SVOVLDIOXID (SO2): STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER, RISICI - KEMI - 2025

Den svovldioxid er en gasformig uorganisk forbindelse bestående af svovl (S) og oxygen (O), og dets kemiske formel SO ₂. Det er en farveløs gas med en irriterende og kvælende lugt. Derudover er det opløseligt i vand og danner syreopløsninger. Vulkaner uddriver det i atmosfæren under udbrud.

Det er en del af den biologiske og geokemiske cyklus af svovl, men den produceres i store mængder af visse menneskelige aktiviteter såsom olieraffinering og forbrænding af fossile brændstoffer (for eksempel kul eller diesel).

Svovldioxid SO ₂ udsendes af vulkaner under udbrud. Brocken Inaglory. Kilde: Wikimedia Commons.

SO ₂ er et reduktionsmiddel, der tillader, at papirmassen forbliver hvid efter blegning med andre forbindelser. Det tjener også til at fjerne spor af klor i vand, der er blevet behandlet med dette kemikalie.

Det bruges til at konservere nogle typer fødevarer, til at desinficere containere, hvor fermentering af druesaft produceres for at producere vin eller byg til fremstilling af øl.

Det bruges også som et fungicid i landbruget, til opnåelse af svovlsyre, som opløsningsmiddel og som mellemprodukt i kemiske reaktioner.

SO _{2, der} findes i atmosfæren, er skadelig for mange planter, i vandet påvirker den fisk, og det er også en af ​​dem, der er ansvarlige for "surt regn", som korroderer materialer skabt af mennesker.

Struktur

Svovldioxidmolekylet er symmetrisk og danner en vinkel. Vinklen skyldes, at SO ₂ har et ensomt par elektroner, det vil sige elektroner, der ikke danner en binding med noget atom, men er frie.

Lewis-struktur af svovldioxid, hvor dens vinkelform og parret med frie elektroner observeres. WhittleMario. Kilde: Wikimedia Commons.

nomenklatur

- Svovldioxid

- Svovlanhydrid

- Svovloxid.

Ejendomme

Fysisk tilstand

Farveløs gas.

Molekylær vægt

64,07 g / mol

Smeltepunkt

-75,5 ºC

Kogepunkt

-10,05 ºC

Massefylde

Gas: 2,26 ved 0 ° C (i forhold til luft, dvs. lufttæthed = 1). Dette betyder, at det er tungere end luft.

Væske: 1,4 til -10 ° C (i forhold til vand, dvs. vandtæthed = 1).

Opløselighed

Opløselig i vand: 17,7% ved 0 ° C; 11,9% ved 15 ° C; 8,5% ved 25 ° C; 6,4% ved 35 ° C

Opløselig i ethanol, diethylether, acetone og chloroform. Det er mindre opløseligt i ikke-polære opløsningsmidler.

pH

Vandige SO ₂ opløsninger er sure.

Kemiske egenskaber

SO ₂ er et kraftigt reduktions- og oxidationsmiddel. I nærvær af luft og en katalysator oxideres den til SO ₃.

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

De ensomme par elektroner får den til tider at opføre sig som en Lewis-base, med andre ord kan den reagere med forbindelser, hvor der er et atom, der mangler elektroner.

Hvis SO ₂ er i form af en gas og tør, angriber den ikke jern, stål, kobber-nikkellegeringer eller nikkel-kromjern. Men hvis det er i flydende eller våd tilstand, forårsager det korrosion på disse metaller.

Flydende SO ₂ med 0,2% vand eller mere producerer stærk korrosion mod jern, messing og kobber. Det er ætsende over for aluminium.

Når det er flydende, kan det også angribe nogle plast, gummier og belægninger.

Vandige SO-opløsninger

SO ₂ er meget opløselig i vand. Det blev anset for lang tid, at i vand danner svovlsyrling H ₂ SO ₃, men eksistensen af denne syre er ikke påvist.

I opløsninger af SO ₂ i vand forekommer følgende ligevægter:

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 ⁺

Hvor HSO ₃ ^- er bisulfition, og SO ₃ ^2- er sulfition. Den sulfition SO ₃ ^2- fremstilles hovedsageligt når et alkali sættes til SO ₂ opløsning.

Vandige opløsninger af SO ₂ har reducerende egenskaber, især hvis de er alkalisk.

Andre egenskaber

- Det er ekstremt stabilt mod varme, selv op til 2000 ° C.

- Det er ikke brandfarligt.

Indhentning

SO ₂ opnås ved forbrænding af svovl (S) i luft, selv om små mængder SO ₃ dannes også.

S + O ₂ → SO ₂

Det kan også produceres ved opvarmning af forskellige sulfider i luften, afbrænding af pyritmineraler og mineraler, der indeholder sulfider, blandt andre.

I tilfælde af jernpyrit _opnås jernoxid (iii) og SO2, når det oxideres:

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

Tilstedeværelse i naturen

SO ₂ frigives i atmosfæren af ​​aktiviteten af ​​vulkaner (9%), men det er også forårsaget af andre naturlige aktiviteter (15%) og af menneskelige handlinger (76%).

Eksplosive vulkanudbrud forårsager betydelige årlige udsving eller variationer af SO ₂ i atmosfæren. Det anslås, at 25% af SO _{2, der} udsendes af vulkaner, vaskes væk med regn, før de når stratosfæren.

Naturlige kilder er de mest udbredte og skyldes den biologiske svovlcyklus.

I by- og industriområder dominerer menneskelige kilder. Den vigtigste menneskelige aktivitet, der producerer det, er forbrænding af fossile brændstoffer, såsom kul, benzin og diesel. Andre menneskelige kilder er olieraffinaderier, kemiske anlæg og gasproduktion.

Menneskelige aktiviteter såsom forbrænding af kul til elektricitet er en kilde til SO _2- forurening. Adrem68. Kilde: Wikimedia Commons.

Hos pattedyr genereres det endogent, det vil sige inden i kroppen og dyrene på grund af metabolismen af ​​svovlholdige aminosyrer (S), især L-cystein.

Applikationer

I produktionen af ​​svovlsyre

En af de mest vigtige anvendelser af SO ₂ er i at opnå svovlsyre H ₂ SO ₄.

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

I den forarbejdede fødevareindustri

Svovldioxid bruges som et fødevarekonserveringsmiddel og stabilisator, som et fugtighedsreguleringsmiddel og som en smags- og teksturmodifikator i visse spiselige produkter.

Det bruges også til at desinficere udstyr, der kommer i kontakt med fødevarer, gæringsudstyr, såsom dem i bryggerier og vingårde, fødevarebeholdere osv.

Det giver dig mulighed for at konservere frugter og grøntsager, øger deres levetid på supermarkedets hylde, forhindrer tab af farve og smag og hjælper med at bevare C-vitamin (askorbinsyre) og carotener (forløbere for A-vitamin).

Tørrede frugter holdes fri for svampe og bakterier takket være SO ₂. Forfatter: Isabel Ródenas. Kilde: Pixabay.com

Det bruges til konservering af vin, da det ødelægger bakterier, svampe og uønskede gær. Det bruges også til at sterilisere og forhindre dannelse af nitrosaminer i øl.

Bygfermenteringsudstyr til opnåelse af øl steriliseres med SO ₂. Forfatter: Cerdadebbie. Kilde: Pixabay.

Det bruges også til at blødgøre majskerner, til at bede sukkerroesukker og som et antimikrobielt middel til fremstilling af majssirup med høj fruktose.

Som opløsningsmiddel og reagens

Det er blevet vidt brugt som et ikke-vandigt opløsningsmiddel. Selvom det ikke er et ioniserende opløsningsmiddel, er det nyttigt som et protonfrit opløsningsmiddel til visse analytiske anvendelser og kemiske reaktioner.

Det bruges som et opløsningsmiddel og reagens i organisk syntese, et mellemprodukt i produktionen af ​​andre forbindelser, såsom klordioxid, acetylchlorid og i sulfonering af olier.

Som reduktionsmiddel

Det bruges som et reduktionsmiddel på trods af at det ikke er så stærkt, og i alkalisk opløsning dannes sulfition, som er et mere energisk reduktionsmiddel.

I forskellige applikationer

SO ₂ bruges også:

- I landbruget som et fungicid og konserveringsmiddel for druer efter høst.

- At fremstille hydrosulfitter.

- Ved blegning træmasse og papir, da det giver mulighed for at stabilisere pulpen efter blegning med hydrogenperoxid H ₂ O ₂; SO ₂ virker ved at ødelægge resterende H ₂ O ₂ og dermed opretholde pulpen lysstyrke, eftersom H ₂ O ₂ kan forårsage en reversering af lysstyrke.

- At blegne tekstilfibre og kurveartikler.

- For at behandle vand, da det fjerner den resterende klor, der er tilbage efter klorering af drikkevand, spildevand eller industrielt vand.

- Ved raffinering af mineraler og metaller som reduktionsmiddel for jern under mineralforarbejdning.

- I olieraffinering for at fange ilt og forsinke korrosion og som ekstraktionsopløsningsmiddel.

- Som en antioxidant.

- Som alkalineutralisator i glasfremstilling.

- I litiumbatterier som et oxidationsmiddel.

Effekter af OS

Visse undersøgelser har afsløret, at endogen eller kropsproduceret SO ₂ har en gunstig virkning på det kardiovaskulære system, herunder reguleringen af ​​hjertefunktion og lempelse af blodkar.

Når der produceres SO ₂ i kroppen, omdannes det til dets derivater bisulfit HSO ₃ ^- og sulfit SO ₃ ^2-, hvilket har en vaso-afslappende effekt på arterierne.

Endogen SO ₂ reducerer hypertension, forhindrer udvikling af åreforkalkning og beskytter hjertet mod myokardskader. Det har også en antioxidant virkning, hæmmer betændelse og apoptose (programmeret celledød).

Af disse grunde menes det, at det kan være en mulig ny terapi mod hjerte-kar-sygdomme.

Hjertet kan drage fordel af SO ₂ produceret af kroppen. Forfatter: OpenClipart-Vectors. Kilde: Pixabay.

Risici

- Eksponering for gasformig SO ₂ kan føre til forbrændinger i øjne, hud, hals og slimhinder, skade på bronkier og lunger.

- Nogle undersøgelser rapporterer, at det har en potentiel risiko for skade på det genetiske materiale i pattedyr og humane celler.

- Det er ætsende. Det er ikke brandfarligt.

Økotoksicitet

Svovldioxid er den mest almindelige forurenende gas i atmosfæren, især i by- og industriområder.

Dens tilstedeværelse i atmosfæren bidrager til såkaldt "surt regn", der er skadeligt for vandlevende organismer, fisk, jordbunden vegetation og korrosion mod menneskeskabte materialer.

Monument beskadiget af surt regn. Nino Barbieri. Kilde: Wikimedia Commons.

SO ₂ er giftig for fisk. Grønne planter er ekstremt følsomme over for atmosfærisk SO ₂. Alfalfa, bomuld, byg og hvede beskadiges ved lave miljøniveauer, mens kartofler, løg og majs er meget mere resistente.

Effekter af indtagelse af det med mad

Selvom det er ufarligt for sunde mennesker, kan SO ₂, når det bruges i de koncentrationer, der er anbefalet af autoriserede sundhedsbureauer, inducere astma hos følsomme mennesker, der tager det sammen med mad.

Følsomme mennesker kan lide af astma, når de spiser mad med små mængder SO ₂. Suraj på Malayalam Wikipedia. Kilde: Wikimedia Commons.

De fødevarer, der normalt indeholder det, er tørret frugt, kunstige læskedrikke og alkoholholdige drikkevarer.

Referencer

1. US National Library of Medicine. (2019). Svovldioxid. Gendannes fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. et al. (2016). Endogent svovldioxid: Et nyt medlem af gasotransmitterfamilien i det kardiovaskulære system. Oxid Med Cell Longev. 2016 2016: 8961951. Gendannet fra ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
4. Windholz, M. et al. (redaktører) (1983). Merck-indekset. En encyklopædi af kemikalier, lægemidler og biologiske stoffer. Tiende udgave. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Svovloxider: kilder, eksponeringer og sundhedseffekter. Sundhedseffekter af svovloxider. I Encyclopedia of Environmental Health. Gendannes fra sciencedirect.com.
6. Tricker, R. og Tricker, S. (1999). Forurenende stoffer og forurenende stoffer. Svovldioxid. I miljøkrav til elektromekanisk og elektronisk udstyr. Gendannes fra sciencedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Syre-basiskemi. Svovloxider. In Soil and Environmental Chemistry (Anden udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Svovldioxid i fødevarer og drikkevarer: dets anvendelse som konserveringsmiddel og dets virkning på astma. Br J Dis bryst. 1980; 14 (2): 128-34. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). En gennemgang af kemi, pesticidbrug og miljømæssig skæbne for svovldioxid som brugt i Californien. I anmeldelser af miljøforurening og toksikologi. Bind 246. Gendannes fra link.springer.com.