Structuur van zwavelzuur, eigenschappen, nomenclatuur en toepassingen

de zwavelzuur is een van de vele oxozuren van zwavel, waarvan de chemische formule H is₂S₂O₇. De formule stelt expliciet dat er twee zwavelatomen zijn, en zoals hun naam ook aangeeft, moeten er twee H-moleculen zijn.₂SW₄ in één; er zijn echter zeven zuurstofatomen in plaats van acht, dus één zwavel moet er drie hebben.

Dit zuur is een van de belangrijkste componenten van oleum (of rokend zwavelzuur), dat een "dichte" vorm van zwavelzuur wordt. Dat is zijn overheersing, dat sommigen oleum als een synoniem van disulfinezuur beschouwen; die ook bekend staat onder de traditionele naam van pirosulfuurzuur.

De afbeelding toont een container met oleum, met een concentratie van zwaveltrioxide, SO₃, tot 20%. Deze stof wordt gekenmerkt door zijn olieachtig en kleurloos; hoewel het geelachtig of bruin kan worden afhankelijk van de concentratie van de SO₃ en de aanwezigheid van enkele onzuiverheden.

Het bovenstaande heeft betrekking op de deelname van de SO₃ in de H₂S₂O₇; dat is een H-molecuul₂SW₄ reageert met een van SO₃ om het disulfonzuur te vormen. Alsdan als deze, de H₂S₂O₇ het kan ook worden geschreven als H₂SW₄· ZO₃.

index

• 1 Structuur van disulfinezuur
• 2 Eigenschappen
  • 2.1 Reactie van dehydratie van suikers
• 3 Nomenclatuur
• 4 Gebruik
  • 4.1 Slaat zwavelzuur op
  • 4.2 Synthese van 100% zwavelzuur
  • 4.3 Sulfonatie
• 5 Referenties

Structuur van disulfinezuur

Hierboven heb je de H-structuur₂S₂O₇ in een model van bollen en staven. Let op het eerste gezicht op de symmetrie van het molecuul: de linkerkant van de zuurstofbrug is identiek aan de rechterkant. Vanuit dat perspectief kan de structuur worden beschreven met de formule HO₃BLAH₃H.

Aan beide uiteinden bevindt zich elke hydroxylgroep, waarvan de waterstof door inductief effect van al die zuurstofatomen de positieve deellading ervan verhoogt; en bijgevolg heeft disulfurzuur een zuurgraad die zelfs sterker is dan die van zwavelzuur.

Het molecuul kan worden geschreven als H₂SW₄· ZO₃. Dit duidt echter meer op een samenstelling van het oleum dan op de structuur van een molecuul.

Als er echter een watermolecuul wordt toegevoegd aan H₂S₂O₇, er zullen twee H-moleculen vrijkomen₂SW₄:

H₂S₂O₇ + H₂O <=> 2H₂SW₄

De balans kan naar links gaan: naar de formatie van H₂S₂O₇ van H₂SW₄ als warmte wordt geleverd. Het is om deze reden dat de H₂S₂O₇ het is ook bekend als pyrosulfuurzuur; omdat het kan worden gegenereerd na het verwarmen van het zwavelzuur.

Ook, zoals vermeld aan het begin, de H₂S₂O₇ wordt gevormd door de directe combinatie van H₂SW₄ en ZO₃:

SW₃ + H₂SW₄ <=> H₂S₂O₇

eigenschappen

De eigenschappen van disulfuurzuur zijn niet erg goed gedefinieerd, omdat het uiterst moeilijk is om zichzelf zuiver van oleum te isoleren.

Men moet niet vergeten dat er in het oleum andere verbindingen kunnen zijn, met formules H₂SW₄· XSO₃, waar afhankelijk van de waarde van x zelfs polymere structuren kunnen hebben.

Een manier om het te visualiseren is je voor te stellen dat de bovenste structuur van H₂S₂O₇ wordt langer uitgerekt door meer SO-eenheden₃ en zuurstofbruggen.

In een bijna pure staat bestaat het uit een onstabiele kristallijne vaste stof (roker) die smelt bij 36ºC. Dit smeltpunt kan echter variëren, afhankelijk van de werkelijke samenstelling.

Het disulfonzuur kan vormen wat bekend staat als disulfaatzouten (of pyrosulfaten). Als het bijvoorbeeld reageert met kaliumhydroxide, vormt het kaliumpyrosulfaat, K₂S₂O₇.

Bovendien kan worden gezegd dat het een molecuulgewicht van 178 g / mol en twee zure equivalenten (2 Hions) heeft⁺ dat kan worden geneutraliseerd met een sterke basis).

Uitdrogingsreactie van suikers

Met deze verbinding in de vorm van oleum kan een merkwaardige reactie worden uitgevoerd: de transformatie van suikerklontjes in koolstofblokken.

De H₂S₂O₇ het reageert met de suikers en elimineert al zijn OH-groepen in de vorm van water, wat nieuwe verbindingen tussen de koolstofatomen bevordert; vakbonden die uiteindelijk zwarte koolstof ontwikkelen.

nomenclatuur

Het disulfonzuur wordt beschouwd als het anhydride van zwavelzuur; dat wil zeggen, het verliest een molecuul waterproduct van de condensatie tussen twee moleculen zuur. Met zoveel mogelijke namen voor dit mengsel, beveelt de IUPAC-nomenclatuur eenvoudigweg aan dat het uit zwavelzuur bestaat.

De term 'pyro' verwijst uitsluitend naar die gevormd als een product van de toepassing van warmte. De IUPAC adviseert deze naam niet voor H₂S₂O₇; maar het wordt tegenwoordig nog steeds door veel apothekers gebruikt.

Het einde -ico blijft onveranderd omdat het zwavelatoom een ​​valentie van +6 blijft behouden. Het kan bijvoorbeeld worden berekend door de volgende rekenkundige bewerking:

2H + 2S + 7O = 0

2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0

S = 6

toepassingen

Slaat zwavelzuur op

Het disulfonzuur kan, doordat het de eigenschap heeft dat het stolt als oleum, meer veilig zwavelzuur oplossen en opslaan. Dit komt omdat de SO₃ ontsnapt en creëert een niet-ademende "mist", die veel beter oplosbaar is in H₂SW₄ dan in water. Om de H te krijgen₂SW₄, het zou voldoende zijn om water toe te voegen aan het oleum:

H₂S₂O₇ + H₂O <=> 2H₂SW₄

Synthese van 100% zwavelzuur

Uit de vorige vergelijking, de H₂SW₄ het wordt verdund in het toegevoegde water. Bijvoorbeeld als u een waterige oplossing van H heeft₂SW₄, waar de SO₃ het heeft de neiging te ontsnappen en vormt een risico voor de arbeiders, wanneer oleum aan de oplossing wordt toegevoegd, reageert het met het water dat meer zwavelzuur vormt; dat wil zeggen, je concentratie vergroten.

Als er nog wat water over is, wordt meer SO toegevoegd₃, die reageert met de H₂SW₄ om meer zwavelzuur of oleum te produceren, en dan hydrateert het weer door de H te "drogen"₂SW₄. Het proces wordt voldoende vaak herhaald om zwavelzuur te verkrijgen in een concentratie van 100%.

Een soortgelijk proces wordt gebruikt om 100% salpeterzuur te verkrijgen. Het is ook gebruikt voor het dehydrateren van andere chemische stoffen die worden gebruikt voor de productie van explosieven.

sulfonering

Het wordt gebruikt om structuren, zoals kleurstoffen, te sulfoneren; dat wil zeggen, voeg -SO-groepen toe₃H, dat bij verlies van zijn zuurproton kan worden verankerd aan het textielvezelpolymeer.

Aan de andere kant wordt de zuurgraad van het oleum gebruikt om de tweede nitratie te bereiken (voeg groepen -NO toe₂) aan aromatische ringen.

referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische chemie (vierde editie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Disulfuurzuur. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
3. PubChem. (2019). Pyrosulfuurzuur. Teruggeplaatst van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee en Kwang S. Kim. (2015). Disulfuric acid dissociated by two water molecules: ab initio en density functional theory calculation. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
5. Tegen Costa Health Services. (N.D.). Oleum / zwaveltrioxide: chemische fact sheet. [PDF]. Teruggeplaatst van: cchealth.org