- Cấu trúc của axit disulfuric
- Tính chất
- Phản ứng khử nước đường
- Danh pháp
- Các ứng dụng
- Lưu trữ axit sulfuric
- 100% tổng hợp axit sulfuric
- Sulfonation
- Người giới thiệu
Các axit disulfuric là một trong nhiều oxoacids của lưu huỳnh, với công thức hóa học H 2 S 2 O 7 . Công thức chỉ ra rõ ràng rằng có hai nguyên tử lưu huỳnh, và như tên gọi của nó cũng cho thấy, phải có hai phân tử H 2 SO 4 trong một; tuy nhiên, có bảy oxy thay vì tám, vì vậy một lưu huỳnh phải có ba.
Axit này được coi là một trong những thành phần chính của oleum (hoặc axit sulfuric bốc khói), là một dạng axit sulfuric “đậm đặc”. Đó là ưu thế của nó, mà một số coi oleum như là một từ đồng nghĩa với axit disulfuric; mà còn được biết đến với tên truyền thống là axit pyrosulfuric.
Lưu toan. Nguồn: W. Oelen, qua Wikimedia Commons
Hình ảnh cho thấy một thùng chứa bằng oleum, với nồng độ lưu huỳnh trioxit, SO 3 , ở mức 20%. Chất này có đặc điểm là nhờn và không màu; mặc dù nó có thể chuyển sang màu vàng hoặc nâu tùy thuộc vào nồng độ SO 3 và sự hiện diện của một số tạp chất.
Phần trên liên quan đến sự tham gia của SO 3 trong H 2 S 2 O 7 ; nghĩa là, một phân tử của H 2 SO 4 phản ứng với một trong số SO 3 để tạo thành axit disulfuric. Trong trường hợp này, H 2 S 2 O 7 cũng có thể được viết là H 2 SO 4 · SO 3 .
Cấu trúc của axit disulfuric
Phân tử H2S2O7. Nguồn:. Jynto (thêm từ người dùng này), từ Wikimedia Commons
Trên đây là cấu trúc của H 2 S 2 O 7 trong mô hình hình cầu và thanh. Thoạt nhìn, hãy lưu ý tính đối xứng của phân tử: bên trái của cầu oxy giống hệt bên phải. Từ quan điểm đó, cấu trúc có thể được mô tả với công thức HO 3 SOSO 3 H.
Ở cả hai đầu là mỗi nhóm hydroxyl, mà hydro, bằng hiệu ứng cảm ứng của tất cả các nguyên tử oxy này, làm tăng điện tích dương riêng phần của nó; và do đó, axit disulfuric có tính axit thậm chí còn mạnh hơn axit sunfuric.
Phân tử có thể được viết là H 2 SO 4 · SO 3 . Tuy nhiên, điều này đề cập nhiều đến thành phần của oleum hơn là cấu trúc của phân tử.
Tuy nhiên, nếu một phân tử nước được thêm vào H 2 S 2 O 7 , hai phân tử H 2 SO 4 sẽ được giải phóng :
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Cân bằng có thể chuyển dịch sang trái: tạo thành H 2 S 2 O 7 từ H 2 SO 4 nếu cung cấp nhiệt cho nó. Chính vì lý do này mà H 2 S 2 O 7 còn được gọi là axit pyrosulfuric; vì nó có thể được tạo ra sau khi đun nóng axit sunfuric.
Ngoài ra, như đã đề cập ở phần đầu, H 2 S 2 O 7 được tạo thành bởi sự kết hợp trực tiếp của H 2 SO 4 và SO 3 :
SO 3 + H 2 SO 4 <=> H 2 S 2 O 7
Tính chất
Các đặc tính của axit disulfuric không được xác định rõ ràng, vì rất khó để phân lập hoàn toàn từ oleum.
Cần nhớ rằng trong oleum có thể có các hợp chất khác, với công thức H 2 SO 4 · xSO 3 , trong đó tùy thuộc vào giá trị của x, thậm chí có thể có các cấu trúc cao phân tử.
Một cách để hình dung nó là tưởng tượng rằng cấu trúc trên của H 2 S 2 O 7 trở nên dài hơn bởi nhiều đơn vị SO 3 hơn và cầu oxy.
Ở trạng thái gần như tinh khiết, nó bao gồm một chất rắn kết tinh không ổn định (bốc khói) nóng chảy ở 36ºC. Tuy nhiên, điểm nóng chảy này có thể thay đổi tùy thuộc vào thành phần thực.
Axit disulfuric có thể tạo thành muối disulfat (hoặc pyrosulfat). Ví dụ, nếu nó phản ứng với kali hydroxit, nó tạo thành kali pyrosunfat, K 2 S 2 O 7 .
Ngoài ra, nó có thể nói rằng nó có khối lượng phân tử là 178 g / mol, và hai axit tương đương (2 ion H + có thể được trung hòa với một bazơ mạnh).
Phản ứng khử nước đường
Với hợp chất này ở dạng oleum, một phản ứng kỳ lạ có thể được thực hiện: sự biến đổi các khối đường thành các khối cacbon.
H 2 S 2 O 7 phản ứng với đường loại bỏ tất cả các nhóm OH của chúng ở dạng nước, tạo ra các liên kết mới giữa các nguyên tử cacbon; đoàn kết cuối cùng gây ra carbon đen.
Danh pháp
Axit disulfuric được coi là anhydrit của axit sunfuric; nói cách khác, nó làm mất một phân tử nước do sự ngưng tụ giữa hai phân tử axit. Với rất nhiều tên có thể có cho hợp chất này, danh pháp IUPAC chỉ đơn giản là dùng axit disulfuric.
Thuật ngữ 'pyro' đề cập riêng đến chất được hình thành như một sản phẩm của ứng dụng nhiệt. IUPAC không đưa ra tên gọi này cho H 2 S 2 O 7 ; nhưng ngày nay nó vẫn được nhiều nhà hóa học sử dụng.
Kết thúc -ico không thay đổi vì nguyên tử lưu huỳnh tiếp tục duy trì hóa trị +6. Ví dụ, nó có thể được tính toán bằng phép toán số học sau:
2H + 2S + 7O = 0
2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0
S = 6
Các ứng dụng
Lưu trữ axit sulfuric
Axit disulfuric, với đặc tính đông đặc như oleum, có thể hòa tan và lưu trữ axit sunfuric an toàn hơn. Điều này là do SO 3 thoát ra tạo ra một "sương mù" không thể xử lý được, H 2 SO 4 hòa tan nhiều hơn trong nước. Để thu được H 2 SO 4 , chỉ cần thêm nước vào oleum là đủ:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
100% tổng hợp axit sulfuric
Từ phương trình trước, H 2 SO 4 được pha loãng trong nước thêm vào. Ví dụ, nếu bạn có một dung dịch nước H 2 SO 4 , trong đó SO 3 có xu hướng thoát ra và gây rủi ro cho người lao động, khi thêm oleum vào dung dịch, nó sẽ phản ứng với nước, tạo thành nhiều axit sunfuric hơn; tức là, tăng khả năng tập trung của bạn.
Nếu một số nước vẫn còn, thì SO 3 được thêm vào , phản ứng với H 2 SO 4 để tạo ra nhiều axit disulfuric hoặc oleum hơn, và sau đó nó bù nước bằng cách "làm khô" H 2 SO 4 . Quá trình được lặp lại đủ số lần để thu được axit sunfuric ở nồng độ 100%.
Quá trình tương tự được sử dụng để thu được 100% axit nitric. Tương tự như vậy, nó đã được sử dụng để khử nước các chất hóa học khác được sử dụng để làm chất nổ.
Sulfonation
Nó được sử dụng để sulfonate hóa các cấu trúc, chẳng hạn như cấu trúc của thuốc nhuộm; nghĩa là, nó thêm vào các nhóm -SO 3 H, do mất đi proton có tính axit của chúng có thể tự neo vào polyme của sợi dệt.
Mặt khác, tính axit của oleum được dùng để nitrat hoá lần 2 (thêm nhóm -NO 2 ) vào các vòng thơm.
Người giới thiệu
- Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (xuất bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
- Wikipedia. (2018). Axit disulfuric. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). Axit pyrosulfuric. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Seong Kyu Kim, Han Myoung Lee và Kwang S. Kim. (2015). Axit disulfuric bị phân ly bởi hai phân tử nước: tính toán lý thuyết hàm mật độ ab và tính toán lý thuyết hàm mật độ. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
- Dịch vụ Y tế Contra Costa. (sf). Oleum / lưu huỳnh trioxit: tờ thông tin hóa học. . Phục hồi từ: cchealth.org