RIKKIDIOKSIDI (SO2): RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, RISKIT - KEMIA - 2026

Rikkidioksidi on kaasumaista epäorgaanista yhdistettä, joka koostuu rikistä (S) ja happi (O), ja sen kemiallinen kaava SO ₂. Se on väritön kaasu, jolla on ärsyttävä ja tukehtuva haju. Lisäksi se liukenee veteen muodostaen happoliuoksia. Tulivuoret karkottavat sen ilmakehään purkausten aikana.

Se on osa rikin biologista ja geokemiallista kiertoa, mutta sitä tuotetaan suurina määrin tietyillä ihmistoiminnoilla, kuten öljyn puhdistamisella ja fossiilisten polttoaineiden (esimerkiksi hiilen tai dieselin) polttamisella.

Tulivuoret vapauttavat rikkidioksidia SO ₂ purkausten aikana. Murskattu epävakuus. Lähde: Wikimedia Commons.

SO ₂ on pelkistävä aine, joka mahdollistaa paperimassan jäädä valkoinen valkaisun jälkeen muiden yhdisteiden kanssa. Sillä voidaan myös poistaa kloorijälkiä vedestä, jota on käsitelty tällä kemikaalilla.

Sitä käytetään tietyntyyppisten elintarvikkeiden säilömiseen, astioiden desinfiointiin, joissa rypälemehun käyminen tapahtuu viinin tai ohran tuottamiseksi oluen valmistamiseksi.

Sitä käytetään myös sienitautina maataloudessa rikkihapon saamiseksi, liuottimena ja välituotteena kemiallisissa reaktioissa.

Ilmakehässä oleva SO ₂ on haitallista monille kasveille, vedessä se vaikuttaa kaloihin ja se on myös yksi niistä, jotka vastaavat "happosateista", jotka syövyttävät ihmisen luomia materiaaleja.

Rakenne

Rikkidioksidimolekyyli on symmetrinen ja muodostaa kulman. Kulma johtuu siitä, että SO _{2: ssa} on yksinäinen elektronipari, ts. Elektronit, jotka eivät muodosta sidosta minkään atomin kanssa, mutta ovat vapaita.

Rikkidioksidin Lewis-rakenne, jossa havaitaan sen kulmamuoto ja vapaat elektronit. WhittleMario. Lähde: Wikimedia Commons.

nimistö

- Rikkidioksidi

- Rikkihappoanhydridi

- Rikkioksidi.

ominaisuudet

Fyysinen tila

Väritön kaasu.

Molekyylipaino

64,07 g / mol

Sulamispiste

-75,5 ° C

Kiehumispiste

-10,05 ° C

Tiheys

Kaasu: 2,26 0 ° C: ssa (suhteessa ilmaan, ts. Ilman tiheyteen = 1). Tämä tarkoittaa, että se on ilmaa raskaampaa.

Nestemäinen: 1,4 - -10 ° C (suhteessa veteen, ts. Veden tiheyteen = 1).

Liukoisuus

Liukenee veteen: 17,7% 0 ° C: ssa; 11,9% 15 ° C: ssa; 8,5% 25 ° C: ssa; 6,4% 35 ° C: ssa.

Liukenee etanoliin, dietyylieetteriin, asetoniin ja kloroformiin. Se liukenee vähemmän polaarisiin liuottimiin.

pH

Vesipitoiset SO ₂ ratkaisut ovat happamia.

Kemiallisia ominaisuuksia

SO ₂ on voimakas pelkistävä ja hapettava aine. Ilman ja katalyytin läsnä ollessa se hapettuu SO _{3: ksi}.

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

Yksinäiset elektroniparit saavat sen joskus käyttäytymään kuin Lewisin emäs, toisin sanoen, se voi reagoida yhdisteiden kanssa, joissa on atomi, josta puuttuu elektronit.

Jos SO ₂ on kaasun muodossa ja kuiva, se ei hyökkää rautaa, terästä, kupari-nikkeliseoksia tai nikkeli-kromi-rautaa. Kuitenkin, jos se on nestemäisessä tai märässä tilassa, se aiheuttaa korroosiota näille metalleille.

Nestemäinen SO _2, jossa on vähintään 0,2% vettä, aiheuttaa voimakkaan korroosion rautaa, messinkiä ja kuparia varten. Se syövyttää alumiinia.

Nestemäinen se voi myös hyökätä joihinkin muoveihin, kumiin ja pinnoitteisiin.

Vesipitoiset SO-liuokset

SO ₂ liukenee hyvin veteen. Sitä pidettiin pitkään, että veteen, se muodostaa rikkihapoketta H ₂ SO ₃, mutta on olemassa tämän hapon ei ole osoitettu.

SO ₂: n vesiliuoksissa tapahtuvat seuraavat tasapainot:

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 ⁺

Jossa HSO ₃ ^- on bisulfiitti-ioni ja SO ₃ ² on sulfiitti-ioni. Sulfiitin ioni SO ₃ ^2- tuotetaan lähinnä silloin, kun alkalia lisätään SO ₂ ratkaisu.

Vesiliuokset SO ₂ on vähentää ominaisuudet, varsinkin jos ne ovat emäksinen.

Muut ominaisuudet

- Se on erittäin vakaa kuumuutta vastaan, jopa 2000 ° C: seen saakka.

- Se ei ole syttyvää.

Saada

SO ₂ saadaan polttamalla rikkiä (S) ilmassa, vaikka pieniä määriä SO ₃ muodostuu myös.

S + O ₂ → SO ₂

Sitä voidaan tuottaa myös kuumentamalla erilaisia ​​sulfideja ilmassa, polttamalla esimerkiksi pyrite mineraaleja ja sulfideja sisältäviä mineraaleja.

Tapauksessa rikkikiisuvaltainen, kun hapetetaan, rautaoksidi (iii) ja SO _{2 saadaan}:

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

Läsnäolo luonnossa

SO ₂ vapautuu ilmakehään tulivuorten toiminnan kautta (9%), mutta se johtuu myös muista luonnollisista aktiviteeteista (15%) ja ihmisen toiminnasta (76%).

Räjähtävät tulivuorenpurkaukset aiheuttavat merkittäviä vuosittaisia ilmakehän SO ₂ -vaihteluita tai variaatioita. Arvioidaan, että sade pesee 25% tulivuorten päästämästä SO ₂: sta ennen stratosfääriin saapumista.

Luonnollisia lähteitä on runsaasti ja ne johtuvat rikin biologisesta kiertokulusta.

Kaupunki- ja teollisuusalueilla ihmislähteet ovat vallitsevia. Tärkein sitä tuottava ihmisen toiminta on fossiilisten polttoaineiden, kuten kivihiilen, bensiinin ja dieselin polttaminen. Muita ihmislähteitä ovat öljynjalostamot, kemiantehtaat ja kaasuntuotanto.

Ihmisen toiminta, kuten hiilen polttaminen sähkön tuottamiseksi, on SO _2- pilaantumisen lähde. Adrem68. Lähde: Wikimedia Commons.

Nisäkkäissä se syntyy endogeenisesti, ts. Eläinten ja ihmisten kehossa rikkipitoisten aminohappojen (S), etenkin L-kysteiinin, metabolian vuoksi.

Sovellukset

Rikkihapon tuotannossa

Yksi tärkeimmistä sovelluksista SO ₂ on saada rikkihappoa H ₂ SO ₄.

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

Jalostettujen elintarvikkeiden teollisuudessa

Rikkidioksidia käytetään elintarvikkeiden säilöntäaineena ja stabilointiaineena, kosteuden hallintaa edistävänä aineena sekä maun ja rakenteen muuttajana tietyissä syötävissä tuotteissa.

Sitä käytetään myös desinfioimaan elintarvikkeiden kanssa kosketuksissa olevat laitteet, käymislaitteet, kuten panimot ja viinitilat, ruoka-astiat jne.

Sen avulla voit säilyttää hedelmiä ja vihanneksia, pidentää niiden elämää supermarketin hyllyllä, estää värin ja maun menetyksiä ja auttaa pitämään C-vitamiinia (askorbiinihappo) ja karoteeneja (A-vitamiinin edeltäjät).

Kuivatut hedelmät pidetään vapaina sienistä ja bakteereista SO _{2: n} ansiosta. Kirjoittaja: Isabel Ródenas. Lähde: Pixabay.com

Sitä käytetään viinin säilyttämiseen, koska se tuhoaa bakteereja, sieniä ja ei-toivottuja hiivoja. Sitä käytetään myös steriloimaan ja estämään nitrosamiinien muodostumista oluessa.

Ohran käymislaitteet oluen saamiseksi steriloidaan S02: _lla. Kirjoittaja: Cerdadebbie. Lähde: Pixabay.

Sitä käytetään myös maissin ytimien liottamiseen, juurikassokerin valkaisuun ja mikrobilääkkeinä korkea fruktoosimaissisiirappin valmistuksessa.

Liuottimena ja reagenssina

Sitä on käytetty laajalti vedettömänä liuottimena. Vaikka se ei ole ionisoiva liuotin, se on käyttökelpoinen protonittomana liuottimena tiettyihin analyyttisiin sovelluksiin ja kemiallisiin reaktioihin.

Sitä käytetään liuottimena ja reagenssina orgaanisessa synteesissä, välituotteena muiden yhdisteiden, kuten klooridioksidin, asetyylikloridin, valmistuksessa ja öljyjen sulfonoinnissa.

Pelkistimenä

Sitä käytetään pelkistysaineena siitä huolimatta, että se ei ole niin vahva, ja alkalisessa liuoksessa muodostuu sulfiitti-ioni, joka on energeettisempi pelkistin.

Eri sovelluksissa

SO _{2: ta} käytetään myös:

- Maataloudessa sienimyrkkynä ja rypäleiden säilöntäaineena sadonkorjuun jälkeen.

- Hydrosulfiittien valmistukseen.

- Puumassan ja paperin valkaisemiseksi, koska se mahdollistaa massan stabiloinnin vetyperoksidilla H ₂ O ₂ valkaisun jälkeen; SO ₂ toimii tuhoamalla jäljellä oleva H ₂ O ₂ ja ylläpitäen siten massan kirkkautta, koska H ₂ O ₂ voi aiheuttaa kirkkauden kääntymisen.

- tekstiilikuitujen ja korituotteiden valkaisemiseksi.

- Veden käsitteleminen, koska se eliminoi jäännöskloorin, joka jää juomaveden, jätevesien tai teollisuusvesien kloorauksen jälkeen.

- Mineraalien ja metallien puhdistamisessa rautaa pelkistävänä aineena mineraalien käsittelyn aikana.

- Öljynjalostuksessa hapen pidättämiseksi ja korroosion hidastamiseksi, ja uuttoliuottimena.

- antioksidanttina.

- Alkalin neutraloijana lasinvalmistuksessa.

- Litiumparistoissa hapettimena.

Käyttöjärjestelmän vaikutukset

Tietyt tutkimukset ovat paljastaneet, että endogeenisellä tai kehon tuottamalla SO _{2: lla} on myönteinen vaikutus sydän- ja verisuonijärjestelmään, mukaan lukien sydämen toiminnan säätely ja verisuonien rentoutuminen.

Kun kehossa syntyy SO ₂: ta, se muuttuu johdannaisiksi, bisulfiittiksi HSO ₃ ^- ja sulfiittiksi SO ₃ ^{2: ksi}, joilla on verisuonia rentouttava vaikutus valtimoihin.

Endogeeninen SO ₂ vähentää verenpainetta, estää ateroskleroosin kehittymistä ja suojaa sydäntä sydänlihaksen vaurioilta. Sillä on myös antioksidanttivaikutus, estää tulehdusta ja apoptoosia (ohjelmoitu solukuolema).

Näistä syistä ajatellaan, että se voi olla uusi sydän- ja verisuonisairauksien hoito.

Sydän voi hyötyä kehon tuottamasta SO ₂: sta. Kirjoittaja: OpenClipart-Vectors. Lähde: Pixabay.

riskit

- Altistuminen kaasumaiselle SO _{2: lle} voi aiheuttaa silmien, ihon, kurkun ja limakalvojen palovammoja, keuhkoputkien ja keuhkojen vaurioita.

- Joidenkin tutkimusten mukaan sillä on mahdollinen riski vaurioitua nisäkäs- ja ihmisen solujen geneettiselle materiaalille.

- Se on syövyttävää. Se ei ole palavaa.

Ekotoksisuus

Rikkidioksidi on ilmakehän yleisin saastekaasu, etenkin kaupunkialueilla ja teollisuusalueilla.

Sen esiintyminen ilmakehässä myötävaikuttaa niin sanottuun ”happosateeseen”, joka on haitallista vesieliöille, kaloille, maan kasvillisuudelle ja korroosiolle ihmisen tekemistä materiaaleista.

Happosade vaurioitunut monumentti. Nino Barbieri. Lähde: Wikimedia Commons.

SO ₂ on myrkyllinen kaloille. Vihreät kasvit ovat erittäin herkkiä ilmakehän SO _{2: lle}. Alfalfa, puuvilla, ohra ja vehnä vahingoittuvat alhaisilla ympäristötasoilla, kun taas perunat, sipulit ja maissi ovat paljon kestävämpiä.

Ruoan nauttimisen vaikutukset

Vaikka SO ₂ on terveille ihmisille vaaraton, kun sitä käytetään valtuutettujen terveysvirastojen suosittelemissa pitoisuuksissa, se voi aiheuttaa astman herkillä ihmisillä, jotka ottavat sen ruuan kanssa.

Herkät ihmiset voivat kärsiä astmasta syödessään ruokia, joissa on pieniä määriä SO _{2: ta}. Suraj Malayalam Wikipediassa. Lähde: Wikimedia Commons.

Ruoat, jotka yleensä sisältävät sitä, ovat kuivatut hedelmät, keinotekoiset virvoitusjuomat ja alkoholijuomat.

Viitteet

1. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Rikkidioksidi. Palautettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. et ai. (2016). Endogeeninen rikkidioksidi: uusi jäsen sydän- ja verisuonisysteemissä toimivassa kaasuvälittäjäperheessä. Oksidi-Med-solu Longev. 2016; 2016: 8961951. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
4. Windholz, M. et ai. (toimittajat) (1983). Merck-indeksi. Kemikaalien, lääkkeiden ja biologisten aineiden tietosanakirja. Kymmenes painos. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Rikkioksidit: Lähteet, altistuminen ja terveysvaikutukset. Rikkioksidien terveysvaikutukset. Ympäristöterveyden tietosanakirjassa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
6. Tricker, R. ja Tricker, S. (1999). Epäpuhtaudet ja epäpuhtaudet. Rikkidioksidi. Elektromekaanisten ja elektronisten laitteiden ympäristövaatimuksissa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Happo-emäskemia. Rikkioksidit. Maaperässä ja ympäristökemiassa (toinen painos). Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Rikkidioksidi elintarvikkeissa ja juomissa: sen käyttö säilöntäaineena ja vaikutus astmaan. Br J Dis Chest. 1980; 14 (2): 128 - 34. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). Katsaus Kaliforniassa käytetyn rikkidioksidin kemiasta, torjunta-aineiden käytöstä ja ympäristön kohtalosta. Ympäristön saastumista ja toksikologiaa koskevissa arvosteluissa. Nide 246. Palautettu osoitteesta link.springer.com.