СУМПОР ДИОКСИД (СО2): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБА, РИЗИЦИ - ХЕМИЈА - 2025

Сумпор диоксид је гасовито неорганско једињење се састоји од сумпора (С) и кисеоник (О), и његова хемијска формула СО ₂ . То је безбојни гас са иритантним и угушујућим мирисом. Поред тога, растворљив је у води, формирајући киселе растворе. Вулкани га избацују у атмосферу током ерупција.

То је део биолошког и геохемијског циклуса сумпора, али производи се у великим количинама одређеним људским активностима као што су рафинација нафте и сагоревање фосилних горива (на пример угља или дизела).

Сумпор-диоксид СО ₂ емитују вулкани током ерупција. Броцкен Инаглори. Извор: Викимедиа Цоммонс.

СО ₂ је редуктивно средство које омогућава да папирна каша остане бела после избељивања са другим једињењима. Служи и за уклањање трагова хлора у води која је третирана овом хемикалијом.

Користи се за чување неких врста хране, за дезинфекцију посуда у којима се производи ферментација сока од грожђа, чиме се производи вино или јечам за прављење пива.

Такође се користи као фунгицид у пољопривреди, за добијање сумпорне киселине, као растварач и као интермедијер у хемијским реакцијама.

СО ₂ присутан у атмосфери је штетан за многе биљке, у води утиче на рибу, а такође је и један од оних који су одговорни за „киселе кише“ који кородирају материјале које су створили људи.

Структура

Молекул сумпор-диоксида је симетричан и формира угао. Угао је због чињенице да СО ₂ има усамљени пар електрона, то јест, електроне који не формира везу са било ког атома али су фрее.

Левисова структура сумпор-диоксида где се посматрају његов угаони облик и пар слободних електрона. ВхиттлеМарио. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Номенклатура

- Сумпор-диоксид

- Анхидрид сумпора

- Сумпор оксид.

Својства

Физичко стање

Безбојни гас.

Молекуларна тежина

64,07 г / мол

Тачка топљења

-75,5 ºЦ

Тачка кључања

-10.05 ºЦ

Густина

Гас: 2,26 на 0 ° Ц (у односу на ваздух, то јест густина ваздуха = 1). То значи да је тежа од ваздуха.

Течност: 1,4 до -10 ° Ц (у односу на воду, односно густина воде = 1).

Растворљивост

Растворљиво у води: 17,7% на 0 ° Ц; 11,9% на 15 ° Ц; 8,5% на 25 ° Ц; 6,4% на 35 ° Ц.

Растворљиво у етанолу, диетил етру, ацетону и хлороформу. Мање је растворљиво у неполарним растварачима.

пХ

Акуеоус СО ₂ решења су кисели.

Хемијска својства

СО ₂ је снажно редукционо и оксидационо средство. У присуству ваздуха и катализатора оксидује до СО ₃ .

СО ₂ + О ₂ → СО ₃

Усамљени парови електрона чине да се понекад понашају попут Левисове базе, другим речима, може да реагује са једињењима где постоји атом у којем недостају електрони.

Ако је СО ₂ у облику гаса и сув, он не напада гвожђе, челик, бакар-никл легуре или никл-хром-гвожђе. Међутим, ако је у течном или влажном стању, то узрокује корозију ових метала.

Течни СО ₂ са 0,2% воде или више ствара јаку корозију гвожђа, месинга и бакра. Корозивно је на алуминијум.

Када је течна, може напасти и неке пластике, гуме и премазе.

Водени раствори СО

СО ₂ је врло растворљив у води. Дуго се сматрало да у води формира сумпорну киселину Х ₂ СО ₃ , али постојање ове киселине није доказано.

У растворима СО ₂ у води настају следеће равнотеже:

СО ₂ + Х ₂ О ⇔ СО _2. Х ₂ О

СО _2. Х ₂ О ⇔ ХСО ₃ ^- + Х ₃ О ⁺

ХСО ₃ ^- + Х ₂ О ⇔ СО ₃ ^2- + Х ₃ О ⁺

Где ХСО ₃ ^{- је} бисулфит јон и СО ₃ ^2- је сулфит ион. Сулфит ион СО ₃ ^2- се производи углавном када се дода алкалног у СО ₂ раствора .

Водени раствори СО ₂ имају редукциона својства, посебно ако су алкални.

Остала својства

- Изузетно је стабилан против врућине, чак и до 2000 ° Ц.

- Није запаљиво.

Прибављање

СО ₂ се добија сагоревањем сумпора (С) у ваздуху, иако мале количине Дакле ₃ су такође формиран .

С + О ₂ → СО ₂

Такође се може произвести загревањем разних сулфида у ваздуху, сагоревањем пиритних минерала и минерала који садрже сулфиде, између осталог.

У случају гвозденог пирит-а, када се оксидира, _{добија се} гвожђе-оксид (иии) и СО2 :

4 ФеС ₂ + 11 О ₂ → 2 Фе ₂ О ₃ + 8 СО ₂ ↑

Присуство у природи

СО ₂ се ослобађа у атмосферу активношћу вулкана (9%), али је такође изазвана другим природним активностима (15%) и људским поступцима (76%).

Експлозивне вулканске ерупције узрокују значајна годишња колебања или варијације СО ₂ у атмосфери. Процењује се да 25% од СО ₂ коју емитују вулкани је однела кишом пре него што стигне у стратосферу.

Природни извори су најзаступљенији и настају због биолошког циклуса сумпора.

У урбаним и индустријским областима доминирају људски извори. Главна људска активност која га производи је сагоревање фосилних горива, попут угља, бензина и дизела. Остали људски извори су рафинерије нафте, хемијска постројења и производња гаса.

Људске активности попут спаљивања угља за струју су извор загађења СО ₂ . Адрем68. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Код сисара се ствара ендогено, односно у телу животиња и људи услед метаболизма аминокиселина које садрже сумпор (С), посебно Л-цистеин.

Апликације

У производњи сумпорне киселине

Једна од најважнијих примена тзв ₂ у добијању сумпорне киселине Х ₂ СО ₄ .

2 СО ₂ + 2 Х ₂ О + О ₂ → 2 Х ₂ СО ₄

У индустрији прераде хране

Сумпор-диоксид се користи као конзерванс хране и стабилизатор хране, као средство за контролу влаге и као модификатор укуса и текстуре у одређеним јестивим производима.

Такође се користи за дезинфекцију опреме која долази у контакт са намирницама, ферментацијском опремом, попут оне у пиварама и винаријама, посудама за храну итд.

Омогућује вам очување воћа и поврћа, повећава њихов живот на полици супермаркета, спречава губитак боје и укуса и помаже у задржавању витамина Ц (аскорбинске киселине) и каротена (прекурсора витамина А).

Осушено воће чува без гљивица и бактерија захваљујући СО ₂ . Аутор: Исабел Роденас. Извор: Пикабаи.цом

Користи се за очување вина, јер уништава бактерије, гљивице и нежељене квасце. Такође се користи за стерилизацију и спречавање стварања нитрозамина у пиву.

Барлеи ферментацију опрему добити пиво се стерилише са тако ₂ . Аутор: Цердадеббие. Извор: Пикабаи.

Употребљава се и за намакање зрна кукуруза, за избељивање шећера од репе и као антимикробни лек у производњи кукурузног сирупа са високим садржајем фруктозе.

Као растварач и реагенс

Широко се користи као неводни растварач. Иако није јонизујући растварач, користан је као растварач без протона за одређене аналитичке примене и хемијске реакције.

Користи се као растварач и реагенс у органској синтези, као интермедијер у производњи других једињења као што су хлор-диоксид, ацетил хлорид и у сулфонизацији уља.

Као редуктивно средство

Користи се као редукционо средство упркос томе што није толико снажно, а у алкалном раствору се формира сулфитни јон, који је енергичније редукционо средство.

У разним апликацијама

СО ₂ се такође користи:

- у пољопривреди као фунгицид и конзерванс за грожђе након жетве.

- за производњу хидросулфита.

- Избелити дрвену целулозу и папир, јер омогућава стабилизацију пулпе након избељивања хидроген пероксидом Х ₂ О ₂ ; СО ₂ дела уништавајући преосталих Х ₂ О ₂ осветљеност и тиме одржати пулпи, пошто Х ₂ О ₂ може изазвати преокрет осветљености.

- Избелити текстилна влакна и плетене предмете.

- Третирати воду јер елиминира заостали хлор који остаје након хлорирања питке, отпадне или индустријске воде.

- у рафинирању минерала и метала, као редукционог средства за гвожђе током прераде минерала.

- У рафинерији нафте за хватање кисеоника и успоравању корозије и као растварач за екстракцију.

- Као антиоксиданс.

- Као алкални неутрализатор у производњи стакла.

- У литијумским батеријама као оксидансу.

Ефекти ОС-а

Студије су показале да ендогене или орган-произведени СО ₂ има благотворно дејство на кардиоваскуларни систем, укључујући регулисање срца функцију и опуштање крвних судова.

Када СО ₂ се производи у телу, он се претвара у његовим дериватима бисулфит хсо ₃ ^{- и} сулфита СО ₃ ^2- , што вршио васо-опуштање ефекат на артерије.

Ендогени СО ₂ смањује хипертензију, спречава развој атеросклерозе и штити срце од оштећења миокарда. Такође има антиоксидативно деловање, инхибира упалу и апоптозу (програмирана ћелијска смрт).

Из тих разлога се сматра да је могућа нова терапија за кардиоваскуларне болести.

Срце може имати користи од СО _{2 који} производи тело. Аутор: ОпенЦлипарт-Вецторс. Извор: Пикабаи.

Ризици

- Изложеност гасовитом СО ₂ може довести до опекотина на очима, кожи, грлу и слузокожи, оштећења бронхијалних цеви и плућа.

- Неке студије наводе да постоји потенцијални ризик од оштећења генетског материјала ћелија сисара и људи.

- Корозивно је. Није запаљиво.

Екотоксичност

Сумпор-диоксид је најчешћи загађивач у атмосфери, посебно у урбаним и индустријским областима.

Његово присуство у атмосфери доприноси такозваној „киселој киши“ штетној за водене организме, рибе, земаљску вегетацију и корозију материјалима које је створио човек.

Споменик оштећен киселом кишом. Нино Барбиери. Извор: Викимедиа Цоммонс.

СО ₂ је токсичан за рибе. Зелене биљке су изузетно осетљиве на атмосферски СО ₂ . Алфалфа, памук, јечам и пшеница оштећени су на ниским нивоима животне средине, док су кромпир, лук и кукуруз много отпорнији.

Ефекти гутања с храном

Иако је безопасан за здраве људе, када се користи у концентрацијама које препоручују овлашћене здравствене агенције, СО ₂ може изазвати астму код осетљивих људи који је узимају с храном.

Осетљиви људи могу да пате од астме, када једете храну са малим количинама СО ₂ . Сурај на Малаиалам Википедиа. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Храна која га обично садржи сушено воће, вештачка безалкохолна пића и алкохолна пића.

Референце

1. Америчка национална медицинска библиотека. (2019). Сумпор-диоксид. Опоравак од пубцхем.нцби.нлм.них.гов.
2. Хуанг, И. и др. (2016). Ендогени сумпор диоксид: нови члан породице гасотрансмитера у кардиоваскуларном систему. Оксид Мед Целл Лонгев. 2016; 2016: 8961951. Опоравак од нцби.нлм.них.гов.
3. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
4. Виндхолз, М. и др. (уредници) (1983). Мерцк индекс. Енциклопедија хемикалија, лекова и биолошких средстава. Десето издање. Мерцк & ЦО., Инц.
5. Пан, Кс. (2011). Сумпорни оксиди: извори, изложеност и утицај на здравље. Здравствени ефекти сумпорних оксида. У Енциклопедији заштите здравља животне средине. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
6. Трицкер, Р. и Трицкер, С. (1999). Загађивачи и контаминанти. Сумпор-диоксид. У еколошким захтевима за електромеханичку и електроничку опрему. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
7. Блеам, В. (2017). Кисело-хемијска база. Сумпорни оксиди. У земљишту и хемији животне средине (друго издање). Опоравак од сциенцедирецт.цом.
8. Фреедман, БЈ (1980). Сумпор диоксид у храни и пићима: његова употреба конзерванса и утицај на астму. Бр Ј Дис комода. 1980; 14 (2): 128-34. Опоравак од нцби.нлм.них.гов.
9. Цраиг, К. (2018). Преглед хемије, употребе пестицида и животне средине сумпор-диоксида, како се користи у Калифорнији. У рецензијама загађења и токсикологије животне средине. Том 246. Опоравак са линка.спрингер.цом.