SVAVELDIOXID (SO2): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN, RISKER - KEMI - 2025

Den svaveldioxid är en gasformig oorganisk förening bestående av svavel (S) och syre (O), och dess kemiska formel SO ₂ . Det är en färglös gas med en irriterande och kvävande lukt. Dessutom är det lösligt i vatten och bildar syralösningar. Vulkaner utvisar den i atmosfären under utbrott.

Det är en del av den biologiska och geokemiska cykeln för svavel, men den produceras i stora mängder av vissa mänskliga aktiviteter såsom oljeraffinering och förbränning av fossila bränslen (till exempel kol eller diesel).

Svaveldioxid SO ₂ släpps ut av vulkaner under utbrott. Brocken Inaglory. Källa: Wikimedia Commons.

SO ₂ är ett reduktionsmedel som gör att pappersmassan förblir vit efter blekning med andra föreningar. Det tjänar också till att ta bort spår av klor i vatten som har behandlats med denna kemikalie.

Det används för att bevara vissa typer av mat, för att desinficera behållare där jäsning av druvsaft produceras för att producera vin eller korn för att tillverka öl.

Det används också som en fungicid i jordbruket, för att få svavelsyra, som lösningsmedel och som mellanprodukt i kemiska reaktioner.

SO _{2 som} finns i atmosfären är skadlig för många växter, i vattnet påverkar den fisk och är också en av dem som är ansvariga för ”surt regn” som korroderar material som skapats av människor.

Strukturera

Svaveldioxidmolekylen är symmetrisk och bildar en vinkel. Vinkeln beror på att SO ₂ har ett ensamt par elektroner, det vill säga elektroner som inte bildar en bindning med någon atom utan är fria.

Lewisstruktur av svaveldioxid där dess vinkelform och paret av fria elektroner observeras. WhittleMario. Källa: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

- Svaveldioxid

- Svavelanhydrid

- Svaveloxid.

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Färglös gas.

Molekylvikt

64,07 g / mol

Smältpunkt

-75,5 ºC

Kokpunkt

-10,05 ºC

Densitet

Gas: 2,26 vid 0 ° C (relativt luft, det vill säga lufttäthet = 1). Det betyder att den är tyngre än luft.

Vätska: 1,4 till -10 ° C (relativt vatten, det vill säga vattentäthet = 1).

löslighet

Lösligt i vatten: 17,7% vid 0 ° C; 11,9% vid 15 ° C; 8,5% vid 25 ° C; 6,4% vid 35 ° C

Löslig i etanol, dietyleter, aceton och kloroform. Det är mindre lösligt i icke-polära lösningsmedel.

pH

Vattenhaltig SO ₂ lösningar är sura.

Kemiska egenskaper

SO ₂ är ett kraftfullt reduktions- och oxidationsmedel. I närvaro av luft och en katalysator oxiderar den till SO ₃ .

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

De ensamma elektronparen gör att det ibland uppför sig som en Lewis-bas, med andra ord kan den reagera med föreningar där det finns en atom som saknas elektroner.

Om SO ₂ är i form av en gas och torr, attackerar den inte järn, stål, koppar-nickellegeringar eller nickel-kromjärn. Men om det är i flytande eller vått tillstånd, orsakar det korrosion på dessa metaller.

Flytande SO ₂ med 0,2% vatten eller mer ger kraftig korrosion mot järn, mässing och koppar. Det är frätande mot aluminium.

När det är flytande kan det också attackera vissa plaster, gummi och beläggningar.

Vattenhaltiga SO-lösningar

SO ₂ är mycket löslig i vatten. Det ansågs under lång tid som i vatten bildar svavelsyrlighet H ₂ SO ₃ , men förekomsten av denna syra har inte visats.

I lösningar av SO ₂ i vatten förekommer följande jämvikt:

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 ⁺

Där HSO ₃ ^- är den bisulfitjon och SO ₃ ^2- är sulfitjon. Den sulfitjon SO ₃ ^2- tillverkas huvudsakligen när ett alkali sätts till SO ₂ -lösning .

Vattenlösningar av SO ₂ har reducerande egenskaper, särskilt om de är alkaliska.

Andra egenskaper

- Det är extremt stabilt mot värme, även upp till 2000 ° C.

- Det är inte brandfarligt.

Erhållande

SO ₂ erhålles genom förbränning av svavel (S) i luft, även om små mängder av SO ₃ bildas också .

S + O ₂ → SO ₂

Det kan också produceras genom att värma olika sulfider i luften, bränna pyritmineraler och mineraler som innehåller sulfider, bland andra.

När det gäller järnpyrit _erhålles järnoxid (iii) och SO2 vid _oxidering :

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

Närvaro i naturen

SO ₂ släpps ut i atmosfären av vulkanernas aktivitet (9%) men det orsakas också av andra naturliga aktiviteter (15%) och av mänskliga handlingar (76%).

Explosiva vulkanutbrott orsakar betydande årliga fluktuationer eller variationer av SO ₂ i atmosfären. Det uppskattas att 25% av SO _{2 som} släpps ut från vulkaner tvättas bort av regn innan de når stratosfären.

Naturliga källor är de vanligaste och beror på den biologiska cykeln av svavel.

I stads- och industriområden dominerar mänskliga källor. Den främsta mänskliga aktiviteten som producerar den är förbränning av fossila bränslen, till exempel kol, bensin och diesel. Andra mänskliga källor är oljeraffinaderier, kemiska anläggningar och gasproduktion.

Mänskliga aktiviteter som att bränna kol för el är en källa till SO _2- föroreningar . Adrem68. Källa: Wikimedia Commons.

Hos däggdjur genereras det endogent, det vill säga i djurens och människans kropp på grund av metabolismen av svavelhaltiga aminosyror (S), särskilt L-cystein.

tillämpningar

Vid produktion av svavelsyra

En av de mest viktiga tillämpningarna av SO ₂ är i att erhålla svavelsyra H ₂ SO ₄ .

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

Inom den bearbetade livsmedelsindustrin

Svaveldioxid används som livsmedelskonserveringsmedel och stabilisator, som ett fuktkontrollmedel och som smak- och texturmodifierare i vissa ätliga produkter.

Det används också för att desinficera utrustning som kommer i kontakt med livsmedel, jäsningsutrustning, såsom de i bryggerier och vingårdar, matbehållare, etc.

Det låter dig bevara frukt och grönsaker, ökar deras livslängd på stormarknadshyllan, förhindrar förlust av färg och smak och hjälper till att bibehålla C-vitamin (askorbinsyra) och karotener (föregångare till A-vitamin).

Torkad frukt hålls fri från svampar och bakterier tack vare SO ₂ . Författare: Isabel Ródenas. Källa: Pixabay.com

Det används för att konservera vin, eftersom det förstör bakterier, svampar och oönskade jästar. Det används också för att sterilisera och förhindra bildning av nitrosaminer i öl.

Kornfermenteringsutrustning för att få öl steriliseras med SO ₂ . Författare: Cerdadebbie. Källa: Pixabay.

Det används också för att blötlägga majskärnor, för att bleka rödbetasocker och som ett antimikrobiellt medel vid tillverkning av majssirap med hög fruktos.

Som lösningsmedel och reagens

Det har använts allmänt som ett icke-vattenhaltigt lösningsmedel. Även om det inte är ett joniserande lösningsmedel är det användbart som ett protonfritt lösningsmedel för vissa analytiska tillämpningar och kemiska reaktioner.

Det används som lösningsmedel och reagens i organisk syntes, en mellanprodukt vid framställning av andra föreningar som klordioxid, acetylklorid och sulfonering av oljor.

Som reduktionsmedel

Det används som reduktionsmedel trots att den inte är så stark, och i alkalisk lösning bildas sulfitjonet, vilket är ett mer energiskt reduktionsmedel.

I olika applikationer

SO ₂ används också:

- I jordbruket som svampmedel och konserveringsmedel för druvor efter skörd.

- Att tillverka hydrosulfiter.

- För att bleka trämassa och papper, eftersom det tillåter att stabilisera massan efter blekning med väteperoxid H ₂ O ₂ ; SO ₂ fungerar genom att förstöra den kvarvarande H ₂ O ₂ och således bibehålla pappersmassans ljushet, eftersom H ₂ O ₂ kan orsaka en omkastning av ljusstyrka.

- Att bleka textilfibrer och rottingartiklar.

- Att behandla vatten eftersom det eliminerar resterande klor som kvarstår efter klorering av dricksvatten, avloppsvatten eller industriellt vatten.

- Vid förädling av mineraler och metaller, som reducerande medel för järn under mineralbearbetning.

- Vid oljeraffinering för att fånga syre och fördröja korrosion, och som extraktionslösningsmedel.

- Som en antioxidant.

- Som en alkalimutralisator vid tillverkning av glas.

- I litiumbatterier som oxidationsmedel.

Effekter av OS

Vissa studier har visat att endogen eller kroppsproducerad SO ₂ har en gynnsam effekt på det kardiovaskulära systemet, inklusive reglering av hjärtfunktion och avkoppling av blodkärl.

När SO ₂ produceras i kroppen omvandlas den till dess derivat bisulfit HSO ₃ ^- och sulfit SO ₃ ^2- , vilket har en vaso-avslappnande effekt på artärerna.

Endogen SO ₂ minskar hypertoni, förhindrar utvecklingen av åderförkalkning och skyddar hjärtat från hjärtskada. Det har också en antioxidantverkan, hämmar inflammation och apoptos (programmerad celldöd).

Av dessa skäl är det tänkt att det kan vara en möjlig ny terapi för hjärt-kärlsjukdomar.

Hjärtat kan dra nytta av SO _{2 som} produceras av kroppen. Författare: OpenClipart-Vectors. Källa: Pixabay.

risker

- Exponering för gasformig SO ₂ kan leda till brännskador på ögon, hud, hals och slemhinnor, skador på bronkier och lungor.

- Vissa studier rapporterar att det har en potentiell risk för skada på det genetiska materialet hos däggdjursceller och mänskliga celler.

- Det är frätande. Det är inte brandfarligt.

Ekotoxicitet

Svaveldioxid är den vanligaste förorenande gasen i atmosfären, särskilt i stads- och industriområden.

Dess närvaro i atmosfären bidrar till det så kallade ”sura regnet” som är skadligt för vattenlevande organismer, fisk, markväxt och korrosion för konstgjorda material.

Monument skadat av surt regn. Nino Barbieri. Källa: Wikimedia Commons.

SO ₂ är giftig för fisk. Gröna växter är extremt känsliga för atmosfärisk SO ₂ . Alfalfa, bomull, korn och vete skadas vid låga miljönivåer medan potatis, lök och majs är mycket mer resistenta.

Effekter av att intagas med mat

Även om det är ofarligt för friska människor kan SO ₂ inducera astma hos känsliga personer som tar det med mat när de används i de koncentrationer som rekommenderas av auktoriserade hälsoorgan .

Känsliga människor kan drabbas av astma när de äter mat med små mängder SO ₂ . Suraj på Malayalam Wikipedia. Källa: Wikimedia Commons.

De livsmedel som vanligtvis innehåller det är torkad frukt, konstgjorda läskedrycker och alkoholhaltiga drycker.

referenser

1. US National Library of Medicine. (2019). Svaveldioxid. Återställs från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. et al. (2016). Endogen svaveldioxid: en ny medlem av gasotransmitterfamiljen i det kardiovaskulära systemet. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Återställd från ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
4. Windholz, M. et al. (redaktörer) (1983). Merck-indexet. En encyklopedi av kemikalier, läkemedel och biologiska. Tionde upplagan. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Svaveloxider: Källor, exponeringar och hälsoeffekter. Hälsoeffekter av svaveloxider. I Encyclopedia of Environmental Health. Återställs från sciencedirect.com.
6. Tricker, R. och Tricker, S. (1999). Föroreningar och föroreningar. Svaveldioxid. I miljökrav för elektromekanisk och elektronisk utrustning. Återställs från sciencedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Syrabasskemi. Svaveloxider. In Soil and Environmental Chemistry (Second Edition). Återställs från sciencedirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Svaveldioxid i livsmedel och drycker: dess användning som konserveringsmedel och dess effekt på astma. Br J Dis Bröst. 1980; 14 (2): 128-34. Återställs från ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). En översyn av kemi, bekämpningsmedel användning och miljön öde svaveldioxid, som används i Kalifornien. I recensioner av miljökontaminering och toxikologi. Volym 246. Återställs från link.springer.com.