هيكل حامض الكبريتيك ، الخصائص ، التسميات ، الاستخدامات

ال  حمض الكبريتيك هو أوكسيد يتكون من إذابة ثاني أكسيد الكبريت ، SO₂, في الماء إنه حمض غير عضوي ضعيف وغير مستقر ، لم يتم اكتشافه في محلول ، لأن تفاعل تكوينه قابل للعكس ويتحلل الحمض سريعًا في المواد المتفاعلة التي أنتجته (SO)₂ و ح₂O).

لم يتم اكتشاف جزيء حمض الكبريتيك إلا في مرحلة الغاز في الوقت الحالي. القواعد المترافقة لهذا الحمض هي أنيونات شائعة تحت أشكال الكبريتيت والبسلفيت.

طيف رامان من الحلول SO₂ يظهر فقط إشارات بسبب جزيء SO₂ وأيون البسلفيت ، HSO₃^-, بما يتفق مع الرصيد التالي:

SW₂    +  H₂O    <=> HSO₃^-     +       H⁺

هذا يشير إلى أنه من خلال طيف رامان ، لا يمكن اكتشاف وجود حمض الكبريتيك في محلول من ثاني أكسيد الكبريت في الماء..

عندما تتعرض للغلاف الجوي ، فإنها تتحول بسرعة إلى حمض الكبريتيك. يتم تقليل حمض الكبريتيك إلى كبريتيد الهيدروجين عن طريق عمل حمض الكبريتيك المخفف والزنك.

محاولة لتركيز حل SO₂ عن طريق تبخير الماء للحصول على حمض الكبريتيك خاليًا من الماء ، لم ينتج عنه أي نتيجة ، لأن الحمض يتحلل بسرعة (عكس تفاعل التكوين) ، لذلك لا يمكن عزل الحمض.

مؤشر

• 1 التكوين الطبيعي
• 2 هيكل
  • 2.1 جزيء معزول
  • 2.2 جزيء محاط بالماء
  • 2.3 SO2 ∙ nH2O
• 3 الخواص الفيزيائية والكيميائية
  • 3.1 الصيغة الجزيئية
  • 3.2 الوزن الجزيئي
  • 3.3 المظهر الجسدي
  • 3.4 الكثافة
  • 3.5 كثافة البخار
  • 3.6 التآكل
  • 3.7 الذوبان في الماء
  • 3.8 الحساسية
  • 3.9 الاستقرار
  • 3.10 ثابت الحموضة (كا)
  • 3.11 pKa
  • 3.12 درجة الحموضة
  • 3.13 نقطة فلاش
  • 3.14 التحلل
• 4 التسمية
• 5 التوليف
• 6 الاستخدامات
  • 6.1 على الخشب
  • 6.2 عامل مطهر ومبيض
  • 6.3 وكيل الحافظة
  • 6.4 استخدامات أخرى
• 7 المراجع

التكوين الطبيعي

يتكون حمض الكبريتيك بطبيعته عن طريق مزيج ثاني أكسيد الكبريت ، المنتج لنشاط المصانع الكبيرة ، مع الماء في الغلاف الجوي. لهذا السبب ، يعتبر منتجًا متوسطًا للأمطار الحمضية ، مما يسبب أضرارًا كبيرة للزراعة والبيئة.

شكله الحمضي غير صالح للاستعمال في الطبيعة ، لكنه عادة ما يتم تحضيره في أملاحه الصوديوم والبوتاسيوم والكبريتيت والبسلفيت..

يتم إنشاء الكبريتيت داخليا في الجسم نتيجة لعملية التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت. وبالمثل ، يتم إنتاج الكبريتيت كمنتج لتخمير الأطعمة والمشروبات. السلفيت هو مادة سامة للحساسية ، سمية عصبية ومستقلبات. يتم استقلابه بواسطة إنزيم أوكسيديز الكبريت الذي يحوله إلى كبريتات ، مركب غير ضار.

هيكل

جزيء معزول

يمكن رؤية هيكل جزيء معزول من حامض الكبريتيك في الحالة الغازية في الصورة. تتوافق الكرة الصفراء في الوسط مع ذرة الكبريت ، وتلك الحمراء مع ذرات الأكسجين ، والكرة البيضاء لذرات الهيدروجين. هندستها الجزيئية حول ذرة S عبارة عن هرم ثلاثي الزوايا ، حيث ترسم ذرات O القاعدة.

ثم ، في الحالة الغازية ، جزيئات H₂SW₃ يمكن اعتبارها أهرامات مثلثية صغيرة تطفو في الهواء ، على افتراض أنها مستقرة بما يكفي لتستمر لبعض الوقت دون أن تتفاعل.

يوضح الهيكل من أين تأتي الهيدروجين الحمضي: مجموعات الهيدروكسيل المرتبطة بالكبريت ، HO-SO-OH. لذلك ، بالنسبة لهذا المركب ، ليس صحيحًا أن نفترض أن أحد البروتونات الحمضية ، H⁺, يتم تحريرها من ذرة الكبريت ، H-SO₂(OH).

تسمح مجموعتا أوهايو بحمض الكبريتيك بالتفاعل من خلال روابط الهيدروجين ، وبالإضافة إلى ذلك ، فإن أكسجين رابطة S = O هو متلقي للهيدروجين ، والذي يحول H₂SW₃ كل من متبرع جيد ومتقبل لمثل هذه الجسور.

وفقا لما سبق ، فإن H₂SW₃ يجب أن تكون قادرة على التكثيف في السائل ، تماما كما يفعل حمض الكبريتيك ،₂SW₄. ومع ذلك ، هذا ليس هو الحال.

جزيء محاط بالماء

حتى الآن ، لم يكن من الممكن الحصول على حامض الكبريتيك اللامائي ، أي ، H₂SW₃(L)؛ بينما ح₂SW₄(ac) ، من ناحية أخرى ، بعد تجفيفه يتحول إلى شكله اللامائي ، H₂SW₄(ل) ، وهو سائل كثيف ولزج.

على افتراض أن جزيء H₂SW₃ يبقى دون تغيير ، ثم سوف تكون قادرة على الذوبان إلى حد كبير في الماء. التفاعلات التي ستحكم في المحاليل المائية المذكورة ستكون مرة أخرى جسور الهيدروجين ؛ ومع ذلك ، سيكون هناك أيضًا تفاعلات إلكتروستاتيكية ناتجة عن توازن التحلل المائي:

H₂SW₃(ac) + H₂يا (ل) <=> HSO₃^-(ac) + H₃O⁺(آق)

HSO₃^-(ac) + H₂يا (ل) <=> SW₃^2-(ac) + H₃O⁺

أيون الكبريتيت ، SO₃^2- سيكون نفس الجزيء أعلاه ، ولكن بدون الكرات البيضاء ؛ وهيدروجينسلفيت (أو بيسلفيت) أيون ، HSO₃^-, يحتفظ كرة بيضاء. قد تنشأ كميات لا نهائية من الأملاح من كلا الشرينين ، بعضها غير مستقر أكثر من غيرها.

في الواقع ، تم التأكيد على أن جزءًا صغيرًا جدًا من الحلول يتكون من H₂SW₃. أي أن الجزيء الموضح ليس هو الذي يتفاعل مباشرة مع جزيئات الماء. السبب في ذلك هو أنه يعاني من تحلل نشأ SO₂ و ح₂أو ، وهو مفضل الديناميكا الحرارية.

SW₂∙نيو هامبشاير₂O

التركيب الحقيقي للحمض الكبريتي يتكون من جزيء من ثاني أكسيد الكبريت محاط بمجال من الماء يتكون من جزيئات n.

لذلك ، SO₂, الذي يكون هيكله الزاوي (نوع ذراع الرافعة) ، بجانب محيطه المائي ، مسؤول عن البروتونات الحمضية التي تميز الحموضة:

SW₂∙ ن₂يا (ac) + ح₂يا (ل) <=> H₃O⁺(ac) + HSO₃^-(ac) + nH₂يا (ل)

HSO₃^-(ac) + H₂يا (ل) <=> SW₃^2-(ac) + H₃O⁺

بالإضافة إلى هذا الرصيد ، هناك أيضًا توازن للذوبان في SO₂, جزيئه الذي يستطيع الهروب من الماء إلى مرحلة الغاز:

SW₂(G) <=> SW₂(آق)

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الصيغة الجزيئية

H₂SW₃

الوزن الجزيئي

82،073 جم / مول.

المظهر الجسدي

إنه سائل عديم اللون ، ذو رائحة كبريت حارة.

كثافة

1.03 جم / مل.

كثافة البخار

2.3 (فيما يتعلق بالهواء الذي يتم اعتباره 1)

التآكل

انها تآكل للمعادن والأقمشة.

الذوبان في الماء

مختلط بالماء.

حساسية

انها حساسة للهواء.

استقرار

مستقر ، لكن غير متوافق مع قواعد قوية.

ثابت الحموضة (كا)

1.54 × 10^-2

الباكاف الحمضية

1.81

الرقم الهيدروجيني

1.5 على مقياس درجة الحموضة.

نقطة الاشتعال

غير قابلة للاشتعال.

التحلل

عندما يتحلل حامض الكبريتيك الساخن ، ينبعث منه دخان سام من أكسيد الكبريت.

تسمية

يحتوي الكبريت على التكافؤ التالي:، 2 و +4 و +6. من الصيغة ح₂SW₃, يمكن حساب عدد التكافؤ أو الأكسدة الموجود في المركب. للقيام بذلك ، يكفي حل مجموع جبري:

2 (+1) + 1v + 3 (-2) = 0

نظرًا لكونه مركبًا محايدًا ، يجب أن يكون مجموع شحنة الذرات التي تتكون منها 0. إذا حلنا v للمعادلة أعلاه ، لدينا:

ت = (6-2) / 1

وهكذا ، v يساوي +4. أي أن الكبريت يشارك بتكافؤه الثاني ، ووفقًا للتسمية التقليدية ، يجب إضافة اللاحقة -oso إلى الاسم. لهذا السبب إلى H₂SW₃ ومن المعروف باسم حمض الكبريتتحمل.

هناك طريقة أخرى أسرع لتحديد هذا التكافؤ ، وهي مقارنة H₂SW₃ مع ح₂SW₄. في ح₂SW₄ يحتوي الكبريت على تكافؤ +6 ، لذلك إذا تمت إزالة O ، ينخفض ​​التكافؤ إلى +4 ؛ وإذا تمت إزالة واحدة أخرى ، ينخفض ​​التكافؤ إلى +2 (وهذا سيكون الحال بالنسبة للحمض فواقكبريتتحمل, H₂SW₂).

على الرغم من أن أقل شهرة ، إلى H₂SW₃ ويمكن أيضا أن يسمى حمض ثلاثي الأكسجين (IV) ، وفقا لتسميات الأسهم.

تركيب

من الناحية الفنية يتم تشكيله عن طريق حرق الكبريت لتشكيل ثاني أكسيد الكبريت. ثم يذوب في الماء ليشكل حمض الكبريت. ومع ذلك ، يكون رد الفعل قابلاً للانعكاس ويتحلل الحمض بسرعة إلى المواد المتفاعلة.

هذا هو تفسير لماذا لا يوجد حمض الكبريت في المحلول المائي (كما هو مذكور في القسم الخاص بتركيبه الكيميائي).

تطبيقات

بشكل عام ، استخدامات وتطبيقات حمض الكبريتيك ، نظرًا لأنه لا يمكن اكتشاف وجوده ، يرجى الرجوع إلى استخدامات وتطبيقات محاليل ثاني أكسيد الكبريت وقواعد وأملاح الحمض..

في الخشب

في عملية الكبريتيت ، يتم إنتاج لب الخشب في شكل ألياف السليلوز النقية تقريبًا. تستخدم عدة أملاح من حامض الكبريتيك لاستخراج اللجنين من رقائق الخشب ، وذلك باستخدام أوعية عالية الضغط تسمى digistors..

الأملاح المستخدمة في عملية الحصول على لب الخشب هي كبريتيت (SO)₃^2-) أو بيسلفيت (HSO)₃^-) ، اعتمادا على درجة الحموضة. يمكن أن يكون أيون العداد نا⁺, كاليفورنيا²⁺, K⁺ أو NH₄⁺.

عامل مطهر ومبيض

-يستخدم حامض الكبريتيك كمطهر. كما أنها تستخدم كعامل تبيض خفيف ، خاصة بالنسبة للمواد الحساسة للكلور. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه بمثابة تبييض الأسنان والمضافات الغذائية.

-وهو مكون من مستحضرات التجميل المختلفة للعناية بالبشرة ، وكان يستخدم كعنصر من مبيدات الآفات في القضاء على الفئران. يزيل البقع الناجمة عن النبيذ أو الفاكهة في الأقمشة المختلفة.

-إنه بمثابة مطهر ، فعال في الوقاية من التهابات الجلد. في بعض اللحظات ، تم استخدامه في عمليات التبخير لتطهير السفن وممتلكات ضحايا الأوبئة المرضى ، إلخ..

وكيل حافظة

يستخدم حمض الكبريتيك كمواد حافظة للفواكه والخضروات ولمنع تخمير المشروبات مثل النبيذ والبيرة ، كونه أحد مضادات الأكسدة ومضادات الجراثيم والفطريات..

استخدامات أخرى

-يستخدم حمض الكبريتيك في تصنيع الأدوية والمنتجات الكيميائية. في إنتاج النبيذ والبيرة. تكرير المنتجات البترولية ؛ ويتم استخدامه بمثابة كاشف تحليلي.

-يتفاعل البسلفيت مع النيوكليوسيدات بيريميدين ويضاف إلى الرابطة المزدوجة بين الموضع 5 و 6 من بيريميدين ، مع تعديل الرابطة. يتم استخدام التحول بيسلفيت لاختبار الهياكل الثانوية أو أعلى من النيوكليوتيدات.

مراجع

1. ويكيبيديا. (2018). حمض الكبريتيك. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. تسميات الأحماض. [PDF]. تم الاسترجاع من: 2.chemistry.gatech.edu
3. فوغيلي ف. أندرياس والعقيد (2002). حول استقرار حمض الكبريتيك (ح₂SW₃وهادير. Chem. Eur. J. 2002. 8، No.24.
4. رعشة واتكينز. (2008). كيمياء غير عضوية (الطبعة الرابعة ، صفحة 393). مولودية جراو هيل.
5. Calvo Flores F. G. (s.f.). صياغة الكيمياء غير العضوية. [PDF]. تم الاسترجاع من: ugr.es
6. بوب كيم. (2018). حمض الكبريتيك. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. ستيفن زومدال. (15 أغسطس 2008). Oxyacid. موسوعة بريتانيكا. تم الاسترجاع من: britannica.com