حمض الكبريت: التركيب والخصائص والتسمية والاستخدامات - كيمياء - 2026

و حمض الكبريتي هو oxyacid شكلت عن طريق إذابة ثاني أكسيد الكبريت، SO ₂ والمياه. وهو حمض غير عضوي ضعيف وغير مستقر ، ولم يتم اكتشافه في المحلول ، لأن تفاعل تكوينه قابل للانعكاس ويتحلل الحمض بسرعة في الكواشف التي أنتجه (SO ₂ و H ₂ O).

تم حتى الآن اكتشاف جزيء حامض الكبريت في الطور الغازي فقط. القواعد المترافقة لهذا الحمض هي الأنيونات الشائعة في أشكال الكبريتيت وثنائي الكبريتيت.

المصدر: Benjah-bmm27 ، من ويكيميديا ​​كومنز ، يُظهر طيف رامان لحلول SO ₂ فقط إشارات بسبب جزيء SO ₂ وأيون ثنائي كبريتات ، HSO ₃ ^- ، بما يتوافق مع التوازن التالي:

SO ₂ + H ₂ O <=> HSO ₃ ^- + H ⁺

يشير هذا إلى أنه باستخدام طيف رامان لا يمكن الكشف عن وجود حامض الكبريت في محلول من ثاني أكسيد الكبريت في الماء.

عند تعرضه للغلاف الجوي ، يتحول بسرعة إلى حمض الكبريتيك. يتم تقليل حمض الكبريت إلى كبريتيد الهيدروجين عن طريق عمل حمض الكبريتيك المخفف والزنك.

إن محاولة تركيز محلول SO ₂ بتبخير الماء للحصول على حمض الكبريت خاليًا من الماء لم تسفر عن نتائج ، لأن الحمض يتحلل بسرعة (عكس تفاعل التكوين) ، لذلك لا يمكن للحمض كن معزولا.

التكوين الطبيعي

يتشكل حامض الكبريت في الطبيعة عن طريق الجمع بين ثاني أكسيد الكبريت ، وهو نتاج نشاط المصانع الكبيرة ، مع مياه الغلاف الجوي. لهذا السبب ، يعتبر منتجًا وسيطًا للأمطار الحمضية ، مما يسبب أضرارًا كبيرة للزراعة والبيئة.

شكله الحمضي غير قابل للاستخدام بطبيعته ، ولكنه عادة ما يتم تحضيره في أملاحه الصوديوم والبوتاسيوم والكبريتيت وثنائي كبريتيت.

يتم إنتاج الكبريتيت داخليًا في الجسم نتيجة لعملية التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت. وبالمثل ، يتم إنتاج الكبريتيت كمنتج لتخمير الأطعمة والمشروبات. الكبريتيت مادة مسببة للحساسية ، وسامة للأعصاب ، وأيضية. يتم استقلابه بواسطة إنزيم أوكسيديز الكبريتيت الذي يحوله إلى كبريتات ، وهو مركب غير ضار.

بناء

جزيء معزول

في الصورة ، يمكنك رؤية بنية جزيء معزول من حامض الكبريتيك في الحالة الغازية. تتطابق الكرة الصفراء في المركز مع ذرة الكبريت ، وتتوافق الكرة الحمراء مع ذرات الأكسجين ، وتتوافق الكرة البيضاء مع ذرات الهيدروجين. إن هندسته الجزيئية حول ذرة S عبارة عن هرم ثلاثي الزوايا ، حيث ترسم ذرات O القاعدة.

ثم ، في الحالة الغازية ، يمكن اعتبار جزيئات H ₂ SO ₃ بمثابة أهرام مثلثية صغيرة تطفو في الهواء ، بافتراض أنها مستقرة بدرجة كافية لتستمر لفترة معينة دون رد فعل.

يوضح الهيكل من أين يأتي الهيدروجين الحمضيان: من مجموعات الهيدروكسيل المرتبطة بالكبريت ، HO-SO-OH. لذلك ، بالنسبة لهذا المركب ، ليس من الصحيح افتراض أن أحد البروتونات الحمضية ، H ⁺ ، يتم إطلاقه من ذرة الكبريت ، H-SO ₂ (OH).

تسمح مجموعتا OH لحمض الكبريت بالتفاعل من خلال الروابط الهيدروجينية ، وعلاوة على ذلك ، فإن الأكسجين الموجود في الرابطة S = O هو متقبل للهيدروجين ، مما يجعل H ₂ SO ₃ مانحًا جيدًا ومقبلاً للجسور المذكورة.

وفقًا لما سبق ، يجب أن يكون H ₂ SO ₃ قادرًا على التكثيف في سائل ، كما يفعل حمض الكبريتيك ، H ₂ SO ₄. ومع ذلك ، هذا ليس كيف يحدث ذلك.

جزيء محاط بالماء

حتى الآن ، لم يكن من الممكن الحصول على حامض الكبريتيك اللامائي ، أي H ₂ SO ₃ (1) ؛ بينما H ₂ SO ₄ (aq) ، من ناحية أخرى ، بعد الجفاف ، يتحول إلى شكله اللامائي ، H ₂ SO ₄ (l) ، وهو سائل كثيف ولزج.

إذا افترض أن جزيء H ₂ SO ₃ لم يتغير ، فسيكون قادرًا على الذوبان إلى حد كبير في الماء. ستكون التفاعلات التي تحكم المحاليل المائية المذكورة مرة أخرى روابط هيدروجينية ؛ ومع ذلك ، سيكون هناك أيضًا تفاعلات كهروستاتيكية نتيجة لتوازن التحلل المائي:

H ₂ SO ₃ (aq) + H ₂ O (l) <=> HSO ₃ ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

سيكون أيون الكبريتيت SO ₃ ² هو نفس الجزيء كما هو مذكور أعلاه ، ولكن بدون الكرات البيضاء وأيون كبريتيت الهيدروجين (أو ثنائي كبريتيت) ، H SO ₃ ^- ، يحتفظ بكرة بيضاء. يمكن أن تنشأ اللانهائية من الأملاح من كلا الأنيونين ، بعضها غير مستقر أكثر من البعض الآخر.

في الواقع ، تم التأكيد على أن جزءًا صغيرًا للغاية من الحلول يتكون من H ₂ SO ₃ ؛ وهذا يعني أن الجزيء الموضح ليس هو الذي يتفاعل مباشرة مع جزيئات الماء. يرجع السبب في ذلك إلى حقيقة أنه يخضع لتحلل ناشئ عن SO ₂ و H ₂ O ، وهو مفضل من الناحية الديناميكية الحرارية.

جنوب غرب

يتكون التركيب الحقيقي لحمض الكبريت من جزيء من ثاني أكسيد الكبريت محاطًا بدائرة من الماء مكونة من جزيئات n.

وهكذا ، فإن SO ₂ ، التي يكون هيكلها زاويًا (نوع بوميرانج) ، جنبًا إلى جنب مع الكرة المائية ، مسؤولة عن البروتونات الحمضية التي تميز الحموضة:

SO ₂ ∙ nH ₂ O (aq) + H ₂ O (l) <=> H ₃ O ⁺ (aq) + HSO ₃ ^- (aq) + nH ₂ O (l)

HSO ₃ ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> SO ₃ ^2- (aq) + H ₃ O ⁺

بالإضافة إلى هذا التوازن ، هناك أيضًا توازن قابلية الذوبان لـ SO ₂ ، الذي يمكن لجزيئه الهروب من الماء إلى الطور الغازي:

SO ₂ (g) <=> SO ₂ (ac)

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الصيغة الجزيئية

H ₂ SO ₃

الوزن الجزيئي الغرامي

82.073 جم / مول.

مظهر جسماني

وهو سائل عديم اللون ، له رائحة كبريتية نفاذة.

كثافة

1.03 جم / مل.

كثافة بخار

2.3 (فيما يتعلق بالهواء المأخوذ على أنه 1)

تآكل

إنه مادة أكالة للمعادن والأقمشة.

الذوبان في الماء

يمتزج مع الماء.

حساسية

إنها حساسة للهواء.

المزيد

مستقر ، لكنه غير متوافق مع القواعد القوية.

ثابت الحموضة (كا)

1.54 × 10 ^-2

pKa

1.81

الرقم الهيدروجيني

1.5 على مقياس الأس الهيدروجيني.

نقطة الاشتعال

غير قابل للاشتعال.

تقسيم

عندما يتم تسخين حامض الكبريتيك يمكن أن يتحلل وينبعث منه دخان أكسيد الكبريت السام.

التسمية

يحتوي الكبريت على التكافؤات التالية: ± 2 و +4 و +6. من الصيغة H ₂ SO ₃ ، يمكن حساب رقم التكافؤ أو الأكسدة للكبريت في المركب. للقيام بذلك ، قم فقط بحل مجموع جبري:

2 (+1) + 1v + 3 (-2) = 0

نظرًا لأنه مركب محايد ، يجب أن يكون مجموع شحنات الذرات التي يتكون منها 0. لإيجاد v للمعادلة السابقة ، لدينا:

الخامس = (6-2) / 1

وبالتالي ، فإن v تساوي +4. أي أن الكبريت يشارك في التكافؤ الثاني ، ووفقًا للتسمية التقليدية ، يجب إضافة اللاحقة –oso إلى الاسم. لهذا السبب ، يُعرف H ₂ SO ₃ باسم حمض الكبريت .

طريقة أخرى أسرع لتحديد هذا التكافؤ هي مقارنة H ₂ SO ₃ مع H ₂ SO ₄. في H ₂ SO ₄ ، الكبريت له تكافؤ +6 ، لذلك إذا تمت إزالة O ، فإن التكافؤ ينخفض ​​إلى +4 ؛ وإذا تمت إزالة آخر، والتكافؤ أقل +2 (والذي سيكون الحال بالنسبة لحمض فراش لا تسبب الكبريت الدب ، H ₂ SO ₂).

على الرغم من أنه أقل شهرة ، يمكن أيضًا تسمية H ₂ SO ₃ بحمض ثلاثي أكسيد الكبريتيك (IV) ، وفقًا لتسمية المخزون.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

من الناحية الفنية يتم تشكيله عن طريق حرق الكبريت لتكوين ثاني أكسيد الكبريت. ثم يذوب في الماء ليشكل حامض الكبريتيك. ومع ذلك ، يكون التفاعل قابلاً للانعكاس ويتحلل الحمض سريعًا مرة أخرى إلى المواد المتفاعلة.

هذا شرح لسبب عدم وجود حامض الكبريتيك في محلول مائي (كما سبق ذكره في القسم الخاص بتركيبه الكيميائي).

التطبيقات

المصدر: Pxhere

بشكل عام ، تشير استخدامات وتطبيقات حامض الكبريت ، حيث لا يمكن الكشف عن وجوده ، إلى استخدامات وتطبيقات محاليل ثاني أكسيد الكبريت وقواعد وأملاح الحمض.

في الخشب

في عملية الكبريت ، يتم إنتاج لب الخشب على شكل ألياف السليلوز النقية تقريبًا. تُستخدم أملاح مختلفة من حامض الكبريت لاستخراج اللجنين من رقائق الخشب ، باستخدام أوعية ضغط عالي تسمى digistors.

الأملاح المستخدمة في عملية الحصول على لب الخشب هي كبريتيت (SO ₃ ^2-) أو بيسلفيت (H SO ₃ ^-) ، اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني. يمكن أن يكون أيون العداد Na ⁺ أو Ca ²⁺ أو K ⁺ أو NH ₄ ⁺.

عامل تطهير وتبييض

- يستخدم حامض الكبريتيك كمطهر. كما أنه يستخدم كعامل تبييض خفيف ، خاصة للمواد الحساسة للكلور. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه كمبيض للأسنان ومضافات غذائية.

- هو أحد مكونات مستحضرات التجميل المختلفة للعناية بالبشرة وقد استخدم كعنصر مبيد في القضاء على الفئران. يزيل البقع التي يسببها النبيذ أو الفاكهة على الأقمشة المختلفة.

- يعمل كمطهر وفعال في تجنب الالتهابات الجلدية. في بعض الأحيان ، تم استخدامه في عمليات التبخير لتطهير السفن وممتلكات المرضى من ضحايا الأوبئة ، إلخ.

عامل حافظة

يستخدم حامض الكبريت كمادة حافظة للفواكه والخضروات ولمنع تخمر المشروبات مثل النبيذ والبيرة ، كونه عنصر مضاد للأكسدة ومضاد للبكتيريا ومبيد للفطريات.

استخدامات اخرى

- يستخدم حمض الكبريتيك في تصنيع الأدوية والمواد الكيميائية. في إنتاج النبيذ والبيرة ؛ تكرير المنتجات البترولية ويستخدم ككاشف تحليلي.

- يتفاعل بيسلفيت مع نيوكليوسيدات بيريميدين ويضيف إلى الرابطة المزدوجة بين الموضعين 5 و 6 للبيريميدين ، مما يؤدي إلى تعديل الرابطة. يستخدم تحويل بيسلفيت لاختبار الهياكل الثانوية أو العليا من عديد النيوكليوتيدات.

المراجع

1. ويكيبيديا. (2018). حمض السلفوراس. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. تسمية الأحماض.. تم الاسترجاع من: 2.chemistry.gatech.edu
3. Voegele F. Andreas & Col. (2002). حول استقرار حامض الكبريت (H ₂ SO ₃) وديميرها. تشيم Eur. J. 2002. 8 ، رقم 24.
4. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (الطبعة الرابعة ، ص 393). ماك جراو هيل.
5. كالفو فلوريس اف جي (بدون تاريخ). صياغة الكيمياء غير العضوية.. تم الاسترجاع من: ugr.es
6. بوبكيم. (2018). حمض السلفوراس. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. ستيفن س. زمدال. (15 أغسطس 2008). أوكسي أسيد. Encyclopædia Britannica. تم الاسترجاع من: britannica.com