Оксид серы какие проявляет свойства
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 февраля 2020;
проверки требуют 3 правки.
У этого термина существуют и другие значения, см. Оксид серы.
| Оксид серы(IV) | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Оксид серы(IV) |
| Хим. формула | SO2 |
| Рац. формула | SO2 |
| Состояние | бесцветный газ |
| Молярная масса | 64,054 г/моль |
| Плотность | 0,002927 г/см³ |
| Энергия ионизации | 12,3 ± 0,1 эВ[2] |
| Температура | |
| • плавления | −75,5 °C |
| • кипения | −10,01 °C |
| Энтальпия | |
| • образования | −296,90 кДж/моль |
| Давление пара | 3,2 ± 0,1 атм[2] |
| Растворимость | |
| • в воде | 11,5 г/100 мл |
| Рег. номер CAS | [7446-09-5] |
| PubChem | 1119 |
| Рег. номер EINECS | 231-195-2 |
| SMILES | O=S=O |
| InChI | 1S/O2S/c1-3-2 RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N |
| Кодекс Алиментариус | E220 |
| RTECS | WS4550000 |
| ChEBI | 18422 |
| ChemSpider | 1087 |
| Предельная концентрация | 10 мг/м³[1] |
| Токсичность | Класс опасности III |
| Пиктограммы ECB | |
| NFPA 704 | 2 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Окси́д се́ры(IV) (диокси́д се́ры, двуокись серы, серни́стый газ, серни́стый ангидри́д) — соединение серы с кислородом состава SO2. В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). В высоких концентрациях токсичен. Под давлением сжижается при комнатной температуре. Растворяется в воде с образованием нестойкой серни́стой кислоты; растворимость 11,5 г/100 г воды при 20 °C, снижается с ростом температуры. Растворяется также в этаноле и се́рной кислоте. Один из основных компонентов вулканических газов.
Получение[править | править код]
Промышленный способ получения — сжигание серы или обжиг сульфидов, в основном — пирита:
В лабораторных условиях и в природе SO2 получают воздействием сильных кислот на сульфиты и гидросульфиты. Образующаяся сернистая кислота H2SO3 сразу разлагается на SO2 и H2O:
Химические свойства[править | править код]
Спектр поглощения SO2 в ультрафиолетовом диапазоне.
Относится к кислотным оксидам. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты (при обычных условиях реакция обратима):
С щелочами образует сульфиты:
Химическая активность SO2 весьма велика. Наиболее ярко выражены восстановительные свойства SO2, степень окисления серы в таких реакциях повышается:
Предпоследняя реакция является качественной реакцией на сульфит-ион SO32− и на SO2 (обесцвечивание фиолетового раствора).
В присутствии сильных восстановителей SO2 способен проявлять окислительные свойства. Например, для извлечения серы из отходящих газов металлургической промышленности используют восстановление SO2оксидом углерода(II):
Или для получения фосфорноватистой кислоты:
Применение[править | править код]
Большая часть оксида серы(IV) используется для производства сернистой кислоты. Используется также в виноделии в качестве консерванта (пищевая добавка E220). Так как этот газ убивает микроорганизмы, им окуривают овощехранилища и склады. Оксид серы(IV) используется для отбеливания соломы, шёлка и шерсти, то есть материалов, которые нельзя отбеливать хлором. Применяется он также и в качестве растворителя в лабораториях[3]. Оксид серы(IV) применяется также для получения различных солей сернистой кислоты.
Токсическое действие[править | править код]
Оксид серы (IV) SO2 (диоксид серы) в высоких дозах очень токсичен. Симптомы при отравлении сернистым газом — насморк, кашель, охриплость, сильное першение в горле и своеобразный привкус. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации — удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких.
При кратковременном вдыхании оказывает сильное раздражающее действие, вызывает кашель и першение в горле.
Длительное воздействие диоксида серы в малых концентрациях также может нести вред организму. Системное исследование, проведённое в 2011 году показывает связь между воздействием диоксида серы на организм и преждевременными родами у женщин.
- ПДК (предельно допустимая концентрация):
- в атмосферном воздухе максимально-разовая — 0,5 мг/м³, среднесуточная — 0,05 мг/м³;
- в помещении (рабочая зона) — 10 мг/м³.
По степени воздействия на человеческий организм сернистый ангидрид относится к III классу опасности (“умеренно-опасное химическое вещество”)[4] согласно ГОСТ 12.1.007-76.
Интересно, что чувствительность по отношению к SO2 весьма различна у отдельных людей, животных и растений. Так, среди растений наиболее устойчивы по отношению к сернистому газу берёза и дуб, наименее — роза, сосна и ель.
По данным исследования[5] средний порог восприятия запаха может превышать ПДК (21 мг/м3), а у части людей порог был значительно выше среднего значения.
Биологическая роль[править | править код]
Роль эндогенного сернистого газа в физиологии организма млекопитающих ещё окончательно не выяснена.[6] Сернистый газ блокирует нервные импульсы от рецепторов растяжения лёгких и устраняет рефлекс, возникающий в ответ на перерастяжение лёгких, стимулируя тем самым более глубокое дыхание.
Показано, что эндогенный сернистый газ играет роль в предотвращении повреждения лёгких, уменьшает образование свободных радикалов, оксидативный стресс и воспаление в лёгочной ткани, в то время как экспериментальное повреждение лёгких, вызываемое олеиновой кислотой, сопровождается, наоборот, снижением образования сернистого газа и активности опосредуемых им внутриклеточных путей и повышением образования свободных радикалов и уровня оксидативного стресса. Что ещё более важно, блокада фермента, способствующего образованию эндогенного сернистого газа, в эксперименте способствовала усилению повреждения лёгких, оксидативного стресса и воспаления и активации апоптоза клеток лёгочной ткани. И напротив, обогащение организма подопытных животных серосодержащими соединениями, такими, как глютатион и ацетилцистеин, служащими источниками эндогенного сернистого газа, приводило не только к повышению содержания эндогенного сернистого газа, но и к уменьшению образования свободных радикалов, оксидативного стресса, воспаления и апоптоза клеток лёгочной ткани.[7]
Считают, что эндогенный сернистый газ играет важную физиологическую роль в регуляции функций сердечно-сосудистой системы, а нарушения в его метаболизме могут играть важную роль в развитии таких патологических состояний, как лёгочная гипертензия, гипертоническая болезнь, атеросклероз сосудов, ишемическая болезнь сердца, ишемия-реперфузия и др.[8]
Показано, что у детей с врождёнными пороками сердца и лёгочной гипертензией повышен уровень гомоцистеина (вредного токсичного метаболита цистеина) и снижен уровень эндогенного сернистого газа, причём степень повышения уровня гомоцистеина и степень снижения выработки эндогенного сернистого газа коррелировала со степенью выраженности лёгочной гипертензии. Предложено использовать гомоцистеин как маркер степени тяжести состояния этих больных и указано, что метаболизм эндогенного сернистого газа может быть важной терапевтической мишенью у этих больных.[9]
Также показано, что эндогенный сернистый газ понижает пролиферативную активность клеток гладких мышц эндотелия сосудов, угнетая активность MAPK-сигнального пути и одновременно активируя аденилатциклазный путь и протеинкиназу A.[10] А пролиферация гладкомышечных клеток стенок сосудов считается одним из механизмов гипертензивного ремоделирования сосудов и важным звеном патогенеза артериальной гипертензии, а также играет роль в развитии стеноза (сужения просвета) сосудов, предрасполагающего к развитию в них атеросклеротических бляшек.
Эндогенный сернистый газ оказывает эндотелий-зависимое вазодилатирующее действие в низких концентрациях, а в более высоких концентрациях становится эндотелий-независимым вазодилататором, а также оказывает отрицательное инотропное действие на миокард (понижает сократительную функцию и сердечный выброс, способствуя снижению артериального давления). Этот вазодилатирующий эффект сернистого газа опосредуется через АТФ-чувствительные кальциевые каналы и кальциевые каналы L-типа («дигидропиридиновые»). В патофизиологических условиях эндогенный сернистый газ оказывает противовоспалительное действие и повышает антиоксидантный резерв крови и тканей, например при экспериментальной лёгочной гипертензии у крыс. Эндогенный сернистый газ также снижает повышенное артериальное давление и тормозит гипертензивное ремоделирование сосудов у крыс в экспериментальных моделях гипертонической болезни и лёгочной гипертензии. Последние (на 2015 год) исследования показывают также, что эндогенный сернистый газ вовлечён в регуляцию липидного метаболизма и в процессы ишемии-реперфузии.[11]
Эндогенный сернистый газ также уменьшает повреждение миокарда, вызванное экспериментальной гиперстимуляцией адренорецепторов изопротеренолом, и повышает антиоксидантный резерв миокарда.[12]
Воздействие на атмосферу[править | править код]
Из-за образования в больших количествах в качестве отходов диоксид серы является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу.
Наибольшую опасность представляет собой загрязнение соединениями серы, которые выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке металлов и производстве серной кислоты.
Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное[13][14]. Серный ангидрид образуется при постепенном окислении сернистого ангидрида кислородом воздуха с участием света. Конечным продуктом реакции является аэрозоль серной кислоты в воздухе, раствор в дождевой воде (в облаках). Выпадая с осадками, она подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей, скрыто угнетающе воздействует на здоровье человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий чаще отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Растения около таких предприятий обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты, что доказывает присутствие её в окружающей среде в существенных количествах. Пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭЦ ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
Необходимо отметить также, что диоксид серы имеет максимум в спектре поглощения света в ультрафиолетовой области (190—220 нм), что совпадает с максимумом в спектре поглощения озона. Это свойство диоксида серы позволяет утверждать, что наличие этого газа в атмосфере имеет также положительный эффект, предотвращая возникновение и развитие онкологических заболеваний кожи человека. Диоксид серы в атмосфере Земли существенно ослабляет влияние парниковых газов (диоксид углерода, метан) на рост температуры атмосферы[15].
Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, Европы, Китая, европейской части России и Украины. В южном полушарии содержание его значительно ниже[16].
Примечания[править | править код]
- ↑ Ошибка в сносках?: Неверный тег <ref>; для сносок onx.distant.ru не указан текст
- ↑ 1 2 https://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0575.html
- ↑ Гордон А., Форд Р. Спутник химика / Пер. на русск. Е. Л. Розенберга, С. И. Коппель. — М.: Мир, 1976. — 544 с.
- ↑ Ошибка в сносках?: Неверный тег <ref>; для сносок xumuk.ru не указан текст
- ↑ Mary O. Amdur, Walter W. Melvin, Philip Drinker. Effects of Inhalation of Sulphur Dioxide by Man (англ.) // The Lancet. — Elsevier B.V, 1953. — 1 October (vol. 262 (iss. 6789). — P. 758—759. — ISSN 0140-6736. — doi:10.1016/S0140-6736(53)91455-X.
- ↑ Liu, D.; Jin, H; Tang, C; Du, J. Sulfur dioxide: a novel gaseous signal in the regulation of cardiovascular functions (англ.) // Mini-Reviews in Medicinal Chemistry (англ.)русск. : journal. — 2010. — Vol. 10, no. 11. — P. 1039—1045. — PMID 20540708. Архивировано 26 апреля 2013 года.
- ↑ Chen S, Zheng S, Liu Z, Tang C, Zhao B, Du J, Jin H. Endogenous sulfur dioxide protects against oleic acid-induced acute lung injury in association with inhibition of oxidative stress in rats. // Lab Invest.. — Feb 2015. — Т. 95, вып. 95(2), № 2. — С. 142—156. — doi:10.1038/labinvest.2014.147. — PMID 25581610.
- ↑ Tian H. Advances in the study on endogenous sulfur dioxide in the cardiovascular system. // Chin Med J. — Nov 2014. — Т. 127, вып. 127(21), № 21. — С. 3803—3807. — PMID 25382339.
- ↑ Yang R, Yang Y, Dong X, Wu X, Wei Y. Correlation between endogenous sulfur dioxide and homocysteine in children with pulmonary arterial hypertension associated with congenital heart disease (кит.) // Zhonghua Er Ke Za Zhi. — Aug 2014. — 第52卷, 第52(8)期, 第8数. — 第625—629 页. — PMID 25224243.
- ↑ Liu D, Huang Y, Bu D, Liu AD, Holmberg L, Jia Y, Tang C, Du J, Jin H. Sulfur dioxide inhibits vascular smooth muscle cell proliferation via suppressing the Erk/MAP kinase pathway mediated by cAMP/PKA signaling. // Cell Death Dis.. — May 2014. — Т. 5, вып. 5(5), № 5. — С. e1251. — doi:10.1038/cddis.2014.229.. — PMID 24853429.
- ↑ Wang XB, Jin HF, Tang CS, Du JB. The biological effect of endogenous sulfur dioxide in the cardiovascular system. // Eur J Pharmacol.. — 16 Nov 2011. — Т. 670, вып. 670(1), № 1. — doi:10.1016/j.ejphar.2011.08.031. — PMID 21925165.
- ↑ Liang Y, Liu D, Ochs T, Tang C, Chen S, Zhang S, Geng B, Jin H, Du J. Endogenous sulfur dioxide protects against isoproterenol-induced myocardial injury and increases myocardial antioxidant capacity in rats. // Lab Invest.. — Jan 2011. — Т. 91, вып. 91(1), № 1. — С. 12—23. — doi:10.1038/labinvest.2010.156. — PMID 20733562.
- ↑ Серный ангидрид, его воздействие на окружающую среду. Дата обращения 21 ноября 2013.
- ↑ Основы расчета нормативов пдв. Дата обращения 21 ноября 2013.
- ↑ Проблемы загрязнения атмосферы. Парниковый эффект.. Дата обращения 21 ноября 2013.
- ↑ Экологические кризисы. Дата обращения 21 ноября 2013.
Литература[править | править код]
- Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001.
- Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. — М.: Химия, 1994.
Ссылки[править | править код]
- Global map of sulfur dioxide distribution (англ.)
- United States Environmental Protection Agency Sulfur Dioxide page (англ.)
- International Chemical Safety Card 0074 (англ.)
- IARC Monographs. «Sulfur Dioxide and some Sulfites, Bisulfites and Metabisulfites» v54. 1992. p131. (англ.)
- Sulfur Dioxide, Molecule of the Month (англ.)
Источник
Оксиды серы. Общая характеристика, химические свойства
Большинство школьников знают два оксида серы – SO2 и SO3.
Однако, это не все соединения, которые сера образует с кислородом.
Рассмотрим их все.
Монооксид серы – SO
- Встречается только в виде разбавленной газовой фазы;
- после концентрирования превращается в S2O2 (диоксид дисульфита);
- SO имеет триплетное основное состояние, схожее с таковым у O2, то есть каждая молекула имеет по два неспаренных электрона;
- молекула SO используется в реакциях органического синтеза (встраивается в молекулы алкенов, алкинов, диенов для получения молекул с трехчленными кольцами, содержащими серу);
- монооксид серы обнаружен на Ио – спутнике Юпитера, а также в атмосфере Венеры, в комете Хейла – Боппа (или “Большая комета 1997 года”);
- редко встречается в атмосфере Земли, поэтому токсичность в полной мере не выявлена;
- обладает высокой воспламеняемостью, горит до образования ядовитого сернистого газа SO2.
Дисульфид серы – SO2
- Токсичный газ, ответственен за запах сгоревших спичек;
- в природе образуется в результате вулканической активности;
- вне Земли встречается в атмосфере Венеры, где образует облака в результате конденсации, способствуя при этом глобальному потеплению на планете; а также на Ио, спутнике Юпитера (90% атмосферы)
- промышленное значение сернистого газа в основном заключается в производстве серной кислоты;
- SO2 может связываться с ионами металлов в качестве лиганда с образованием комплексов диоксида серы с металлом, обычно там, где переходный металл находится в степени окисления 0 или +1;
- обладает антимикробными свойствами, используется в качестве консерванта для кураги, инжира (E220);
- диоксид серы издавна применяется в производстве вина – служит антибиотиком и антиоксидантом, защищая вино от порчи и потемнения (окисления);
- сернистый газа является сильным восстановителем, при этом обладает отбеливающим эффектом;
- эндогенный диоксид серы играет важную физиологическую роль в регуляции работы сердца и кровеносных сосудов, а нарушение его метаболизма может привести к артериальной гипертензии, атеросклерозу, стенокардии.
Триоксид серы, серный ангидрид – SO3
- Является значительным загрязнителем, основной компонент кислотных дождей;
- имеет большое значение в промышленности, так как является прекурсором серной кислоты;
- в сухой атмосфере обильно дымит, без запаха, но едкий;
- на воздухе образуется прямым окислением сернистого газа;
- в лаборатории триоксид серы можно получить путем двухстадийного пиролиза бисульфата натрия:
- 2NaHSO4 → Na2S2O7 + H2O
Na2S2O7 → Na2SO4 + SO3
- серный ангидрид агрессивно гигроскопичен – теплота гидратации достаточна, чтобы смесь этого газа и древесины (или хлопка) могла воспламениться;
- при вдыхании вызывает ожоги, обладает высокой коррозионной активностью.
Тетроксид серы – SO4
- Этот оксид серы представляет собой группу химических соединений с формулой SO3 + Х, где Х лежит между 0 и 1;
- здесь содержатся пероксогруппы (О-О), а степень окисления серы как в триоксиде серы, +6;
- может быть выделен при низких температурах (78 К), после реакции SO3 с атомарным кислородом или фотолиза смесей SO3 – озон.
Монооксид дисеры, субоксид серы – S2O
- Представляет собой бесцветный газ, который при конденсации образует твердое вещество бледного цвета, нестабильное при комнатной температуре;
- Грамотрицательные бактерии Desulfovibrio desulfuricans способны производить S2O;
- был обнаружен Питером Шенком в 1933 году.
Пoсле краткого обзора оксидов серы прилагаю таблицу двух важнейших оксидов серы – сернистого газа и серного ангидрида, так как именно они по большей части встречаются в заданиях ЕГЭ и ОГЭ по Химии.
Реагент | Оксид серы IV – SO2 – Диоксид серы; – газ с резким запахом; – кислотный оксид; – гибридизация серы – sp2; – валентный угол – 120 | Оксид серы VI – SO3 – Триоксид серы; – бесцветная летучая жидкость; – кислотный оксид; – гибридизация серы – sp3; – валентный угол 120 |
Получение | 1) В промышленности: S + O2 = SO2 (360 C) 4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2 (t) 2) В лаборатории: Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O (t) Me + 2H2SO4 (k) = MeSO4 + SO2 + 2H2O (Me = Cu, Hg, Bi, Ag) 2HBr + 2H2SO4 (k) = Br2 + SO2 + 2H2O | 1) В промышленности: 2SO2 + O2 = 2SO3 (500 C, V2O5) SO2 + O3 = SO3 + O2 2) В лаборатории: 2CaSO4 = 2CaO + 2SO3 (450 C) 2CuSO4 = 2CuO + 2SO3 Na2S2O7 = Na2SO4 + 2SO3 |
+ O2 | 2SO2 + O2 = 2SO3 + Q | ≠ |
+ H2O | SO2 + H2O = H2SO3 | SO3 + H2O = H2SO4 |
+ H2O2 | SO2 + H2O2 = H2SO4 | ≠ |
+ Основные оксиды | SO2 + CaO = CaSO3 SO2 + Na2O = Na2SO3 | SO3 + Na2O = Na2SO4 SO3 + CaO = CaSO4 |
+ Кислотные оксиды | SO2 + CO = S + 2CO2 (Al2O3, 500 C) SO2 + NO2 = SO3 + NO (нитрозный способ получения серной кислоты) | ≠ |
+ Амфотерные оксиды | SO2 + Al2O3, BeO, ZnO ≠ | SO3 + Fe2O3 = Fe2(SO4)3 |
+ Основания | SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O SO2 + Me(OH)x ≠ (Me = Fe, Cr, Al, Sn) SO2 + 2KOH (расплав) = 3K2SO4 + K2S + 4H2O (t) | SO3 + 2NaOH (разб.) = Na2SO4 + H2O SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2O |
+ Кислоты | SO2 + 4HI = S↓ + 2I2 + 2H2O SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O SO2 + 2HNO3 (k) = H2SO4 + 2NO2 SO2 + 2HNO2 (p) = H2SO4 + 2NO | SO3 + HF = HSO3F (45 C) SO3 + HCl = HSO3Cl (20 C, в олеуме) SO3 + H2SO4 + CaF2 = 2HSO3F + CaSO4 SO3 + H2SO4 (безводн.) = H2S2O7 3SO3 + H2S = 4SO2 + H2O |
+ Соли | SO2 + Na2CO3 = Na2SO3 + CO2 (20 С) SO2 + Na2SO3 = Na2S2O5 (в этаноле) SO2 + PCl5 = PClO3 + SCl2O (50 – 60 C) | SO3 + MeF = MeSO3F (Me = Li, K, NH4) SO3 + 2KI = K2SO3 + I2 SO3 + Na2S = Na2SO4 |
+ Комплексные соли | 3SO2 + Na3[Al(OH)6] (P) = Al(OH)3 + 3NaHSO3 | ≠ |
+ Неметалл | SO2 + O3 = SO3 + O2 SO2 + 2C = S↓ + 2CO2 (600 С) SO2 + Cl2 = SO2Cl2 (солнечный свет) SO2 + F2 = SO2F2 (20 С, Pt) SO2 + 3F2 = SF6 + O2 (650 C) SO2 + 2H2 = S↓ + 2H2O SO2 + 3S = 2S2O (вакуум, эл. разряд) | 2SO3 + C = 2SO2 + CO2 10SO3 + P4 = P4O10 + 10SO2 |
+ Металл | SO2 + Me + H2O = MeSO3 + H2 (активные Ме) SO2 + Me = MeS2O4 (Me = Zn, Co; в смеси этанола иводы) | SO3 + Mg = MgO + SO2 |
ОВР | SO2 + Cl2 + 2H2O = 2HCl + H2SO4 SO2 + I2 + 2H2O = 2HI + H2SO4 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 5SO2 + 2K2Cr2O7 + H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O SO2 + 2FeCl3+ 2H2O = 2FeCl2 + H2SO4 + 2HCl SO2 + 2CuCl2 + 2H2O = 2CuCl + 2HCl + H2SO4 | SO3 + 2HCl = SO2 + Cl2 + H2O (t) SO3 + 2HBr = SO2 + Br2 + H2O (0 C) SO3 + 8HI = H2S + 4I2 + 3H2O (0 C) |
pangenes.ru © 2020
Источник