- מבנה חומצה דיספורפורית
- נכסים
- תגובת התייבשות סוכר
- מִנוּחַ
- יישומים
- מאחסן חומצה גופרתית
- סינתזת חומצה גופרתית 100%
- סולפונציה
- הפניות
חומצת disulfuric היא אחד oxoacids הרבה של גופרית, עם הנוסחה הכימית H 2 S 2 O 7 . הנוסחה מציין במפורש כי ישנם שני אטומי גופרית, כשמו כן מציין, שחייב להיות שתי H 2 SO 4 מולקולות באחד; עם זאת, ישנם שבעה אוקסיגנים במקום שמונה, כך שלגופרית חייבים להיות שלושה.
חומצה זו נחשבת לאחד המרכיבים העיקריים של אולאום (או חומצה גופרתית גועשת) שהיא צורה "צפופה" של חומצה גופרתית. כזו היא הדומיננטיות שלה, כי יש הרואים באולאום שם נרדף לחומצה דיספורפורית; הידוע גם בשם המסורתי של חומצה פירוסולפורית.
אולאום. מקור: W. Oelen, באמצעות Wikimedia Commons
בתמונה נראה מיכל עם אולאום, עם ריכוז של גופרית דו תחמוצת, SO 3 , ב 20%. חומר זה מאופיין בכך שהוא שומני וחסר צבע; אם כי זה יכול להפוך לצהוב או חום תלוי בריכוז ה- SO 3 ובנוכחות זיהומים מסוימים.
האמור לעיל מתייחס להשתתפות SO 3 ב- H 2 S 2 O 7 ; כלומר מולקולה של H 2 SO 4 מגיבה עם אחת מ- SO 3 ויוצרת חומצה דיספורפורית. ככה זה, H 2 S 2 O 7 יכול להיכתב גם כ- H 2 SO 4 · SO 3 .
מבנה חומצה דיספורפורית
מולקולת H2S2O7. מקור:. Jynto (יותר ממשתמש זה), מ- Wikimedia Commons
מעל מבנה H 2 S 2 O 7 במודל כדורי וסורגים. שימו לב במבט ראשון בסימטריה של המולקולה: הצד השמאלי של גשר החמצן זהה לימין. מנקודת מבט זו ניתן לתאר את המבנה עם הנוסחה HO 3 SOSO 3 H.
בשני הקצוות נמצאת כל קבוצת הידרוקסיל, שהמימן שלה, על ידי השפעה אינדוקטיבית של כל אטומי החמצן הללו, מגדיל את המטען החלקי החיובי שלה; וכתוצאה מכך לחומצה דיספורפית חומציות חזקה עוד יותר מחומצה גופרתית.
ניתן לכתוב את המולקולה כ- H 2 SO 4 · SO 3 . עם זאת, הדבר מתייחס יותר להרכב של אולאום מאשר למבנה של מולקולה.
עם זאת, אם תתווסף מולקולת מים ל- H 2 S 2 O 7 , ישוחררו שתי מולקולות של H 2 SO 4 :
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
ניתן להעביר את שיווי המשקל שמאלה: להיווצרות H 2 S 2 O 7 מ- H 2 SO 4 אם מסופקים אליו חום. מסיבה זו H 2 S 2 O 7 ידוע גם כחומצה פירוסולפורית; מכיוון שניתן לייצר אותה לאחר חימום חומצה גופרתית.
כמו כן, כאמור בהתחלה, H 2 S 2 O 7 נוצר על ידי השילוב הישיר של H 2 SO 4 ו- SO 3 :
SO 3 + H 2 SO 4 <=> H 2 S 2 O 7
נכסים
המאפיינים של חומצה דיסולפורית אינם מוגדרים היטב, מכיוון שקשה מאוד לבודד אך ורק מאולאום.
יש לזכור כי באולאום יתכנו תרכובות אחרות, עם הנוסחאות H 2 SO 4 · xSO 3 , כאשר תלוי בערך של x, אפילו מבנים פולימריים עשויים להימצא.
אחת הדרכים לדמיין זאת היא לדמיין שהמבנה העליון של H 2 S 2 O 7 מתארך על ידי יותר יחידות SO 3 וגשרים חמצן.
במצב כמעט טהור הוא מורכב ממוצק גבישי לא יציב (חיטט) שנמס ב 36 מעלות צלזיוס. עם זאת, נקודת התכה זו יכולה להשתנות בהתאם להרכב האמיתי.
חומצה דיספורפורית יכולה ליצור מה שמכונה מלחי דיסולפט (או פירוסולפט). לדוגמא, אם הוא מגיב עם אשלגן הידרוקסיד, הוא יוצר אשלגן פירוסולפט, K 2 S 2 O 7 .
בנוסף ניתן לומר שיש לו משקל מולקולרי של 178 גרם / מול, ושני מקבלי חומצה (2 H + יוני הניתנים לנטרול עם בסיס חזק).
תגובת התייבשות סוכר
עם תרכובת זו בצורה של אולאום, ניתן לבצע תגובה מוזרה: הפיכת קוביות סוכר לגושי פחמן.
H 2 S 2 O 7 מגיב עם סוכרים ומבטל את כל קבוצות ה- OH שלהם בצורה של מים, המעדיף קשרים חדשים בין אטומי פחמן; איגודים שבסופו של דבר גורמים לפחמן שחור.
מִנוּחַ
חומצה דיספורפית נחשבת לאנהידריד של חומצה גופרתית; במילים אחרות, היא מאבדת מולקולת מים כתוצאה מהתעבות בין שתי מולקולות חומצות. בהינתן כל כך הרבה שמות אפשריים לתרכובת זו, המינוף IUPAC פשוט ממליץ על חומצה דיספורפורית.
המונח 'פירו' מתייחס אך ורק לזה שנוצר כתוצר של יישום חום. ה- IUPAC אינו מייעץ לשם זה עבור H 2 S 2 O 7 ; אך משתמשים בו כיום בכימאים רבים.
סיום ה-ico נותר ללא שינוי מאחר ואטום הגופרית ממשיך לשמור על ערכיות של +6. לדוגמה, ניתן לחשב אותו באמצעות הפעולה האריתמטית הבאה:
2H + 2S + 7O = 0
2 (+1) + 2S + 7 (-2) = 0
S = 6
יישומים
מאחסן חומצה גופרתית
חומצה דיספורפית, בהינתן תכונה של התמצקות כמו אולאום, מסוגלת להמיס ולאגור חומצה גופרתית בצורה בטוחה יותר. הסיבה לכך היא ש- SO 3 נמלטת מיצירת "ערפל" בלתי ניתן להרחבה, שהוא הרבה יותר מסיס ב- H 2 SO 4 מאשר במים. כדי להשיג H 2 SO 4 , די יהיה להוסיף מים לאולאום:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
סינתזת חומצה גופרתית 100%
מהמשוואה הקודמת, ה- H 2 SO 4 מדולל במים שנוספו. לדוגמה, אם יש לך תמיסה מימית של H 2 SO 4 , שם SO 3 נוטה לברוח ומייצג סיכון לעובדים, כאשר מוסיפים אוליום לתמיסה הוא מגיב עם המים ויוצר חומצה גופרתית יותר; כלומר, הגדלת הריכוז שלך.
אם נשארים מים, מוסיפים עוד SO 3 , המגיב עם ה- H 2 SO 4 לייצור חומצה דיספורפיתית יותר או אולאום ואז הוא מתייבש על ידי "ייבוש" ה- H 2 SO 4 . התהליך חוזר על עצמו מספיק פעמים כדי להשיג חומצה גופרתית בריכוז של 100%.
תהליך דומה משמש לקבלת 100% חומצה חנקתית. כמו כן, הוא שימש להתייבשות חומרים כימיים אחרים המשמשים לייצור חומרי נפץ.
סולפונציה
הוא משמש להפצת מבנים, כמו אלה של צבעים; כלומר, הוא מוסיף קבוצות SO 3 H, אשר על ידי איבוד הפרוטון החומצי שלהם יכול לעגן את עצמן לפולימר של סיבי הטקסטיל.
מצד שני, משתמשים בחומציות של אולאום בכדי להשיג את החנקה השנייה (הוסף -NO 2 קבוצות ) לטבעות הארומטיות.
הפניות
- שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
- ויקיפדיה. (2018). חומצה דיספורפורית. התאושש מ: en.wikipedia.org
- PubChem. (2019). חומצה פירוסולפורית. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- סונג קיו קים, האן מיונג לי וקוונג ס. קים. (2015). חומצה דיספורפורית המנותקת על ידי שתי מולקולות מים: חישובי תורת התפקוד והצפיפות. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28556
- שירותי בריאות קונטרה קוסטה. (sf). טריום תחמוצת אולאום / גופרית: גיליון עובדות כימי. . התאושש מ: cchealth.org