AXIT LƯU HUỲNH: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, DANH PHÁP, CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các axit lưu huỳnh là một oxyacid hình thành bằng cách hòa tan lưu huỳnh dioxit, SO ₂ , nước. Nó là một axit vô cơ yếu và không ổn định, không được phát hiện trong dung dịch, vì phản ứng tạo thành nó là thuận nghịch và axit bị phân hủy nhanh chóng trong thuốc thử tạo ra nó (SO ₂ và H ₂ O).

Phân tử axit lưu huỳnh cho đến nay mới chỉ được phát hiện trong pha khí. Các bazơ liên hợp của axit này là các anion phổ biến ở dạng sulfit và bisulfit.

Nguồn: Benjah-bmm27, từ Wikimedia Commons Phổ Raman của dung dịch SO ₂ chỉ hiển thị các tín hiệu do phân tử SO ₂ và ion bisulfit, HSO ₃ ^- , phù hợp với cân bằng sau:

SO ₂ + H ₂ O <=> HSO ₃ ^- + H ⁺

Điều này chỉ ra rằng sử dụng phổ Raman không thể phát hiện sự có mặt của axit lưu huỳnh trong dung dịch lưu huỳnh điôxít trong nước.

Khi tiếp xúc với khí quyển, nó nhanh chóng chuyển thành axit sunfuric. Axit lưu huỳnh bị khử thành hydro sunfua do tác dụng của axit sunfuric loãng và kẽm.

Cố gắng cô đặc dung dịch SO ₂ bằng cách làm bay hơi nước để thu được axit lưu huỳnh không có nước, không mang lại kết quả, vì axit bị phân hủy nhanh chóng (đảo ngược phản ứng tạo thành), vì vậy axit không thể bị cô lập.

Hình thành tự nhiên

Axit lưu huỳnh được hình thành trong tự nhiên do sự kết hợp của lưu huỳnh điôxít, một sản phẩm của hoạt động của các nhà máy lớn, với nước trong khí quyển. Vì lý do này, nó được coi là sản phẩm trung gian của mưa axit, gây thiệt hại lớn cho nông nghiệp và môi trường.

Dạng axit của nó không thể sử dụng được trong tự nhiên, nhưng nó thường được điều chế dưới dạng muối natri và kali, sulfit và bisulfit.

Sulfite được tạo ra nội sinh trong cơ thể do kết quả của quá trình chuyển hóa các axit amin chứa lưu huỳnh. Tương tự như vậy, sulfit được tạo ra như một sản phẩm của quá trình lên men thực phẩm và đồ uống. Sulfite gây dị ứng, độc hại thần kinh và chuyển hóa. Nó được chuyển hóa bởi enzym sulfite oxidase, chuyển hóa nó thành sulfat, một hợp chất vô hại.

Kết cấu

Phân tử cô lập

Trong hình ảnh, bạn có thể thấy cấu trúc của một phân tử cô lập của axit lưu huỳnh ở trạng thái khí. Quả cầu màu vàng ở trung tâm tương ứng với nguyên tử lưu huỳnh, quả cầu màu đỏ là nguyên tử oxy, và quả cầu màu trắng là nguyên tử hydro. Hình học phân tử của nó xung quanh nguyên tử S là một hình chóp tam giác, với các nguyên tử O là hình nền.

Khi đó, ở trạng thái khí, các phân tử H ₂ SO ₃ có thể được coi như những hình chóp tam giác nhỏ lơ lửng trong không khí, giả sử rằng nó đủ ổn định để tồn tại trong một thời gian nhất định mà không phản ứng.

Cấu trúc cho biết rõ nguồn gốc của hai hydroxyl có tính axit: từ nhóm hydroxyl liên kết với lưu huỳnh, HO-SO-OH. Do đó, đối với hợp chất này, sẽ không đúng khi cho rằng một trong các proton có tính axit, H ⁺ , được giải phóng từ nguyên tử lưu huỳnh, H-SO ₂ (OH).

Hai nhóm OH cho phép axit sunfurơ tương tác thông qua liên kết hydro và hơn nữa, oxy của liên kết S = O là chất nhận hydro, điều này làm cho H ₂ SO ₃ vừa là chất cho vừa là chất nhận của các liên kết này.

Theo điều trên, H ₂ SO ₃ có thể ngưng tụ thành chất lỏng, như axit sunfuric, H ₂ SO ₄ . Tuy nhiên, đó không phải là cách nó xảy ra.

Phân tử bao quanh bởi nước

Cho đến nay, người ta không thể thu được axit sunfurơ khan, tức là H ₂ SO ₃ (1); Trong khi H ₂ SO ₄ (aq), ngược lại, sau khi bị khử nước, chuyển thành dạng khan, H ₂ SO ₄ (l), là một chất lỏng đặc và nhớt.

Nếu giả sử phân tử H ₂ SO ₃ không thay đổi, thì nó sẽ có thể hòa tan một lượng lớn trong nước. Các tương tác sẽ chi phối trong các dung dịch nước nói trên sẽ lại là liên kết hydro; Tuy nhiên, cũng sẽ có các tương tác tĩnh điện là kết quả của sự cân bằng thủy phân:

H ₂ SO ₃ (aq) + H ₂ O (l) <=> HSO ₃ ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

Ion sunfit, SO ₃ ^2- sẽ có cùng phân tử như trên, nhưng không có hình cầu màu trắng; và ion hydro sulfit (hoặc bisulfit), HSO ₃ ^- , giữ lại một hình cầu màu trắng. Vô số muối có thể sinh ra từ cả hai anion, một số không bền hơn các anion khác.

Trong thực tế, người ta đã xác nhận rằng một phần rất nhỏ các dung dịch bao gồm H ₂ SO ₃ ; nghĩa là, phân tử được giải thích không phải là phân tử tương tác trực tiếp với các phân tử nước. Lý do của điều này là do nó trải qua quá trình phân hủy có nguồn gốc SO ₂ và H ₂ O, được ưu tiên về mặt nhiệt động lực học.

SW

Cấu trúc thực sự của axit lưu huỳnh bao gồm một phân tử lưu huỳnh đioxit được bao quanh bởi một khối cầu nước được tạo thành từ n phân tử.

Do đó, SO ₂ , có cấu trúc dạng góc (kiểu boomerang), cùng với hình cầu chứa nước, chịu trách nhiệm tạo ra các proton có tính axit đặc trưng cho tính axit:

SO ₂ ∙ nH ₂ O (aq) + H ₂ O (l) <=> H ₃ O ⁺ (aq) + HSO ₃ ^- (aq) + nH ₂ O (l)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

Ngoài sự cân bằng này, còn có sự cân bằng độ tan đối với SO ₂ mà phân tử của nó có thể thoát khỏi nước thành pha khí:

SO ₂ (g) <=> SO ₂ (ac)

Các tính chất vật lý và hóa học

Công thức phân tử

H ₂ SO ₃

Trọng lượng phân tử

82,073 g / mol.

Ngoại hình

Nó là một chất lỏng không màu, có mùi hắc của lưu huỳnh.

Tỉ trọng

1,03 g / ml.

Mật độ hơi

2.3 (liên quan đến không khí được coi là 1)

Ăn mòn

Nó ăn mòn kim loại và vải.

Khả năng hòa tan trong nước

Hòa trộn với nước.

Nhạy cảm

Nó nhạy cảm với không khí.

Ổn định

Ổn định, nhưng không tương thích với các cơ sở mạnh.

Hằng số axit (Ka)

1,54 x 10 ^-2

pKa

1,81

độ pH

1,5 trên thang pH.

điểm đánh lửa

Không dễ cháy.

Sự phân hủy

Khi đun nóng axit lưu huỳnh, nó có thể bị phân hủy, tạo ra khói oxit lưu huỳnh độc hại.

Danh pháp

Lưu huỳnh có các hóa trị sau: ± 2, +4 và +6. Từ công thức H ₂ SO ₃ , có thể tính được lưu huỳnh có hóa trị hoặc số oxi hóa nào trong hợp chất. Để làm điều này, chỉ cần giải một tổng đại số:

2 (+1) + 1v + 3 (-2) = 0

Vì nó là một hợp chất trung tính nên tổng điện tích của các nguyên tử tạo thành nó phải bằng 0. Giải v cho phương trình trước, ta có:

v = (6-2) / 1

Như vậy, v bằng +4. Tức là, lưu huỳnh tham gia với hóa trị thứ hai của nó, và theo danh pháp truyền thống, hậu tố –oso phải được thêm vào tên. Vì lý do này, H ₂ SO ₃ được gọi là axit lưu huỳnh .

Một cách khác nhanh hơn để xác định hóa trị này là so sánh H ₂ SO ₃ với H ₂ SO ₄ . Trong H ₂ SO ₄ , lưu huỳnh có hóa trị +6 nên nếu loại bỏ một O thì hóa trị giảm xuống +4; và nếu khác được lấy ra, các hóa trị thấp hơn 2 (mà sẽ là trường hợp cho axit kháng lưu huỳnh gấu , H ₂ SO ₂ ).

Mặc dù ít được biết đến hơn, H ₂ SO ₃ cũng có thể được gọi là axit trioxosulfuric (IV), theo danh pháp cổ phiếu.

Tổng hợp

Về mặt kỹ thuật, nó được hình thành bằng cách đốt cháy lưu huỳnh để tạo thành sulfur dioxide. Sau đó, nó hòa tan trong nước để tạo thành axit lưu huỳnh. Tuy nhiên, phản ứng là thuận nghịch và axit nhanh chóng bị phân hủy trở lại các chất phản ứng.

Đây là lời giải thích tại sao axit lưu huỳnh không được tìm thấy trong dung dịch nước (như đã được đề cập trong phần cấu trúc hóa học của nó).

Các ứng dụng

Nguồn: Pxhere

Nói chung, việc sử dụng và ứng dụng của axit lưu huỳnh, vì không thể phát hiện được sự hiện diện của nó, nên đề cập đến việc sử dụng và ứng dụng của các dung dịch lưu huỳnh đioxit, bazơ và muối của axit.

Trong rừng

Trong quá trình sulphit, bột gỗ được sản xuất dưới dạng các sợi cellulose gần như nguyên chất. Nhiều loại muối khác nhau của axit lưu huỳnh được sử dụng để chiết xuất lignin từ dăm gỗ, sử dụng bình áp suất cao được gọi là bình tiêu hóa.

Các muối được sử dụng trong quá trình lấy bột gỗ là sulfit (SO ₃ ^2- ) hoặc bisulfit (HSO ₃ ^- ), tùy thuộc vào độ pH. Ion đối có thể là Na ⁺ , Ca ²⁺ , K ⁺ hoặc NH ₄ ⁺ .

Chất khử trùng và chất tẩy trắng

- Axit lưu huỳnh được dùng làm chất khử trùng. Nó cũng được sử dụng như một chất tẩy trắng nhẹ, đặc biệt là đối với các vật liệu nhạy cảm với clo. Ngoài ra, nó còn được dùng làm chất làm trắng răng và phụ gia thực phẩm.

-Nó là một thành phần trong các loại mỹ phẩm khác nhau để chăm sóc da và được sử dụng như một yếu tố thuốc trừ sâu để trừ chuột. Loại bỏ vết bẩn do rượu hoặc trái cây trên các loại vải khác nhau.

-Nó đóng vai trò như một chất khử trùng, có hiệu quả để tránh nhiễm trùng da. Đôi khi, nó được sử dụng trong việc xông hơi để khử trùng tàu thuyền, đồ đạc của những nạn nhân bị bệnh do dịch bệnh, v.v.

Chất bảo quản

Axit lưu huỳnh được sử dụng làm chất bảo quản trái cây và rau quả và ngăn chặn quá trình lên men của đồ uống như rượu và bia, là một yếu tố chống oxy hóa, kháng khuẩn và diệt nấm.

Sử dụng khác

- Axit lưu huỳnh được sử dụng trong quá trình tổng hợp thuốc và hóa chất; trong sản xuất rượu và bia; tinh chế các sản phẩm dầu mỏ; và được dùng làm thuốc thử phân tích.

-Các bisulfit phản ứng với các nucleosit pyrimidin và thêm vào liên kết đôi giữa vị trí 5 và 6 của pyrimidin, làm thay đổi liên kết. Sự biến đổi bisulfit được sử dụng để kiểm tra cấu trúc bậc hai hoặc cao hơn của polynucleotide.

Người giới thiệu

1. Wikipedia. (2018). Axit lưu huỳnh. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
2. Danh pháp của axit. . Được khôi phục từ: 2.chemistry.gatech.edu
3. Voegele F. Andreas & col. (Năm 2002). Về độ ổn định của axit lưu huỳnh (H ₂ SO ₃ ) và độ mờ của nó. Chem. Eur. J. 2002. 8, số 24.
4. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư., Tr. 393). Đồi Mc Graw.
5. Calvo Flores FG (nd). Công thức hóa học vô cơ. . Phục hồi từ: ugr.es
6. PubChem. (2018). Axit lưu huỳnh. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Steven S. Zumdahl. (Ngày 15 tháng 8 năm 2008). Oxyacid. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ: britannica.com