SUMPOR DIOKSID (SO2): STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBA, RIZICI - KEMIJA - 2026

Sumpor dioksid je plinoviti anorganski spoj koji se sastoji od sumpora (S) i kisika (O), a njegova je kemijska formula SO ₂. To je bezbojni plin s iritantnim i ugušujućim mirisom. Pored toga, topiva je u vodi, tvoreći kiselinske otopine. Vulkani ga tijekom erupcija izbacuju u atmosferu.

To je dio biološkog i geokemijskog ciklusa sumpora, ali proizvodi se u velikim količinama određenim ljudskim aktivnostima kao što su rafiniranje nafte i izgaranje fosilnih goriva (na primjer ugljen ili dizel).

Sumporni dioksid SO ₂ vulkani emitiraju tijekom erupcija. Brocken Inaglory. Izvor: Wikimedia Commons.

SO ₂ je redukcijsko sredstvo koje omogućuje papirnoj pulpi da ostane bijela nakon izbjeljivanja s drugim spojevima. Služi i za uklanjanje tragova klora u vodi koja je obrađena ovom kemikalijom.

Koristi se za konzerviranje nekih vrsta hrane, za dezinfekciju posuda u kojima se proizvodi fermentacija grožđa sok za proizvodnju vina ili ječma za pravljenje piva.

Također se koristi kao fungicid u poljoprivredi za dobivanje sumporne kiseline, kao otapalo i kao međuprodukt u kemijskim reakcijama.

SO ₂ prisutan u atmosferi štetan je za mnoge biljke, u vodi utječe na ribu, a također je i jedan od onih koji su odgovorni za „kiselu kišu“ koji korodira materijale koje je stvorio čovjek.

Struktura

Molekula sumpornog dioksida je simetrična i tvori kut. Kut nastaje zbog činjenice da SO ₂ ima par usamljenih elektrona, to jest elektrona koji ne tvore vezu s bilo kojim atomom, ali su slobodni.

Lewisova struktura sumpornog dioksida gdje se opaža njegov kutni oblik i par slobodnih elektrona. WhittleMario. Izvor: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Sumporov dioksid

- Sumporni anhidrid

- Sumporni oksid.

Svojstva

Psihičko stanje

Bezbojni plin.

Molekularna težina

64,07 g / mol

Talište

-75,5 ºC

Vrelište

-10,05 ° C

Gustoća

Plin: 2,26 na 0 ° C (u odnosu na zrak, to jest gustoća zraka = 1). To znači da je teža od zraka.

Tekućina: 1,4 do -10 ° C (u odnosu na vodu, to jest gustoća vode = 1).

Topljivost

Topivo u vodi: 17,7% na 0 ° C; 11,9% pri 15 ° C; 8,5% pri 25 ° C; 6,4% na 35 ° C.

Topivo u etanolu, dietil-eteru, acetonu i kloroformu. Manje je topiv u nepolarnim otapalima.

pH

Vodeni SO ₂ rješenja su kiseli.

Kemijska svojstva

SO ₂ je snažno reducirajuće i oksidacijsko sredstvo. U prisutnosti zraka i katalizatora oksidira do SO ₃.

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

Usamljeni parovi elektrona ponekad se čine da se ponašaju poput Lewisove baze, drugim riječima, može reagirati sa spojevima gdje postoji atom kojem nedostaju elektroni.

Ako je SO ₂ u obliku plina i suh, on ne napada željezo, čelik, bakar-nikal legure ili nikal-krom-željezo. Međutim, ako je u tekućem ili mokrom stanju, to uzrokuje koroziju tih metala.

Tekući SO ₂ s 0,2% vode ili više stvara jaku koroziju željeza, mjedi i bakra. Korozivno je na aluminij.

Kada je tekućina, može napasti i neke plastike, gume i premaze.

Vodene otopine SO

SO ₂ je vrlo topiv u vodi. Smatralo se dugo da se u vodi tvori sumporaste kiseline H ₂ SO ₃, ali nije utvrđeno postojanje ove kiseline.

U otopinama SO ₂ u vodi nastaju slijedeće ravnoteže:

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 ⁺

Gdje tna ₃ ^- je bisulfit iona i SO ₃ ^2- je sulfita iona. Sulfitom ion SO ₃ ^2- proizvodi uglavnom kad se doda alkalni u SO ₂ otopine.

Vodene otopine SO ₂ imaju reducirajuća svojstva, posebno ako su alkalne.

Ostala svojstva

- Izuzetno je stabilan protiv vrućine, čak i do 2000 ° C.

- Nije zapaljivo.

dobivanje

SO ₂ je dobiven izgaranjem sumpora (S) u zraku, ali male količine tako _3. Također nastaju.

S + O ₂ → SO ₂

Može se proizvesti i zagrijavanjem različitih sulfida u zraku, izgaranjem piritnih minerala i minerala koji sadrže sulfide, između ostalog.

U slučaju željeznog pirita, kad se oksidira, _{dobiva se} željezni oksid (iii) i SO2:

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

Prisutnost u prirodi

SO ₂ se oslobađa u atmosferu aktivnošću vulkana (9%), ali uzrokuju je i druge prirodne aktivnosti (15%) i ljudski postupci (76%).

Eksplozivne vulkanske erupcije uzrokuju značajne promjene ili varijacije godišnjih SO ₂ u atmosferi. Procjenjuje se da je 25% od tako ₂ emitirane vulkana je odnijela kišom prije dolaska do stratosfere.

Prirodni izvori su najzastupljeniji i nastaju zbog biološkog ciklusa sumpora.

U urbanim i industrijskim područjima dominiraju ljudski izvori. Glavna ljudska aktivnost koja ga proizvodi je izgaranje fosilnih goriva, poput ugljena, benzina i dizela. Ostali ljudski izvori su rafinerije nafte, kemijska postrojenja i proizvodnja plina.

Ljudske aktivnosti kao što je izgaranje ugljena za struju izvor su onečišćenja SO ₂. Adrem68. Izvor: Wikimedia Commons.

U sisavaca se stvara endogeno, to jest u tijelu životinja i ljudi zbog metabolizma aminokiselina koje sadrže sumpor (S), posebno L-cistein.

Prijave

U proizvodnji sumporne kiseline

Jedna od najvažnijih primjena tako ₂ je dobivanje sumporne kiseline H ₂ SO ₄.

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

U prerađenoj prehrambenoj industriji

Sumpor dioksid koristi se kao konzervans hrane i stabilizator hrane, kao sredstvo za kontrolu vlage te kao modifikator okusa i teksture u određenim jestivim proizvodima.

Također se koristi za dezinfekciju opreme koja dolazi u kontakt s namirnicama, fermentacijskom opremom, poput one u pivovarama i vinarima, spremnicima s hranom itd.

Omogućuje vam očuvanje voća i povrća, povećava njihov život na polici supermarketa, sprječava gubitak boje i okusa i pomaže u zadržavanju vitamina C (askorbinske kiseline) i karotena (prekursora vitamina A).

Osušeno voće čuva bez gljivica i bakterija zahvaljujući SO ₂. Autor: Isabel Ródenas. Izvor: Pixabay.com

Koristi se za očuvanje vina, jer uništava bakterije, gljivice i neželjene kvasce. Također se koristi za sterilizaciju i sprečavanje stvaranja nitrozamina u pivu.

Ječam fermentacije piva opremu da bi se dobio se sterilizira s toliko ₂. Autor: Cerdadebbie. Izvor: Pixabay.

Također se koristi za namakanje kukuruznih koštica, izbjeljivanje šećera iz repe, te kao antimikrobni lijek u proizvodnji kukuruznog sirupa s visokim sadržajem fruktoze.

Kao otapalo i reagens

Široko se koristi kao nevodeno otapalo. Iako nije ionizirajuće otapalo, korisno je kao otapalo bez protona za određene analitičke primjene i kemijske reakcije.

Koristi se kao otapalo i reagens u organskoj sintezi, kao intermedijer u proizvodnji drugih spojeva kao što su klor dioksid, acetil klorid i u sulfonizaciji ulja.

Kao redukcijsko sredstvo

Koristi se kao redukcijsko sredstvo iako nije toliko jak, a u alkalnoj otopini nastaje sulfitni ion, koji je energičnije redukcijsko sredstvo.

U raznim primjenama

SO ₂ se također koristi:

- U poljoprivredi kao fungicid i konzervans za grožđe nakon berbe.

- za proizvodnju hidrosulfita.

- Za izbjeljivanje celuloze i papira, što omogućuje da se stabilizira, nakon izbjeljivanja celuloze s vodikovim peroksidom H ₂ O ₂; SO ₂ djela uništavanja preostali H ₂ O ₂ i na taj način održavaju svjetline pulpe, budući H ₂ O ₂ može izazvati obrat sjaja.

- Za izbjeljivanje tekstilnih vlakana i pletenih proizvoda.

- Tretirati vodu jer eliminira zaostali klor koji ostaje nakon kloriranja pitke, otpadne ili industrijske vode.

- U rafiniranju minerala i metala, kao reducirajućeg sredstva za željezo tijekom prerade minerala.

- U rafiniranju nafte kako bi se uhvatio kisik i usporila korozija, te kao otapalo za ekstrakciju.

- Kao antioksidans.

- Kao alkalni neutralizator u proizvodnji stakla.

- U litijskim baterijama kao oksidansu.

Učinci OS-a

Studije su pokazale da endogeni ili tjelesno proizvedeni SO ₂ ima blagotvoran učinak na kardiovaskularni sustav, uključujući regulaciju rada srca i opuštanje krvnih žila.

Kad se u tijelu stvori SO ₂, pretvara se u njegove derivate bisulfit HSO ₃ ^- i sulfit SO ₃ ^2-, koji djeluju vazo-relaksirajući na arterije.

Endogeni SO ₂ smanjuje hipertenziju, sprječava razvoj ateroskleroze i štiti srce od oštećenja miokarda. Također ima antioksidativno djelovanje, inhibira upalu i apoptozu (programirana stanična smrt).

Iz tih razloga se smatra da je moguća nova terapija za kardiovaskularne bolesti.

Srce može imati koristi od SO _{2 koji} proizvodi tijelo. Autor: OpenClipart-Vectors. Izvor: Pixabay.

rizici

- Izloženost plinovitom SO ₂ može dovesti do opeklina na očima, koži, grlu i sluznici, oštećenja bronhijalnih cijevi i pluća.

- Neke studije navode da postoji potencijalni rizik od oštećenja genetskog materijala sisavaca i ljudskih stanica.

- Korozivno je. Nije zapaljivo.

ekotoksičnost

Sumporni dioksid najčešći je zagađivač u atmosferi, posebno u urbanim i industrijskim područjima.

Njegova prisutnost u atmosferi doprinosi takozvanoj „kiseloj kiši“ štetnoj za vodene organizme, ribe, zemaljsku vegetaciju i koroziju materijalima koje je stvorio čovjek.

Spomenik oštećen kiselim kišama. Nino Barbieri. Izvor: Wikimedia Commons.

SO ₂ je toksičan za ribe. Zelene biljke su izuzetno osjetljive na atmosferski SO ₂. Alfalfa, pamuk, ječam i pšenica oštećeni su na niskim razinama okoliša, dok su krompir, luk i kukuruz mnogo otporniji.

Učinci gutanja s hranom

Iako je bezopasan za zdrave ljude, ako se koristi u koncentracijama koje preporučuju ovlaštene zdravstvene agencije, SO ₂ može izazvati astmu kod osjetljivih ljudi koji je uzimaju s hranom.

Osjetljivi ljudi mogu patiti od astme kada jedu hranu s malim količinama SO ₂. Suraj na Malayalam Wikipediji. Izvor: Wikimedia Commons.

Namirnice koje ga obično sadrže sušeno voće, umjetna bezalkoholna pića i alkoholna pića.

Reference

1. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Sumporov dioksid. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. i sur. (2016). Endogeni sumporni dioksid: novi član obitelji gasotransmitera u kardiovaskularnom sustavu. Oksid Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
4. Windholz, M. i sur. (urednici) (1983). Merck indeks. Enciklopedija kemikalija, lijekova i bioloških proizvoda. Deseto izdanje. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Sumporni oksidi: izvori, izloženost i učinci na zdravlje. Zdravstveni efekti sumpornih oksida. U Enciklopediji zdravlja okoliša. Oporavljeno od sciencedirect.com.
6. Tricker, R. i Tricker, S. (1999). Zagađivači i kontaminanti. Sumporov dioksid. U uvjetima zaštite okoliša za elektromehaničku i elektroničku opremu. Oporavljeno od sciencedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Kiselo-bazična kemija. Sumporni oksidi. U tlu i kemiji okoliša (drugo izdanje). Oporavljeno od sciencedirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Sumporni dioksid u hrani i pićima: njegova upotreba kao konzervans i njegov utjecaj na astmu. Br J Dis prsima. 1980; 14 (2): 128-34. Oporavak od ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). Pregled kemije, upotrebe pesticida i okolišne sumpornog dioksida, kako se koristi u Kaliforniji. U recenzijama onečišćenja okoliša i toksikologije. Svezak 246. Oporavak s linka.springer.com.