SVOVELDIOKSID (SO2): STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, RISIKO - KJEMI - 2025

Den svoveldioksyd er et gassformet uorganisk forbindelse som består av svovel (S) og oksygen (O), og dets kjemiske formel SO ₂ . Det er en fargeløs gass med en irriterende og kvelende lukt. I tillegg er det løselig i vann, og danner syreoppløsninger. Vulkaner driver den ut i atmosfæren under utbrudd.

Det er en del av den biologiske og geokjemiske syklusen av svovel, men den produseres i store mengder av visse menneskelige aktiviteter som oljeraffinering og forbrenning av fossilt brensel (for eksempel kull eller diesel).

Svoveldioksid SO ₂ slippes ut av vulkaner under utbrudd. Brocken Inaglory. Kilde: Wikimedia Commons.

SO ₂ er et reduksjonsmiddel som gjør at papirmassen kan forbli hvit etter bleking med andre forbindelser. Det tjener også til å fjerne spor av klor i vann som har blitt behandlet med dette kjemikaliet.

Det brukes til å bevare noen typer mat, for å desinfisere containere der gjæringen av druesaft produseres for å produsere vin eller bygg for å lage øl.

Det brukes også som et soppmiddel i landbruket, for å få svovelsyre, som et løsningsmiddel og som et mellomprodukt i kjemiske reaksjoner.

SO _{2 som er til} stede i atmosfæren er skadelig for mange planter, i vannet påvirker den fisk, og det er også en av dem som er ansvarlige for "surt regn" som korroderer materialer skapt av mennesker.

Struktur

Svoveldioksydmolekylet er symmetrisk og danner en vinkel. Vinkelen skyldes det faktum at SO ₂ har et ensomt par elektroner, det vil si elektroner som ikke danner en binding til noe atom, men er frie.

Lewis-struktur av svoveldioksid der dens vinkelform og paret av frie elektroner blir observert. WhittleMario. Kilde: Wikimedia Commons.

nomenklatur

- Svoveldioksid

- Svovelanhydrid

- Svoveloksid.

Egenskaper

Fysisk tilstand

Fargeløs gass.

Molekylær vekt

64,07 g / mol

Smeltepunkt

-75,5 ºC

Kokepunkt

-10,05 ºC

tetthet

Gass: 2,26 ved 0 ° C (relativt til luft, det vil si lufttetthet = 1). Dette betyr at den er tyngre enn luft.

Væske: 1,4 til -10 ° C (i forhold til vann, det vil si tetthet av vann = 1).

løselighet

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

Løselig i etanol, dietyleter, aceton og kloroform. Det er mindre løselig i ikke-polare løsningsmidler.

pH-

Vandig SO ₂ løsninger er sure.

Kjemiske egenskaper

SO ₂ er et kraftig reduksjons- og oksidasjonsmiddel. I nærvær av luft og en katalysator oksiderer den til SO ₃ .

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

De ensomme elektronparene får den noen ganger til å oppføre seg som en Lewis-base, med andre ord, den kan reagere med forbindelser der det er et atom som mangler elektroner.

Hvis SO ₂ er i form av en gass og tørr, angriper den ikke jern, stål, kobber-nikkellegeringer eller nikkel-kromjern. Imidlertid, hvis det er i flytende eller våt tilstand, forårsaker det korrosjon på disse metaller.

Flytende SO ₂ med 0,2% vann eller mer gir sterk korrosjon mot jern, messing og kobber. Det er etsende på aluminium.

Når den er flytende, kan den også angripe noen plast, gummi og belegg.

Vandige SO-løsninger

SO ₂ er veldig løselig i vann. Det ble vurdert lenge at den danner svovelsyre H ₂ SO ₃ i vann , men eksistensen av denne syren er ikke påvist.

I oppløsninger av SO ₂ i vann forekommer følgende likevekt:

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 bisulfittionen og SO ₃ ^2- er sulfittionen. Den sulfition SO ₃ ^2- produseres hovedsakelig når et alkali tilsettes til SO ₂ løsning .

Vandige oppløsninger av SO ₂ har reduserende egenskaper, spesielt hvis de er basiske.

Andre egenskaper

- Det er ekstremt stabilt mot varme, selv opp til 2000 ° C.

- Det er ikke brannfarlig.

Å skaffe

SO ₂ oppnås ved forbrenning av svovel (S) i luft, selv om små mengder av SO ₃ er også dannet .

S + O ₂ → SO ₂

Det kan også produseres ved å varme opp forskjellige sulfider i luften, forbrenne pyrittmineraler og mineraler som inneholder sulfider, blant andre.

Når det gjelder jernpyritt, _oppnås jernoksyd (iii) og S02 når oksidert :

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

Tilstedeværelse i naturen

SO ₂ frigjøres til atmosfæren av aktiviteten til vulkaner (9%), men den er også forårsaket av andre naturlige aktiviteter (15%) og av menneskelige handlinger (76%).

Eksplosive vulkanutbrudd forårsaker betydelige årlige svingninger eller variasjoner av SO ₂ i atmosfæren. Det anslås at 25% av SO _{2 som} slippes ut av vulkaner blir vasket bort med regn før de når stratosfæren.

Naturlige kilder er de mest tallrike og skyldes den biologiske syklusen av svovel.

I urbane og industrielle områder dominerer menneskelige kilder. Den viktigste menneskelige aktiviteten som produserer den er forbrenning av fossile brensler, for eksempel kull, bensin og diesel. Andre menneskelige kilder er oljeraffinerier, kjemiske anlegg og gassproduksjon.

Menneskelige aktiviteter som å brenne kull for elektrisitet er en kilde til SO _2- forurensning . Adrem68. Kilde: Wikimedia Commons.

Hos pattedyr genereres det endogent, det vil si i kroppen til dyr og mennesker på grunn av metabolismen av svovelholdige aminosyrer (S), spesielt L-cystein.

applikasjoner

I produksjonen av svovelsyre

En av de viktigste anvendelsene av SO ₂ er å oppnå svovelsyre H ₂ SO ₄ .

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

I den bearbeidede matindustrien

Svoveldioksid brukes som et næringsmiddelkonserveringsmiddel og stabilisator, som et fuktighetsregulerende middel, og som smak- og teksturmodifiserende middel i visse spiselige produkter.

Det brukes også til å desinfisere utstyr som kommer i kontakt med matvarer, gjæringsutstyr, som for eksempel i bryggerier og vinprodusenter, matbeholdere, etc.

Det lar deg bevare frukt og grønnsaker, øker deres levetid på supermarkedets hylle, forhindrer tap av farge og smak og hjelper til med å opprettholde C-vitamin (askorbinsyre) og karotener (forløpere til A-vitamin).

Tørket frukt holdes fri for sopp og bakterier takket være SO ₂ . Forfatter: Isabel Ródenas. Kilde: Pixabay.com

Det brukes til å bevare vin, da det ødelegger bakterier, sopp og uønskede gjær. Det brukes også til å sterilisere og forhindre dannelse av nitrosaminer i øl.

Bygggjæringsutstyr for å få øl steriliseres med SO ₂ . Forfatter: Cerdadebbie. Kilde: Pixabay.

Det brukes også til å suge maiskjerner, til å bleke sukker til sukkerroer, og som en antimikrobiell middel til fremstilling av mais sirup med høy fruktose.

Som et løsningsmiddel og reagens

Det har blitt mye brukt som et ikke-vandig løsningsmiddel. Selv om det ikke er et ioniserende løsningsmiddel, er det nyttig som et protonfritt løsningsmiddel for visse analytiske anvendelser og kjemiske reaksjoner.

Det brukes som et løsningsmiddel og reagens i organisk syntese, et mellomprodukt i produksjonen av andre forbindelser som klordioksyd, acetylklorid og i sulfonering av oljer.

Som reduksjonsmiddel

Det brukes som reduksjonsmiddel til tross for at den ikke er så sterk, og i alkalisk oppløsning dannes sulfittionen, som er et mer energisk reduksjonsmiddel.

I forskjellige bruksområder

SO ₂ brukes også:

- I jordbruket som soppmiddel og konserveringsmiddel for druer etter høsting.

- Å produsere hydrosulfitter.

- For å bleke tremasse og papir, som gjør det mulig å stabilisere massen etter bleking med hydrogenperoksyd H ₂ O ₂ ; SO ₂ virker ved å ødelegge det gjenværende H ₂ O ₂ og således opprettholde massen lysstyrke, ettersom H ₂ O ₂ kan føre til en reversering av lysstyrke.

- Å bleke tekstilfibre og kurveartikler.

- For å behandle vann da det eliminerer det resterende klor som blir igjen etter klorering av drikkevann, avløpsvann eller industrielt vann.

- I raffinering av mineraler og metaller, som reduksjonsmiddel for jern under mineralforedling.

- I oljeraffinering for å fange oksygen og forsinke korrosjon, og som et ekstraksjonsmiddel.

- Som en antioksidant.

- Som alkalinøytralisator i glassproduksjon.

- I litiumbatterier som oksidasjonsmiddel.

Effekter av OS

Studier har vist at endogen eller kroppsprodusert SO ₂ har en gunstig effekt på det kardiovaskulære systemet, inkludert regulering av hjertefunksjon og avslapping av blodkar.

Når SO ₂ produseres i kroppen, omdannes det til dets derivater bisulfite HSO ₃ ^- og sulfitt SO ₃ ^2- , som utøver en vaso-avslappende effekt på arteriene.

Endogen SO ₂ reduserer hypertensjon, forhindrer utvikling av aterosklerose, og beskytter hjertet mot hjerteinfarkt. Det har også en antioksidantvirkning, hemmer betennelse og apoptose (programmert celledød).

Av disse grunnene antas det at det kan være en mulig ny terapi for hjerte- og karsykdommer.

Hjertet kan dra fordel av SO ₂ produsert av kroppen. Forfatter: OpenClipart-Vectors. Kilde: Pixabay.

risiko

- Eksponering for gassformig SO ₂ kan føre til brannskader i øyne, hud, svelg og slimhinner, skade på bronkier og lunger.

- Noen studier rapporterer at det har en potensiell risiko for skade på arvestoffet i pattedyr- og menneskeceller.

- Det er etsende. Det er ikke brannfarlig.

Økotoksisitet

Svoveldioksid er den vanligste forurensende gassen i atmosfæren, spesielt i urbane og industrielle områder.

Dens tilstedeværelse i atmosfæren bidrar til såkalt "surt regn" som er skadelig for vannlevende organismer, fisk, landvegetasjon og korrosjon for menneskeskapte materialer.

Monument skadet av sur nedbør. Nino Barbieri. Kilde: Wikimedia Commons.

SO ₂ er giftig for fisk. Grønne planter er ekstremt følsomme for atmosfærisk SO ₂ . Alfalfa, bomull, bygg og hvete er skadet ved lave miljønivåer, mens poteter, løk og mais er mye mer motstandsdyktige.

Effekter av å innta det med mat

Selv om det er ufarlig for friske mennesker, kan SO ₂ indusere astma hos følsomme mennesker som inntar det med mat når de brukes i konsentrasjonene som er anbefalt av autoriserte helsebyråer .

Følsomme mennesker kan lide av astma når de spiser mat med små mengder SO ₂ . Suraj på Malayalam Wikipedia. Kilde: Wikimedia Commons.

Matene som vanligvis inneholder det er tørket frukt, kunstig brus og alkoholholdige drikker.

referanser

1. US National Library of Medicine. (2019). Svoveldioksid. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. et al. (2016). Endogen svoveldioksid: Et nytt medlem av gassotransmitterfamilie i det kardiovaskulære systemet. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Gjenopprettet fra ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
4. Windholz, M. et al. (redaktører) (1983). Merck-indeksen. Et leksikon av kjemikalier, medikamenter og biologiske stoffer. Tiende utgave. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Svoveloksider: Kilder, eksponeringer og helseeffekter. Helseeffekter av svoveloksider. I Encyclopedia of Environmental Health. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
6. Tricker, R. og Tricker, S. (1999). Forurensninger og forurensninger. Svoveldioksid. I miljøkrav for elektromekanisk og elektronisk utstyr. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Syre-basisk kjemi. Svoveloksider. In Soil and Environmental Chemistry (Second Edition). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Svoveldioksid i matvarer og drikkevarer: bruk av konserveringsmiddel og virkning på astma. Br J Dis Bryst. 1980; 14 (2): 128-34. Gjenopprettet fra ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). En gjennomgang av kjemien, sprøytemiddelbruken og miljømessig skjebne av svoveldioksid, som brukt i California. I anmeldelser av miljøforurensning og toksikologi. Volum 246. Gjenopprettet fra link.springer.com.