Оксид сульфуру – ПІДГРУПА ОКСИГЕНУ

ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 9. ПІДГРУПА ОКСИГЕНУ

§ 9.5. Оксид сульфуру(І V ). Сульфітна кислота

Оксид сульфуру(ІV). Оксид сульфуру(ІV), або сірчистий газ, за звичайних умов – безбарвний газ з різким, задушливим запахом. Під час охолодження до – 10°С зріджується у безбарвну рідину. У рідкому стані його зберігають у стальних балонах.

У лабораторних умовах оксид сульфуру(ІV) добувають взаємодією гідросульфіту натрію із сульфатною кислотою:

2Na2HSO3 + H2SO4 = Na2SO4 +

2SO2 ↑ + 2Н2O,

А також нагріванням міді з концентрованою сульфатною кислотою:

Cu + 2H2SO4 = CuSО4 + SO2 ↑ + 2Н2О.

Оксид сульфуру(ІУ) утворюється також під час спалювання сірки.

У промислових умовах SO2 добувають під час випалювання піриту FeS2 або сірчистих руд кольорових металів (цинкової обманки ZnS, свинцевого блиску PbS тощо). Оксид сульфуру(ІV) SO2, що утворюється за цих умов, використовують в основному для добування оксиду сульфуру(VІ) SO3 і сульфатної кислоти H2SO4 (див. § 9.6). Структурна формула молекули SO2:

 Оксид сульфуру   ПІДГРУПА ОКСИГЕНУ

Як бачимо, в утворенні зв’язків у молекулі SO2 беруть участь чотири електрони сульфуру

і чотири електрони від двох атомів оксигену. Взаємне відштовхування зв’язуючих електронних пар і неподіленої електронної пари атома сульфуру надає молекулі кутової форми.

За наявності каталізатора під час нагрівання SO2 приєднує кисень повітря й утворюється SO3:

+4 +6

2SO2 + O2 ⇆ 2SO3.

У цій реакції сульфур змінює ступінь окиснення від +4 до +6, отже, для SO2 характерні відновні властивості.

Оксид сульфуру(ІV) виявляє всі властивості кислотних оксидів.

Сульфітна кислота. Оксид сульфуру(ІV) добре розчинний у воді (в 1 об’ємі води при 20°С розчиняється 40 об’ємів SO2). При цьому утворюється сульфітна кислота, яка існує тільки у водному розчині:

SO2 + Н2O ⇆ H2SO3.

Span style=’font-family:”Verdana”,”sans-serif”‘>Реакція сполучення SO2 з водою оборотна. У водному розчині оксид сульфуру (IV) і сульфітна кислота перебувають у стані хімічної рівноваги, яку можна зміщувати. При зв’язуванні H2SO3 лугом (нейтралізація кислоти) реакція йде в бік утворення сульфітної кислоти; при видаленні SO2 (продування через розчин азоту або нагрівання) – в бік утворення вихідних речовин. У розчині сульфітної кислоти завжди міститься оксид сульфуру(ІV), який надає йому різкого запаху.

Сульфітна кислота має всі властивості кислот. У розчині H2SO3 дисоціює ступінчасто:

H2SO3 ⇆ Н+ + HSO3 ;

HSO-3 ⇆Н+ + SO2-3.

Як двохосновна кислота, вона утворює два ряди солей – сульфіти і гідросульфіти. Сульфіти утворюються при повній нейтралізації кислоти лугом:

H2SO3 + 2NaOH = Na2SO3 + 2Н2О.

Гідросульфіти утворюються при недостатній кількості лугу (порівняно з кількістю, необхідною для повної нейтралізації кислоти):

H2SO3 + NaOH = NaHSO3 + Н2О.

Як і оксид сульфуру(ІV), сульфітна кислота та її солі є сильними відновниками. При цьому ступінь окиснення сульфуру зростає. Так, H2SO3 легко окиснюється до сульфатної кислоти навіть киснем повітря:

2H2SO3 + О2 = 2H2SO4.

Тому розчини сульфітної кислоти, що довго зберігалися, завжди містять сульфатну кислоту.

Ще легше відбувається окиснення сульфітної кислоти бромом і перманганатом калію:

+4 0 +6 -1

H2SO3 + Вr2 + Н2O = H2SO4 + 2НВк;

 Оксид сульфуру   ПІДГРУПА ОКСИГЕНУ

5H2SO3 + 2КМnO4 = 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 2Н2O;

 Оксид сульфуру   ПІДГРУПА ОКСИГЕНУ

Оксид сульфуру(ІV) і сульфітна кислота знебарвлюють багато барвників, утворюючи з ними безбарвні сполуки. Останні можуть знову розкладатися при нагріванні або при освітленні, внаслідок чого забарвлення відновлюється. Отже, вибілююча дія SO2 і H2SO3 відрізняється від вибілюючої дії хлору. Звичайно оксидом сульфуру(ІV) вибілюють вовну, шовк і солому (хлорною водою ці матеріали руйнуються).

Оксид сульфуру(ІV) вбиває багато мікроорганізмів. Тому для знищення пліснявих грибів ним обкурюють сирі підвали, погреби, винні бочки тощо. Використовують його також під час транспортування і зберігання фруктів і ягід. Багато оксиду сульфуру(ІV) потрібно для добування сульфатної кислоти.

Широко застосовується розчин гідросульфіту кальцію Ca(HSO3)2 (сульфітний митель), яким обробляють волокна деревини і паперову масу.




Оксид сульфуру – ПІДГРУПА ОКСИГЕНУ