредством выделения воды.Таким образом, это можно рассматривать как обезвоживание исходных веществ; хотя это не совсем так.

Они упоминаются в органической и неорганической химии, и в обеих отраслях их понимание значительно различается. Например, в неорганической химии основные и кислотные оксиды рассматриваются как ангидриды их гидроксидов и кислот соответственно, поскольку первые реагируют с водой с образованием вторых.

Здесь может возникнуть путаница между терминами «безводный» и «ангидрид». Как правило, безводный относится к соединению, до которого оно было дегидратировано без изменений в его химической природе (нет реакции); в то время как с ангидридом происходит химическое изменение, отражающееся в молекулярной структуре.

Если гидроксиды и кислоты сравнить с их соответствующими оксидами (или ангидридами), будет видно, что реакция произошла. С другой стороны, некоторые оксиды или соли могут гидратироваться, терять воду и оставаться такими же соединениями; но без воды, то есть безводный.

С другой стороны, в органической химии ангидрид является первоначальным определением. Например, одними из самых известных ангидридов являются ангидриды, полученные из карбоновых кислот (верхнее изображение). Они состоят из объединения двух ацильных групп (-RCO) через атом кислорода.

В его общей структуре обозначено R₁ для ацильной группы и R₂ для второй ацильной группы. Потому что R₁ и R₂ они разные, они происходят из разных карбоновых кислот, и тогда это ангидрид асимметричной кислоты. Когда оба заместителя R (независимо от того, являются ли они ароматическими) одинаковы, в данном случае он упоминается как симметричный ангидрид кислоты.

Когда две карбоновые кислоты связываются с образованием ангидрида, вода может образовываться, а может и не образовываться, а также другие соединения. Все будет зависеть от состава этих кислот.

Приложения

Неорганические ангидриды имеют множество применений, от синтеза и создания материалов, керамики, катализаторов, цементов, электродов, удобрений и т. Д. До покрытия земной коры тысячами минералов железа и алюминия, а также диоксида. углерода, выдыхаемого живыми организмами.

Они представляют собой исходный источник, точку, где образуются многие соединения, используемые в неорганических синтезах. Одним из наиболее важных ангидридов является диоксид углерода, CO.2. Наряду с водой он необходим для фотосинтеза

А на промышленном уровне SO3 Это важно с учетом того, что из него получают требуемую серную кислоту

Возможно, ангидрид, который имеет наибольшее применение (пока есть жизнь), — это ангидрид фосфорной кислоты: аденозинтрифосфат, более известный как АТФ, присутствующий в ДНК и «энергетическая валюта» метаболизма.

Слайды и текст этой презентации

диспропорционирования тиосульфата:S2O32- + H20 → SO42- + HS- + H+Go

= – 21,9 кДж/моль S2O32-Суммарная реакция диспропорционирования сульфита:4SO32- + H+ → 3SO42- + HS-Go = – 58,9 кДж/ моль SO32-

из реакций неорганических соединений серы: S2- → nS2- → S0

→ S2O32- → SO32- → SO42-, так и включать реакции органических форм. Атом серы органических сульфидов обычно окисляется после отделения в виде S2 – по неорганическому пути, хотя возможен и чисто органический путь окисления, когда атом серы окисляется, находясь в составе органических соединений, например цистеин → цистин. Большинство реакций окисления серных соединений может протекать без участия микроорганизмов в присутствии сильных окислителей (H2O2, O3, кислородные радикалы), однако микробное окисление гораздо более эффективно, особенно при низких концентрациях реагента.

Слайд 8Бесцветные серобактерии
По морфологии, характеру движения, способу размножения и строению клеток

Thiothrix, Thiospirillopsis, Thioploca, Achromatium) проявляют большое сходство с синезелеными водорослями. Некоторые исследователи, в частности Прингсхейм (Pringsheim, 1963), рассматривают эти микроорганизмы как бесцветные их варианты. Аналогом Beggiatoa считают сине-зеленую водоросль Oscillatoria, Thiothrix – Rivularia, Thiospirillopsis – Spirulina, a Achromatium похож на Synechococcus.

Слайд 9Большинство так называемых тионовых бактерий – типичные хемоавтотрофы, т.е. они

используют восстановленные соединения серы не только как Н-доноры, но и

в качестве источников энергии и способны расти на чисто минеральных средах, ассимилируя углекислоту. Такие бактерии были впервые выделены из воды Неаполитанского залива (Натансон, 1902) и получили название Thiobacillus (Бейеринк, 1904). К настоящему времени описано много видов автотрофных тиобацилл, выделенных из разных водоемов, почвы, а также из месторождений серы и разных металлов.

Слайд 10К первой группе относятся такие виды, как: Т. thioparus, Т.

denitrificans, Т. novellus, Т. thiocyanoxidans, Т. neapolitanus. Для этих микроорганизмов

оптимальное значение рН приходится на область 6,0–9,0, а зона значений рН, при которых возможен их рост, – от 3,0–6,0 до 10,0–11,0, причем для разных видов и штаммов оптимальные значения рН и. область активной кислотности, в которой наблюдается их рост, могут заметно различаться.Ко второй группе принадлежат Т. thiooxidans, Т. ferroxidans, Т. intermedius. Для этих микроорганизмов оптимальное значение рН 2,0–4,0, а рост возможен при рН от 0,5–2,0 до 5,0–7,0. Наиболее ацидофильными организмами являются два первых вида. Обе эти бактерии растут при значениях рН не более 5,0. В то же время показано, что Т. thiooxidans сохраняет жизнеспособность при значении рН, близком к 0, что соответствует 1,0 н. раствору серной кислоты. Это, пожалуй, самый ацидофильный микроорганизм, который известен исследователям.

различных ее соединений является сульфат. Если процесс идет таким образом,

т.е. происходит полное окисление исходного субстрата, то результаты его отражают следующие уравнения. При окислении сероводорода:

Слайд 15Цикл соединений железа Хлеб ржаной 2.0-2.6 пшеничный

0.9-2.8 Крупа гречневая

8.0 овсяная 3.9 Рис 1.8 Горох 9.4 Фасоль 12.4 Мясо (говядина) 2.6-2.8Печень (говяжья) 9.8 Язык (говяжий) 5.0 Судак 0.4 Молоко коровье 0.1 Масло сливочное 0.2 Картофель 0.9 Творог 0.4 Соль поваренная 10.0 Шоколад 2.7 Лимоны 0.6 Апельсины 0.3 Яблоки 2.2 Земляника 1.2 Редис 1.0 Помидоры 0.5-1.4 Морковь 1.2-1.4

ПРОДУКТЫ и СОДЕРЖАНИЕ в них ЖЕЛЕЗА (в мг . н а 100 г .)

Литература

Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001
Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. «Общая и неорганическая химия» М.: Химия 1994

Оксиды

H₂O

Li₂OLiCoO₂Li₃PaO₄Li₅PuO₆Ba₂LiNpO₆LiAlO₂Li₃NpO₄Li₂NpO₄Li₅NpO₆LiNbO₃

BeO

B₂O₃

С₃О₂C₁₂O₉COC₁₂O₁₂C₄O₆CO₂

N₂ONON₂O₃N₄O₆NO₂N₂O₄N₂O₅

Na₂ONaPaO₃NaAlO₂Na₂PtO₃

MgO

AlOAl₂O₃NaAlO₂LiAlO₂AlO(OH)

SiOSiO₂

P₄OP₄O₂P₂O₃P₄O₈P₂O₅

S₂OSOSO₂SO₃

Cl₂OClO₂Cl₂O₆Cl₂O₇

K₂OK₂PtO₃KPaO₃

CaOCa₃OSiO₄CaTiO₃

Sc₂O₃

TiOTi₂O₃TiO₂TiOSO₄CaTiO₃BaTiO₃

VOV₂O₃V₃O₅VO₂V₂O₅

FeCr₂O₄CrOCr₂O₃CrO₂CrO₃MgCr₂O₄

MnOMn₃O₄Mn₂O₃MnO(OH)Mn₅O₈MnO₂MnO₃Mn₂O₇

FeCr₂O₄FeOFe₃O₄Fe₂O₃

CoFe₂O₄CoOCo₃O₄CoO(OH)Co₂O₃CoO₂

NiONiFe₂O₄Ni₃O₄NiO(OH)Ni₂O₃

Cu₂OCuOCuFe₂O₄Cu₂O₃CuO₂

ZnO

Ga₂OGa₂O₃

GeOGeO₂

As₂O₃As₂O₄As₂O₅

SeOCl₂SeOBr₂SeO₂Se₂O₅SeO₃

Br₂OBr₂O₃BrO₂

Rb₂ORbPaO₃Rb₄O₆

SrO

Y₂O₃YOFYOCl

ZrO(OH)₂ZrO₂ZrOSZr₂О₃Сl₂

NbONb₂O₃NbO₂Nb₂O₅Nb₂O₃(SO₄)₂LiNbO₃

Mo₂O₃Mo₄O₁₁MoO₂Mo₂O₅MoO₃

TcO₂Tc₂O₇

Ru₂O₃RuO₂Ru₂O₅RuO₄

RhORh₂O₃RhO₂

PdOPd₂O₃PdO₂

Ag₂OAg₂O₂

Cd₂OCdO

In₂OInOIn₂O₃

SnOSnO₂

Sb₂O₃Sb₂O₄Hg₂Sb₂O₇Sb₂O₅

TeO₂TeO₃

I₂O₄I₄O₉I₂O₅

Cs₂OCs₂ReCl₅O

BaOBaPaO₃BaTiO₃BaPtO₃

HfO(OH)₂HfO₂

Ta₂OTaOTaO₂Ta₂O₅

WO₂Br₂WO₂WO₂Cl₂WOBr₄WOF₄WOCl₄WO₃

Re₂OReORe₂O₃ReO₂Re₂O₅ReO₃Re₂O₇

OsOOs₂O₃OsO₂OsO₄

Ir₂O₃IrO₂

PtOPt₃O₄Pt₂O₃PtO₂K₂PtO₃Na₂PtO₃PtO₃

Au₂OAuOAu₂O₃

Hg₂OHgO(Hg₃O₂)SO₄Hg₂O(CN)₂Hg₂Sb₂O₇Hg₃O₂Cl₂Hg₅O₄Cl₂

Tl₂OTl₂O₃

Pb₂OPbOPb₃O₄Pb₂O₃PbO₂

BiOBi₂O₃Bi₂O₄Bi₂O₅

PoOPoO₂PoO₃

↓

La₂O₂SLa₂O₃

Ce₂O₃CeO₂

PrOPr₂O₂SPr₂O₃Pr₆O₁₁PrO₂

NdONd₂O₂SNd₂O₃NdHO

Pm₂O₃

SmOSm₂O₃

EuOEu₃O₄Eu₂O₃EuO(OH)Eu₂O₂S

Gd₂O₃

Dy₂O₃

Ho₂O₃Ho₂O₂S

Er₂O₃

Tm₂O₃

YbOYb₂O₃

Lu₂O₂SLu₂O₃LuO(OH)

Ac₂O₃

UO₂UO₃U₃O₈

PaOPaO₂Pa₂O₅PaOS

ThO₂

NpONpO₂Np₂O₅Np₃O₈NpO₃

PuOPu₂O₃PuO₂PuO₃PuO₂F₂

AmO₂

Cm₂O₃CmO₂

Bk₂O₃

Cf₂O₃

Маркировка вещества

В составе пищевых продуктов SO2 встречается под маркировкой Е220. В современном мире перед производителями ставятся строгие условия по указанию на этикетке всех входящих в состав товара веществ. В некоторых странах указывают полные названия ингредиентов (Sulphur Dioxide для SO2), а в каких-то используется международная классификация пищевых добавок. В системе нумерации каждая добавка кодируется буквой Е с уникальным номером. Например, сорбат калия, который так же, как и диоксид серы, является консервантом, имеет маркировку Е202.

Пищевая добавка Е220 — консервант, то есть вещество, добавляемое в пищевые продукты для лучшей их сохранности, угнетает деятельность микроорганизмов, дрожжевых и плесневых грибков, позволяя хранить продукты длительное время.

Свойства ангидридов

Свойства ангидридов будут зависеть от того, какие из них вы имеете в виду. Общим для большинства из них является то, что они реагируют с водой. Однако, что касается так называемых основных ангидридов в неорганических соединениях, на самом деле некоторые из них даже нерастворимы в воде (MgO), поэтому это утверждение будет касаться ангидридов карбоновых кислот.

Точки плавления и кипения лежат в молекулярной структуре и межмолекулярных взаимодействиях для (RCO)₂Или это общая химическая формула этих органических соединений.

Если молекулярная масса (RCO)₂Или это низкая, вероятно, бесцветная жидкость при комнатной температуре и давлении. Например, уксусный ангидрид (или этановый ангидрид), (CH₃CO)₂Или это жидкость, имеющая огромное промышленное значение, поскольку ее производство очень обширно.

Реакция между уксусным ангидридом и водой представлена следующим химическим уравнением:

(CH₃CO)₂O + H₂O => 2CH₃COOH

Обратите внимание, что при добавлении молекулы воды выделяются две молекулы уксусной кислоты. Однако для уксусной кислоты обратная реакция невозможна:

2CH3COOH => (CH3CO)2O + H2O (не встречается)

2CH₃COOH => (CH₃CO)₂O + H₂O (не встречается)

Необходимо прибегнуть к другому синтетическому маршруту. С другой стороны, дикарбоновые кислоты могут делать это при нагревании; но это будет объяснено в следующем разделе.

Свойства сернистого ангидрида и его состав

Сернистый ангидрид представляет собой безцветный газ с характерным едким запахом. Он обладает высокой растворимостью в воде и может быть легко диссоциирован, образуя сернистую кислоту, которая имеет сильные окислительные свойства.

Основные свойства сернистого ангидрида:

Сернистый ангидрид является высокотоксичным веществом, которое может нанести вред живым организмам и окружающей среде.
Он обладает раздражающими свойствами, при попадании на кожу или слизистые оболочки может вызвать ожоги и даже оказать токсическое воздействие.
Сернистый ангидрид является мощным реагентом, способным взаимодействовать со многими веществами и органическими соединениями.
Он является газом с плотностью воздуха примерно в 2,2 раза больше.
Состав сернистого ангидрида включает одну атомную массу серы (S) и две атомные массы кислорода (O), химическая формула — SO₂.

Структура сернистого ангидрида:

Сернистый ангидрид имеет линейную молекулярную структуру, в которой атом серы связан с двумя атомами кислорода двойными связями. Эта структура дает газу характерные физические и химические свойства.

Использование сернистого ангидрида:

Сернистый ангидрид широко используется в промышленности, включая производство серной кислоты, винилового полимера, фармацевтических препаратов и других химических соединений. Он также используется в процессе выработки электроэнергии, в особенности, в электростанциях на базе ископаемых видов топлива.

Подготовка

Прямое окисление диоксида серы до триоксида серы на воздухе происходит очень медленно:

SO ₂ + 1 ⁄ 2 O ₂ = SO ₃ ΔH = -198,4

Промышленные

Промышленно SO ₃ производится контактным способом . Диоксид серы получают путем сжигания серы или железного пирита (сульфидной руды железа). После очистки электростатическим осаждением SO ₂ затем окисляется кислородом воздуха при температуре от 400 до 600 ° C над катализатором. Типичный катализатор состоит из пятиокиси ванадия (V ₂ O ₅ ), активированной оксидом калия K ₂ O на подложке из кизельгура или диоксида кремния . Платина также работает очень хорошо, но она слишком дорога и гораздо легче отравляется (становится неэффективной) примесями. Большая часть полученного таким образом триоксида серы превращается в серную кислоту .

Лаборатория

Серы триоксид могут быть получены в лаборатории путем двухстадийного пиролиза из бисульфата натрия . Пиросульфат натрия — промежуточный продукт:

Обезвоживание при 315 ° C:

2 NaHSO ₄ → Na ₂ S ₂ O ₇ + H ₂ O
Растрескивание при 460 ° C:

Na ₂ S ₂ O ₇ → Na ₂ SO ₄ + SO ₃

Напротив, KHSO ₄ не подвергается такой реакции.

Он также может быть получен дегидратацией серной кислоты с фосфорным ангидридом .

Способы получения сернистого ангидрида

Сернистый ангидрид, также известный как диоксид серы, может быть получен различными способами. Некоторые из них включают:

Окисление серного диоксида:

Один из основных способов получения сернистого ангидрида заключается в окислении серного диоксида (SO₂), который образуется при сжигании серы или при производстве серной кислоты. Процесс окисления может проводиться с использованием катализаторов, таких как платина или ванадий.
Горение серы:

Сернистый ангидрид может быть получен путем прямого горения элементарной серы (S) в воздухе при высоких температурах. В результате происходит образование диоксида серы, который затем может быть окислен до сернистого ангидрида.
Процесс Claus:

Процесс Claus является одним из наиболее эффективных способов получения сернистого ангидрида. Он основан на реакции гидроокисления сероводорода (H₂S), которая приводит к образованию элементарной серы и воды. Элементарная сера затем окисляется до сернистого ангидрида.
Сжигание серсодержащих материалов:

Сернистый ангидрид может быть получен путем сжигания серсодержащих материалов, таких как различные серные соединения или органические отходы. В результате горения серы или сероуглерода образуется серный диоксид, который затем может быть преобразован в сернистый ангидрид.

Выбор способа получения сернистого ангидрида зависит от конкретных условий производства и требований к качеству продукции.

Химические свойства сернистого ангидрида

Сернистый ангидрид (SO2) — это химическое соединение серы и кислорода. Он обладает несколькими характеристиками, которые делают его полезным и важным в различных промышленных процессах и приложениях.

Окислительные свойства: Сернистый ангидрид является сильным окислителем. Он реагирует с различными органическими и неорганическими веществами, в том числе с металлическими соединениями, аммиаком и гидроксидами.
Кислотные свойства: SO2 является кислым газом и формирует серную кислоту (H2SO3) при растворении в воде. Это делает его важным компонентом в производстве кислотных растворов и использовании их в различных промышленных процессах, таких как очистка отходов и обработка руд.
Ассоциация с водой: Сернистый ангидрид реагирует с водой, образуя сульфитные и сульфатные соединения. Эти соединения широко используются в производстве отбеливателей, дезинфицирующих средств и других химических продуктов.
Катализатор: SO2 может быть использован в качестве катализатора в различных химических реакциях. Он помогает ускорить скорость реакции и снизить температуру её проведения, что делает процесс более эффективным и экономичным.
Антисептические свойства: Сернистый ангидрид имеет антисептические свойства и может использоваться для дезинфекции воды и консервации пищевых продуктов.

Учитывая эти химические свойства, сернистый ангидрид является важным компонентом в различных отраслях, таких как химическая, пищевая, сельскохозяйственная и медицинская промышленности. Однако его использование также может иметь негативные экологические последствия, так как он является основным источником выбросов сернистых соединений, которые могут приводить к загрязнению атмосферы и вызывать проблемы здоровья человека и окружающей среды.

Применение сернистого газа

Сернистый газ активно используется не только в химической промышленности, но и в разных отраслях экономики. Диоксид серы отличается хорошими дезинфицирующими свойствами, поэтому его активно применяют в борьбе с различными бактериями и грибками. Сернистым ангидридом окуривают помещения, в которых хранится сельскохозяйственная продукция или винные бочки, а также подвалы.

Сернистый газ активно применяется в пищевой промышленности. Сернистый газ используют в качестве антибактериального и консервирующего средства. В диоксиде серы можно вымачивать свежие плоды или добавлять в сиропы. Например, сульфитизация сока сахарной свеклы обеспечивает обеззараживание сырья и его обесцвечивание. Диоксид серы содержится в консервированных соках и овощных пюре для предотвращения окисления продукции. Сернистый газ нашел свое применение и в других производственных и промышленных отраслях.

Получение серы из сернистого газа

В современных условиях производители используют следующие методы Клауса с целью получения серный и сернистого газа:

Прямоточный процесс. Используют, если в кислых газах объем сероводорода превышает 50%, а углеводородов меньше 2%. Этот метод подразумевает подачу газа на сжигание в печь-реактор специальной установки, в которой также присутствует котел-утилизатор. В топке печи температура способна достигнуть 1100-1300 °С. Причем выход серы способен составить до 70%. Далее, получение серы подразумевает использование катализаторов при максимальной температуре 220-260 °С. В результате прохождения каждого этапа пары серы будут конденсироваться на поверхностях. При сгорании сероводорода выделится тепло, применяемое для создания пара низкого и высокого давления. В результате получение серы способно составить до 97%.
Разветвленный процесс. Может использоваться, если в кислотных газах объем сероводорода составляет около 40%, а углеводород не превышает 2%. В результате сжигают одну третью газа с последующим получением сернистого ангидрида. Оставшееся вещество поступает на специальную каталитическую ступень, а не в печь реактор, как в предыдущем способе. В результате взаимодействия сероводорода и сернистого ангидрида получает до 95% серы.
Схема с предварительным подогревом воздуха или газа. Если объем сероводорода в газе не превышает 30%, используют вторую схему, но минимальная температура в процессе работы топки печи-реакторе должна составлять 930 °С.
Схема прямого окисления. Применяется, если в газе объем сероводорода составляет не более 15%. При этом не применяется стадия сжигания газа под высокой температурой. Диоксид серы смешивают с воздухом и падают на каталитическую ступень конверсии. В результате получают до 86% серы.

Сернистый газ используют для отбеливания тканей

Одной из сфер применения является текстильное производство, где используют сернистый газ, а также продукты химического взаимодействия. Потребность в этих химических веществах возникает, благодаря хорошим отбеливающим свойствам диоксида серы.

Текстильные комбинаты применяют рассматриваемое вещество с целью отбеливания тканей, созданных из шерсти и шелка. Этот метод является одним из актуальных видов отбеливания без применения хлорки. Преимущество процедуры состоит в том, что волокна не будут разрушены.

Серный ангидрид и серная кислота

Серный ангидрид SO₃ — бесцветная жидкость, бурно реагирующая с водой:

Серная кислота H₂SO₄ — сильная кислота, которая в концентрированном виде активно поглощает влагу из воздуха (это свойство применяется при осушении различных газов) и из некоторых сложных веществ:

Кроме того, концентрированная серная кислота, являясь сильным окислителем, окисляет углерод:

Поэтому, попадая на кожу, концентрированная серная кислота вызывает тяжёлые ожоги, а попадая на ткани, бумагу и другие вещества, обугливает их.

Являясь окислителем (+6 — высшая степень окисления для серы!), концентрированная серная кислота реагирует почти со всеми металлами (кроме железа и благородных металлов) без выделения водорода:

Задание 15.7. Уравняйте эти схемы методом электронного баланса. Укажите, какой атом является окислителем в каждом случае.

Но разбавленная серная кислота и её соли — сульфаты — окислительных свойств (за счёт атома серы) практически не проявляют:

Задание 15.8. Определите, какой атом является окислителем в данной реакции.

Растворы серной кислоты проявляют все свойства сильных кислот.

Задание 15.9. Составьте уравнения реакций, отражающие эти свойства. (При затруднении см. урок 2.2.)

Качественной реакцией на SO₄2– является образование белого осадка BaSO₄, нерастворимого в кислотах:

Серная кислота имеет разнообразное применение: её используют при получении стиральных порошков, лекарств, красителей, удобрений и других необходимых веществ.

Сернистый ангидрид: определение, свойства, применение

Сернистый ангидрид широко используется в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве. Он применяется в производстве бумаги, стекла, химических веществ и пластмасс. Благодаря своим антисептическим свойствам, этот газ используется в пищевой промышленности для консервирования и сохранения продуктов, таких как вино.

Сернистый ангидрид также используется в производстве удобрений. Он может быть применен в качестве антисептика для дезинфекции почвы, уничтожения вредителей и предотвращения развития болезней растений. Кроме того, этот газ может быть использован для очистки отходов в процессе промышленного выделения золота и серебра.

Однако необходимо отметить, что сернистый ангидрид является опасным веществом при высоких концентрациях. В высоких дозах он может вызывать раздражение дыхательных путей и глаз, провоцировать проблемы со здоровьем

Поэтому важно принимать все необходимые меры предосторожности при работе с этим веществом

Химические реакции и взаимодействия сернистого ангидрида

Сернистый ангидрид реагирует с водой, образуя сернистую кислоту:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

Эта реакция является экзотермической, то есть сопровождается выделением тепла. Полученная сернистая кислота является слабой и диссоциирует в водном растворе:

H₂SO₃ → H+ + HSO₃—

Сернистый ангидрид также может реагировать с щелочами, образуя соли сернистой кислоты, например:

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Помимо этого, SO₂ может вступать в реакцию с металлами, образуя соответствующие сульфиты:

SO₂ + 2Na → Na₂SO₃
SO₂ + Zn → ZnSO₃

Сернистый ангидрид также служит исходным веществом для получения других соединений серы, таких как серный триоксид (SO₃) и серная кислота (H₂SO₄).

Использование сернистого ангидрида в промышленности

Сернистый ангидрид (SO₂) является одним из наиболее распространенных и важных химических соединений, используемых в промышленности. Он имеет широкий спектр применения и играет роль в различных отраслях производства.

Производство удобрений:

Сернистый ангидрид применяется в производстве азотных удобрений, таких как аммиачная селитра и аммиачная селитра-сера. Он является неотъемлемым компонентом для получения этих удобрений.
SO₂ также используется для снижения pH в почве и регулирования уровня кислотности, что способствует повышению урожайности плодовых деревьев и кустарников.

Производство бумаги и целлюлозы:

Сернистый ангидрид применяется как отбеливающий агент при производстве целлюлозы и бумаги. Он помогает удалить цветные и органические загрязнения, что повышает качество и яркость конечного продукта.

Производство пищевых продуктов:

SO2 широко используется в пищевой промышленности как консервант и антиоксидант. Он предотвращает развитие бактерий и останавливает процессы окисления в пищевых продуктах, таких как вино, пиво, соки, маринады и консервы.

Производство лекарственных препаратов:

Сернистый ангидрид используется в производстве различных лекарственных препаратов. Он применяется как антисептик, консервант и агент для стабилизации препаратов.

Производство пластмасс и резин:

SO2 используется в качестве мономера для получения сульфоновых пластмасс и резин, которые обладают высокой химической устойчивостью и прочностью.

Это лишь некоторые из множества применений сернистого ангидрида в промышленности. Его универсальные свойства и относительная доступность делают его важным компонентом во многих отраслях производства.

Химические свойства

Относится к кислотным оксидам. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты (при обычных условиях реакция обратима):

С щелочами образует сульфиты:

Химическая активность SO₂ весьма велика. Наиболее ярко выражены восстановительные свойства SO₂, степень окисления серы в таких реакциях повышается:

Предпоследняя реакция является качественной реакцией на сульфит-ион SO₃2− и на SO₂ (обесцвечивание фиолетового раствора).

В присутствии сильных восстановителей SO₂ способен проявлять окислительные свойства. Например, для извлечения серы из отходящих газов металлургической промышленности используют восстановление SO₂ оксидом углерода(II):

Или для получения фосфорноватистой кислоты:

Органические ангидриды

Ангидриды кислот реагируют путем ацилирования либо со спиртом, с образованием сложного эфира, амина с образованием амида, либо ароматического кольца.

Существуют миллионы каждого из этих соединений и сотни тысяч вариантов карбоновых кислот для получения ангидрида; поэтому синтетические возможности резко возрастают.

Таким образом, одним из основных применений является включение ацильной группы в соединение с замещением одного из атомов или групп его структуры.

У каждого отдельного ангидрида есть свои собственные применения, но в целом все они реагируют одинаково. По этой причине эти типы соединений используются для модификации полимерных структур, создания новых полимеров; т.е. сополимеры, смолы, покрытия и т. д.

Например, уксусный ангидрид используется для ацетилирования всех групп ОН в целлюлозе (нижнее изображение). При этом каждый H группы OH заменяется ацетильной группой COCH.₃.

Таким образом получают полимер ацетата целлюлозы. Эту же реакцию можно описать и с другими полимерными структурами с NH-группами.₂, также подвержены ацилированию.

Эти реакции ацилирования также полезны для синтеза лекарств, таких как аспирин (кислота ацетилсалициловый).

Сероводород

H₂S — сероводород, сильно ядовитый газ с противным запахом тухлых яиц. Правильнее сказать, белки яиц при гниении разлагаются, выделяя сероводород.

Задание 15.4. Исходя из степени окисления атома серы в сероводороде, предcкажите, какие свойства будет проявлять этот атом в окислительно-восстановительных реакциях.

Поскольку сероводород — восстановитель (атом серы имеет низшую степень окисления), он легко окисляется. Кислород воздуха окисляет сероводород даже при комнатной температуре:

Сероводород горит:

Сероводород немного растворим в воде, причём его раствор проявляет свойства очень слабой кислоты (сероводородной H₂S). Она образует соли сульфиды:

Вопрос. Как, имея сульфид, получить сероводород?

Сероводород в лабораториях получают, действуя на сульфиды более сильными (чем H₂S) кислотами, например:

Симптомы отравления диоксидом серы

Отравление диоксидом серы несколько похоже по симптоматике с отравлением сероводородом, но менее опасно. Симптомы начинают проявляться при концентрации сернистого раза выше 10мг/ м³. Сернистый газ бесцветен и имеет запах сгоревшей спички.

При легком отравлении ( до 0,002% в воздухе):

Головокружение, нарушение координации;
Жжение в глазах и носу, повышение слезоотделения, повышение кровотка в области носа и глотки;
Першение в горле, потеря или осиплость голоса, сухой кашель и насморк.

При увеличении концентрации сернистого ангидрида приводят к химическим ожогам слизистых оболочек, трахеи и бронхов. У больных начинает прогрессировать одышка, их мучает кашель, они испытывают боли в горле и груди. Становится труднее глотать, наблюдаются нарушения речи. Больных начинает тошнить, иногда тошнота переходит в рвоту и даже рвоту с кровью. Человек испытывает общее утомление.

При остром отравлении (до 0,01 % в воздухе):

Развитие гнойного бронхита, токсического воспаления легких или эмфиземы, сопровождающееся расстройством сознания. Однако отмечается, что острая стадия встречается редко. Это связано с тем, что при попадании больших концентраций у человека рефлекторно начинается спазм голосовой щели и приступ удушья. Из-за этого человек волей-неволей захочет быстрее покинуть загазованное помещение, спасая себя от тяжелого отравления. Чего, например, не бывает в случае с сероводородом, к которому человек привыкает и перестает воспринимать при длительном контакте. Несмотря на это тяжелое отравление может привести к смерти в результате удушья и к слепоте.

Сжиженый сернистый ангидрид, попадая в глаза, сжигает роговицу, а попадая на кожу приводит к химическим ожогам.

При содержании сернистого ангидрида свыше 0,05% в воздухе при воздействии в течение 2-5 минут наступает смерть.

Токсическое действие

Оксид серы (IV) SO₂ (диоксид серы) в высоких дозах очень токсичен. Симптомы при отравлении сернистым газом — насморк, кашель, охриплость, сильное першение в горле и своеобразный привкус. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации — удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких.

При кратковременном вдыхании оказывает сильное раздражающее действие, вызывает кашель и першение в горле.

Длительное воздействие диоксида серы в малых концентрациях также может нести вред организму. Системное исследование, проведённое в 2011 году показывает связь между воздействием диоксида серы на организм и преждевременными родами у женщин.

ПДК (предельно допустимая концентрация):
- в атмосферном воздухе максимально-разовая — 0,5 мг/м³, среднесуточная — 0,05 мг/м³;
- в помещении (рабочая зона) — 10 мг/м³.

По степени воздействия на человеческий организм сернистый ангидрид относится к III классу опасности («умеренно-опасное химическое вещество») согласно ГОСТ 12.1.007-76.

Интересно, что чувствительность по отношению к SO₂ весьма различна у отдельных людей, животных и растений. Так, среди растений наиболее устойчивы по отношению к сернистому газу берёза и дуб, наименее — роза, сосна и ель.

По данным исследования средний порог восприятия запаха может превышать ПДК (21 мг/м3), а у части людей порог был значительно выше среднего значения.

Очистка газа от сернистых соединений

Очистка газа от сернистых соединений выполняется за счет пропускания через катализатор низкотемпературной конверсии окиси углерода, отработанного в процессе производства аммиака. Такой катализатор создают на основе меди, хрома и цинка. Данный способ получения относят к методам тонкой очистки газов.

Очистка от сернистых соединений может производиться и посредством пропускания газа с помощью катализатора при температуре от 200 до 400 C. При этом поддерживается давление от 20 до 30 атм. Недостаток представленных способов состоит в том, что процесс осуществляется с применением катализатора высокой стоимости. Ключевая задача производителей – получение сернистого газа с минимальными затратами. Проблему можно решить посредством очистки с помощью специального поглотителя сернистых соединений, который должен быть приготовлен в соответствии с требованиями ТУ 113-03-2001-91.

Химическое машиностроениеОтходы предприятийМинеральное сырье

Загрязнение сернистым газом

Соединения серы способны привести к серьезным загрязнениям атмосферы. Основными источниками сернистого газа является вулканическая деятельность, а также процессы окисления сероводорода.

По данным исследователей, ежегодно в атмосферу попадает примерно 4 миллионов тонн сернистого газа в результате вулканической деятельности, а 200 миллионов тонн образовывается и сероводорода. Большой ущерб также приносят промышленные источники

Важно учитывать, что сернистый газ является ядовитым и представляет угрозу для здоровья людей и животных, а также причиняет ущерб растительности

Массовая доля сернистого газа

В различных производственных процессах, связанных с переработкой руд, содержащих сернистые соединения, происходит выделение большого числа вредоносных газов. В связи с этим, возникает острая необходимость в обеспечении надлежащего контроля над концентрацией сернистого газа в воздухе.

Для расчета массовой концентрации диоксида серы в атмосферном воздухе вблизи источника выбросов сернистых соединений прибегают к методу интегрированного отбора проб. После взятия проб, лаборанты проводят анализ массовой доли сернистого газа и определяют его концентрацию, посредством химического анализа с привлечением автоматических измерительных систем.