- Structura acidului disulfuric
- Proprietăți
- Reacție de deshidratare a zahărului
- Nomenclatură
- Aplicații
- Stochează acid sulfuric
- Sinteza acidului sulfuric 100%
- sulfonare
- Referințe
Acidul disulfuric este una dintre multele oxoacizi de sulf, cu formula chimică H 2 S 2 O 7 . Formula indică în mod explicit că există doi atomi de sulf, și așa cum indică și numele , de asemenea, trebuie să existe două H 2 SO 4 molecule într - un singur; cu toate acestea, există șapte oxigeni în loc de opt, deci un sulf trebuie să aibă trei.
Acest acid este considerat unul dintre componentele principale ale oleumului (sau fuming acid sulfuric), care este o formă „densă” a acidului sulfuric. Aceasta este predominanța sa, încât unii consideră oleumul ca sinonim pentru acid disulfuric; care este cunoscut și prin denumirea tradițională de acid pirosulfuric.
Oleum. Sursa: W. Oelen, prin Wikimedia Commons
Imaginea arată un recipient cu oleum, cu o concentrație de trioxid de sulf, SO 3 , la 20%. Această substanță se caracterizează prin a fi uleioasă și incoloră; deși se poate transforma gălbui sau brun în funcție de concentrația de SO 3 și prezența unor impurități.
Cele de mai sus se referă la participarea SO 3 in H 2 S 2 O 7 ; adică, o moleculă de H 2 SO 4 reacționează cu unul dintre SO 3 pentru a forma acidul disulfuric. Acesta fiind cazul, H 2 S 2 O 7 poate fi scris și ca H 2 SO 4 · SO 3 .
Structura acidului disulfuric
Molecula H2S2O7. Sursă: . Jynto (mai multe de la acest utilizator), de la Wikimedia Commons
Mai sus este structura modelului H 2 S 2 O 7 într-un model de sfere și bare. Observați la prima vedere simetria moleculei: partea stângă a punții de oxigen este identică cu cea dreaptă. Din această perspectivă, structura poate fi descrisă cu formula HO 3 SOSO 3 H.
La ambele capete se află fiecare grupă hidroxil, al cărui hidrogen, prin efectul inductiv al tuturor acestor atomi de oxigen, își mărește sarcina parțială pozitivă; și, în consecință, acidul disulfuric are o aciditate și mai puternică decât acidul sulfuric.
Molecula poate fi scrisă sub formă de H 2 SO 4 · SO 3 . Totuși, aceasta se referă mai mult la o compoziție de oleum decât la structura unei molecule.
Cu toate acestea, în cazul în care o moleculă de apă se adaugă la H 2 S 2 O 7 , două molecule de H 2 SO 4 va fi lansat :
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Echilibrul poate fi deplasat spre stânga: spre formarea de H 2 S 2 O 7 din H 2 SO 4 dacă i se furnizează căldură. Acesta este motivul pentru care H 2 S 2 O 7 este , de asemenea , cunoscut sub numele de acid pyrosulfuric; deoarece poate fi generat după încălzirea acidului sulfuric.
De asemenea, după cum am menționat la început, H 2 S 2 O 7 este formată prin combinarea directă a H 2 SO 4 și SO 3 :
SO 3 + H 2 SO 4 <=> H 2 S 2 O 7
Proprietăți
Proprietățile acidului disulfuric nu sunt foarte bine definite, deoarece este extrem de dificil să se izoleze pur de oleum.
Trebuie amintit că în oleum pot exista și alți compuși, cu formulele H 2 SO 4 · xSO 3 , unde în funcție de valoarea lui x, chiar și structuri polimerice pot fi prezente.
O modalitate de a o vizualiza este de a imagina că structura superioară a H 2 S 2 O 7 devine mai alungită de mai multe unități SO 3 și punți de oxigen.
Într-o stare aproape pură este format dintr-un solid cristalin instabil (fuming) care se topește la 36ºC. Cu toate acestea, acest punct de topire poate varia în funcție de compoziția adevărată.
Acidul disulfuric poate forma ceea ce sunt cunoscute sub denumirea de săruri disulfat (sau pirosulfat). De exemplu, în cazul în care acesta reacționează cu hidroxid de potasiu, formează pirosulfat de potasiu, K 2 S 2 O 7 .
În plus, se poate spune că are o greutate moleculară de 178 g / mol și două echivalente de acid (ioni 2 H + care pot fi neutralizate cu o bază puternică).
Reacție de deshidratare a zahărului
Cu acest compus sub formă de oleum, se poate realiza o reacție curioasă: transformarea cuburilor de zahăr în blocuri de carbon.
H 2 S 2 O 7 reacționează cu zaharurile, eliminând toate grupele lor OH sub formă de apă, ceea ce favorizează noi legături între atomii de carbon; uniuni care ajung să producă carbon negru.
Nomenclatură
Acidul disulfuric este considerat anhidrida acidului sulfuric; cu alte cuvinte, pierde o moleculă de apă ca urmare a condensului dintre două molecule de acid. Dat fiind atât de multe nume posibile pentru acest compus, nomenclatura IUPAC recomandă pur și simplu acid disulfuric.
Termenul "piro" se referă exclusiv la cel format ca produs al aplicării căldurii. IUPAC nu recomandă acest nume pentru H 2 S 2 O 7 ; dar este încă folosit astăzi de mulți chimisti.
Sfârșitul -ico rămâne neschimbat deoarece atomul de sulf continuă să mențină o valență de +6. De exemplu, acesta poate fi calculat folosind următoarea operație aritmetică:
2H + 2S + 7O = 0
2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0
S = 6
Aplicații
Stochează acid sulfuric
Acidul disulfuric, având în vedere proprietatea sa de solidificare sub formă de oleum, este capabil să dizolve și să stocheze acidul sulfuric mai în siguranță. Acest lucru se datorează faptului că SO 3 scapă creând o „ceață” de neatins, care este mult mai solubilă în H 2 SO 4 decât în apă. Pentru a obține H 2 SO 4 , ar fi suficient să adăugați apă în oleum:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Sinteza acidului sulfuric 100%
Din ecuația anterioară, H 2 SO 4 este diluată în apă adăugată. De exemplu, dacă aveți o soluție apoasă de H 2 SO 4 , unde SO 3 tinde să scape și reprezintă un risc pentru lucrători, atunci când se adaugă oleum la soluție, reacționează cu apa, formând mai mult acid sulfuric; adică creșterea concentrației.
Dacă unele resturi de apă, mai SO se adaugă 3 , care reacționează cu H 2 SO 4 pentru a produce mai mult acid disulfuric sau oleum, apoi rehidratează prin „uscare“ H 2 SO 4 . Procesul este repetat de mai multe ori pentru a obține acid sulfuric la o concentrație de 100%.
Un procedeu similar este utilizat pentru obținerea acidului nitric 100%. De asemenea, a fost utilizat pentru deshidratarea altor substanțe chimice utilizate pentru fabricarea explozivilor.
sulfonare
Se folosește pentru sulfonarea structurilor, cum ar fi cele ale coloranților; adică adaugă grupe -SO 3 H, care, pierzându-și protonul acid, se pot ancora în polimerul fibrei textile.
Pe de altă parte, aciditatea oleumului este utilizată pentru a realiza a doua nitrare (adaugă grupe -NO 2 ) la inelele aromatice.
Referințe
- Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (a patra editie). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2018). Acidul disulfuric. Recuperat de la: en.wikipedia.org
- Extract. (2019). Acidul pirosulfuric. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee și Kwang S. Kim. (2015). Acidul disulfuric disociat de două molecule de apă: ab initio și calcule ale teoriei funcționale a densității. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
- Servicii de sănătate Contra Costa. (Sf). Trioxid de ulei / sulf: fișă chimică. . Recuperat de la: cchealth.org