SULFUR DIOXIDE (SO2): CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH, SỬ DỤNG, RỦI RO - HÓA HỌC - 2025

Các sulfur dioxide là một hợp chất vô cơ khí bao gồm lưu huỳnh (S) và oxy (O), và công thức hóa học của nó SO ₂ . Nó là một chất khí không màu, có mùi khó chịu và ngột ngạt. Ngoài ra, nó có thể hòa tan trong nước, tạo thành các dung dịch axit. Núi lửa đẩy nó vào bầu khí quyển trong quá trình phun trào.

Nó là một phần của chu trình sinh học và địa hóa của lưu huỳnh, nhưng nó được sản xuất với số lượng lớn bởi các hoạt động nhất định của con người như lọc dầu và đốt nhiên liệu hóa thạch (ví dụ như than đá hoặc dầu diesel).

Sulfur dioxide SO ₂ được thải ra bởi núi lửa trong quá trình phun trào. Brocken Inaglory. Nguồn: Wikimedia Commons.

SO ₂ là một chất khử cho phép bột giấy vẫn trắng sau khi tẩy bằng các hợp chất khác. Nó cũng dùng để loại bỏ dấu vết của clo trong nước đã được xử lý bằng hóa chất này.

Nó được dùng để bảo quản một số loại thực phẩm, khử trùng các vật dụng chứa đựng nơi lên men dịch nho để sản xuất rượu vang hoặc lúa mạch để làm bia.

Nó cũng được sử dụng làm chất diệt nấm trong nông nghiệp, để thu được axit sulfuric, làm dung môi và chất trung gian trong các phản ứng hóa học.

SO ₂ có trong khí quyển gây hại cho nhiều loài thực vật, trong nước ảnh hưởng đến cá và nó cũng là một trong những nguyên nhân gây ra “mưa axit” ăn mòn các vật chất do con người tạo ra.

Kết cấu

Phân tử lưu huỳnh đioxit đối xứng và tạo thành một góc. Góc là do SO ₂ có một cặp electron duy nhất, nghĩa là, các electron không tạo liên kết với bất kỳ nguyên tử nào nhưng tự do.

Cấu trúc Lewis của lưu huỳnh đioxit ở đó hình dạng góc của nó và cặp electron tự do được quan sát. WhittleMario. Nguồn: Wikimedia Commons.

Danh pháp

- Lưu huỳnh đioxit

- Anhydrit lưu huỳnh

- Lưu huỳnh oxit.

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất khí không màu.

Trọng lượng phân tử

64,07 g / mol

Độ nóng chảy

-75,5 ºC

Điểm sôi

-10.05 ºC

Tỉ trọng

Khí: 2,26 ở 0 ° C (so với không khí, tức là, mật độ không khí = 1). Điều này có nghĩa là nó nặng hơn không khí.

Chất lỏng: 1,4 đến -10 ° C (so với nước, tức là tỷ trọng của nước = 1).

Độ hòa tan

Hòa tan trong nước: 17,7% ở 0 ° C; 11,9% ở 15 ° C; 8,5% ở 25 ° C; 6,4% ở 35 ° C.

Hòa tan trong etanol, ete dietyl, axeton và cloroform. Nó ít hòa tan trong dung môi không phân cực.

độ pH

Dung dịch nước SO ₂ có tính axit.

Tính chất hóa học

SO ₂ là chất có tính khử và oxi hóa mạnh. Trong điều kiện có không khí và chất xúc tác, nó bị oxy hóa thành SO ₃ .

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

Các cặp electron đơn lẻ đôi khi làm cho nó hoạt động giống như một bazơ Lewis, hay nói cách khác, nó có thể phản ứng với các hợp chất mà có một nguyên tử bị thiếu electron.

Nếu SO ₂ ở dạng khí và khô, nó không tấn công sắt, thép, hợp kim đồng-niken hoặc niken-crom-sắt. Tuy nhiên, nếu nó ở trạng thái lỏng hoặc ướt sẽ gây ra sự ăn mòn cho các kim loại này.

SO ₂ lỏng với 0,2% nước trở lên tạo ra sự ăn mòn mạnh đối với sắt, đồng thau và đồng. Nó có tính ăn mòn nhôm.

Khi ở dạng lỏng, nó cũng có thể tấn công một số chất dẻo, cao su và lớp phủ.

Dung dịch nước SO

SO ₂ rất dễ tan trong nước. Từ lâu người ta đã xem xét rằng trong nước nó tạo thành axit sunfurơ H ₂ SO ₃ , nhưng sự tồn tại của axit này vẫn chưa được chứng minh.

Trong dung dịch SO ₂ trong nước, các cân bằng sau xảy ra:

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 ⁺

Trong đó HSO ₃ ^- là ion bisulfit và SO ₃ ^2- là ion sunfit. Ion sunfit SO ₃ ^2- được tạo ra chủ yếu khi cho một chất kiềm vào dung dịch SO ₂ .

Dung dịch nước của SO ₂ có tính khử, đặc biệt nếu chúng có tính kiềm.

Các tài sản khác

- Chống nóng cực kỳ ổn định, thậm chí lên đến 2000 ° C.

- Nó không dễ cháy.

Thu được

SO ₂ thu được khi đốt lưu huỳnh (S) trong không khí, mặc dù một lượng nhỏ SO ₃ cũng được tạo thành .

S + O ₂ → SO ₂

Nó cũng có thể được sản xuất bằng cách đốt nóng các sulfua khác nhau trong không khí, đốt các khoáng chất pyrit và các khoáng chất có chứa sulfua, trong số những loại khác.

Trong trường hợp pyrit sắt, khi bị oxi hóa, oxit sắt (iii) và SO _{2 thu được} :

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

Hiện diện trong tự nhiên

SO ₂ được thải vào khí quyển do hoạt động của núi lửa (9%) nhưng nó cũng được tạo ra bởi các hoạt động tự nhiên khác (15%) và do hành động của con người (76%).

Các vụ phun trào núi lửa bùng nổ gây ra các biến động hàng năm đáng kể hoặc các biến thể của SO ₂ trong khí quyển. Người ta ước tính rằng 25% SO ₂ do núi lửa thải ra bị rửa trôi bởi mưa trước khi đến tầng bình lưu.

Các nguồn tự nhiên là phong phú nhất và là do chu trình sinh học của lưu huỳnh.

Ở khu vực thành thị và khu công nghiệp, nguồn nhân lực chiếm ưu thế. Hoạt động chính của con người tạo ra nó là đốt các nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như than, xăng và dầu diesel. Các nguồn nhân lực khác là nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa chất và sản xuất khí đốt.

Các hoạt động của con người như đốt than để cung cấp điện là nguồn gây ô nhiễm SO ₂ . Adrem68. Nguồn: Wikimedia Commons.

Ở động vật có vú, nó được tạo ra từ nội sinh, tức là trong cơ thể động vật và con người do sự chuyển hóa của các axit amin chứa lưu huỳnh (S), đặc biệt là L-cysteine.

Các ứng dụng

Trong sản xuất axit sunfuric

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của SO ₂ là thu được axit sunfuric H ₂ SO ₄ .

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

Trong ngành công nghiệp thực phẩm chế biến

Sulfur dioxide được sử dụng như một chất bảo quản và ổn định thực phẩm, như một chất kiểm soát độ ẩm và như một chất điều chỉnh hương vị và kết cấu trong một số sản phẩm ăn được.

Nó cũng được sử dụng để khử trùng thiết bị tiếp xúc với thực phẩm, thiết bị lên men, chẳng hạn như thiết bị trong nhà máy bia và nhà máy rượu, hộp đựng thực phẩm, v.v.

Nó cho phép bạn bảo quản trái cây và rau quả, tăng tuổi thọ của chúng trên kệ siêu thị, ngăn ngừa mất màu sắc và hương vị và giúp giữ lại vitamin C (axit ascorbic) và carotenes (tiền chất của vitamin A).

Trái cây khô không bị nấm và vi khuẩn nhờ SO ₂ . Tác giả: Isabel Ródenas. Nguồn: Pixabay.com

Nó dùng để bảo quản rượu vang, vì nó tiêu diệt vi khuẩn, nấm và các loại nấm men không mong muốn. Nó cũng được sử dụng để khử trùng và ngăn ngừa sự hình thành nitrosamine trong bia.

Thiết bị lên men đại mạch để lấy bia được khử trùng bằng SO ₂ . Tác giả: Cerdadebbie. Nguồn: Pixabay.

Nó cũng được sử dụng để ngâm hạt ngô, để làm trắng đường củ cải, và như một chất kháng khuẩn trong sản xuất xi-rô ngô fructose cao.

Làm dung môi và thuốc thử

Nó đã được sử dụng rộng rãi như một dung môi không chứa nước. Mặc dù nó không phải là dung môi ion hóa, nó rất hữu ích như một dung môi không chứa proton cho các ứng dụng phân tích và phản ứng hóa học nhất định.

Nó được sử dụng như một dung môi và thuốc thử trong tổng hợp hữu cơ, một chất trung gian trong sản xuất các hợp chất khác như điôxít clo, axetyl clorua và trong quá trình sulfo hóa dầu.

Là một chất khử

Nó được sử dụng như một chất khử mặc dù không quá mạnh, và trong dung dịch kiềm, ion sulfit được hình thành, là một chất khử năng lượng hơn.

Trong các ứng dụng khác nhau

SO ₂ cũng được sử dụng:

- Trong nông nghiệp làm thuốc diệt nấm và bảo quản nho sau thu hoạch.

- Sản xuất hydrosunfit.

- Để tẩy trắng bột giấy và giấy gỗ, vì nó cho phép ổn định bột giấy sau khi tẩy trắng bằng hydrogen peroxide H ₂ O ₂ ; SO ₂ hoạt động bằng cách phá hủy H ₂ O ₂ còn lại và do đó duy trì độ sáng của bột giấy, vì H ₂ O ₂ có thể gây ra sự đảo ngược độ sáng.

- Làm trắng sợi dệt và các sản phẩm đan lát.

- Xử lý nước vì nó loại bỏ clo dư còn sót lại sau quá trình khử trùng bằng clo của nước sinh hoạt, nước thải hoặc nước công nghiệp.

- Trong quá trình tinh luyện khoáng chất và kim loại, làm chất khử sắt trong quá trình chế biến khoáng sản.

- Trong lọc dầu để giữ oxy và làm chậm ăn mòn, và làm dung môi chiết xuất.

- Là chất chống oxy hóa.

- Là chất trung hòa kiềm trong sản xuất thủy tinh.

- Trong pin lithium như một chất oxy hóa.

Ảnh hưởng của hệ điều hành

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng SO ₂ nội sinh hoặc do cơ thể sản xuất có tác dụng có lợi đối với hệ tim mạch, bao gồm điều hòa chức năng tim và làm giãn mạch máu.

Khi SO ₂ được sản xuất trong cơ thể, nó được chuyển đổi thành các dẫn xuất của nó là bisulfit HSO ₃ ^- và sulfit SO ₃ ^2- , có tác dụng giãn mạch trên động mạch.

SO ₂ nội sinh làm giảm tăng huyết áp, ngăn ngừa sự phát triển của xơ vữa động mạch, bảo vệ tim khỏi các tổn thương cơ tim. Nó cũng có tác dụng chống oxy hóa, ức chế viêm và apoptosis (chết tế bào theo chương trình).

Vì những lý do này, người ta cho rằng nó có thể là một liệu pháp mới cho các bệnh tim mạch.

Tim có thể được hưởng lợi từ SO ₂ do cơ thể tạo ra. Tác giả: OpenClipart-Vectors. Nguồn: Pixabay.

Rủi ro

- Tiếp xúc với khí SO ₂ có thể dẫn đến bỏng mắt, da, cổ họng và niêm mạc, tổn thương ống phế quản và phổi.

- Một số nghiên cứu báo cáo rằng nó tiềm ẩn nguy cơ làm hỏng vật liệu di truyền của tế bào động vật có vú và người.

- Nó có tính ăn mòn. Nó không dễ cháy.

Độc tính sinh thái

Lưu huỳnh điôxít là khí ô nhiễm phổ biến nhất trong khí quyển, đặc biệt là ở các khu vực đô thị và công nghiệp.

Sự hiện diện của nó trong khí quyển góp phần tạo ra cái gọi là “mưa axit” có hại cho các sinh vật sống dưới nước, cá, thảm thực vật trên cạn và ăn mòn các vật liệu do con người tạo ra.

Tượng đài hư hỏng do mưa axit. Nino Barbieri. Nguồn: Wikimedia Commons.

SO ₂ gây độc cho cá. Cây xanh rất nhạy cảm với SO ₂ trong khí quyển. Cỏ linh lăng, bông, lúa mạch và lúa mì bị hư hại ở mức độ môi trường thấp, trong khi khoai tây, hành tây và ngô có khả năng chống chịu tốt hơn nhiều.

Ảnh hưởng của việc ăn nó với thức ăn

Mặc dù nó vô hại đối với người khỏe mạnh, nhưng khi được sử dụng ở nồng độ theo khuyến cáo của các cơ quan y tế có thẩm quyền, SO ₂ có thể gây ra bệnh hen suyễn ở những người nhạy cảm ăn phải nó cùng với thức ăn.

Những người nhạy cảm có thể bị hen suyễn khi ăn thực phẩm có một lượng nhỏ SO ₂ . Suraj tại Malayalam Wikipedia. Nguồn: Wikimedia Commons.

Các loại thực phẩm thường chứa nó là trái cây khô, nước ngọt nhân tạo và đồ uống có cồn.

Người giới thiệu

1. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Lưu huỳnh đioxit. Đã khôi phục từ pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. và cộng sự. (2016). Dioxit lưu huỳnh nội sinh: Một thành viên mới của gia đình chất truyền khí trong hệ tim mạch. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Được khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
4. Windholz, M. và cộng sự. (chủ biên) (1983). Chỉ số Merck. Một Bách khoa toàn thư về Hóa chất, Thuốc và Sinh phẩm. Phiên bản thứ mười. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Oxit lưu huỳnh: Nguồn, Phơi nhiễm và Ảnh hưởng đến Sức khỏe. Ảnh hưởng sức khỏe của oxit lưu huỳnh. Trong Encyclopedia of Environmental Health. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
6. Tricker, R. và Tricker, S. (1999). Chất ô nhiễm và chất gây ô nhiễm. Lưu huỳnh đioxit. Trong Yêu cầu Môi trường đối với Thiết bị Cơ điện và Điện tử. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Hóa học Axit-Bazơ. Oxit lưu huỳnh. Trong Hóa học Đất và Môi trường (Tái bản lần thứ hai). Được khôi phục từ sciricalirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Sulfur dioxide trong thực phẩm và đồ uống: công dụng của nó như một chất bảo quản và tác dụng của nó đối với bệnh hen suyễn. Br J Dis Ngực. Năm 1980; 14 (2): 128-34. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). Đánh giá về Hóa học, Sử dụng Thuốc trừ sâu, và Số phận Môi trường của Dioxit Lưu huỳnh, được sử dụng ở California. Trong Nhận xét về Ô nhiễm Môi trường và Độc chất. Tập 246. Được khôi phục từ link.springer.com.