Оксид серы(IV)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Диоксид серы»)
Перейти к: навигация, поиск
Оксид серы(IV)
Оксид серы(IV)
Оксид серы(IV)
Общие
Систематическое
наименование
Оксид серы(IV)
Хим. формула SO2
Физические свойства
Состояние бесцветный газ
Молярная масса 64,054 г/моль
Плотность 0,002927 г/см³
Термические свойства
Т. плав. −75,5 °C
Т. кип. −10,01 °C
Химические свойства
Растворимость в воде 11,5 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS [7446-09-5]
PubChem 1119
SMILES
ChemSpider 1087
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иначе.

Окси́д се́ры(IV) (диокси́д се́ры, двуокись серы, серни́стый газ, серни́стый ангидри́д) — SO2. В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). 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, се́рной кислоте. SO2 — один из основных компонентов вулканических газов.

Получение[править | править исходный текст]

Промышленный способ получения — сжигание серы или обжиг сульфидов, в основном — пирита:

\mathsf{4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2}.

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:

\mathsf{Na_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2SO_3},
\mathsf{H_2SO_3 \rightarrow H_2O + SO_2\uparrow}.

Также диоксид серы можно получить действием концентрированной серной кислоты на малоактивные металлы при нагревании:

\mathsf{Cu + 2H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O}.

Химические свойства[править | править исходный текст]

Спектр поглощения SO2 в ультрафиолетовом диапазоне.

Относится к кислотным оксидам. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты (при обычных условиях реакция обратима):

\mathsf{SO_2 + H_2O \rightleftarrows H_2SO_3}.

Со щелочами образует сульфиты:

\mathsf{2NaOH + SO_2 \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O}.

Химическая активность SO2 весьма велика. Наиболее ярко выражены восстановительные свойства SO2, степень окисления серы в таких реакциях повышается:

\mathsf{SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HBr},
\mathsf{SO_2 + I_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HI},
\mathsf{2SO_2 + O_2 \xrightarrow[V_2O_5]{450^oC} 2SO_3},
\mathsf{5SO_2 + 2KMnO_4 + 2H_2O \rightarrow 2H_2SO_4 + 2MnSO_4 + K_2SO_4},
\mathsf{Fe_2(SO_4)_3 + SO_2 + 2H_2O \rightarrow 2FeSO_4 + 2H_2SO_4}.

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 SO2 оксидом углерода(II):

\mathsf{SO_2 + 2CO \rightarrow 2CO_2 + S}.

Или для получения фосфорноватистой кислоты:

\mathsf{PH_3 + SO_2 \rightarrow H_3PO_2 + S}.

Применение[править | править исходный текст]

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, шелка и шерсти, то есть материалов, которые нельзя отбеливать хлором. Применяется он также и в качестве растворителя в лабораториях. При таковом его применении следует помнить о возможном содержании в SO2 примесей в виде SO3, H2O, и как следствие присутствия воды H2SO4 и H2SO3. Их удаляют пропусканием через растворитель концентрированной H2SO4; это лучше делать под вакуумом или в другой закрытой аппаратуре[1]. Оксид серы(IV) применяется также для получения различных солей сернистой кислоты.

Физиологическое действие[править | править исходный текст]

Skull and crossbones.svg

SO2 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.

  • 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

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.

Воздействие на атмосферу[править | править исходный текст]

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[2][3]. 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[4]. 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[5].

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Гордон А., Форд Р. Спутник химика / Пер. на русск. Е. Л. Розенберга, С. И. Коппель. — М.: "Мир", 1976. — 544 с.
  2. Серный ангидрид, его воздействие на окружающую среду. Проверено 21 ноября 2013.
  3. Основы расчета нормативов пдв. Проверено 21 ноября 2013.
  4. Проблемы загрязнения атмосферы. Парниковый эффект.. Проверено 21 ноября 2013.
  5. Экологические кризисы. Проверено 21 ноября 2013.

Литература[править | править исходный текст]

  • Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001
  • Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. «Общая и неорганическая химия» М.: Химия 1994