Сера
Уже при очень малых концентрациях диоксид серы создаёт неприятный вкус во рту и раздражает слизистые оболочки. Вдыхание воздуха, содержащего более 0,2 % SO2, вызывает хрипоту, одышку и быструю потерю сознания. Чувствительность отдельных людей к сернистому газу весьма различна, причём по мере привыкания к нему она заметно понижается. Хроническое отравление сернистым газом ведёт к потере аппетита, запорам и воспалению дыхательных путей. Максимально допустимой концентрацией SO2 в воздухе производственных помещений считается 0,01 мг/л. Содержащие SO2 баллоны должны иметь чёрную окраску с белой надписью “Сернистый ангидрид” и жёлтой чертой под ней.
Интересно отношение к диоксиду серы растительных организмов. Очень малое содержание его в воздухе (порядка 0,1 мг/м3), по-видимому, необходимо для нормального развития растений, тогда как более высокие концентрации оказываются очень вредными. Отдельные растения обладают разной чувствительностью по отношению к SO2. Так, из деревьев она наибольшая у ели и сосны, наименьшая — у берёзы и дуба. Из цветов особенно чувствительны к SO2 розы.
Помимо громадных количеств SO2, используемых для выработки серной кислоты, газ этот находит непосредственное применение в бумажном и текстильном производствах, при консервировании плодов и ягод, для предохранения вин от скисания (оптимальное содержание SO2 около 20 мг/л), дезинфекции помещений и т. д. Получают его для всех этих целей чаще всего сжиганием серы. Последняя загорается на воздухе около 300 °С.
Дезинфекция жилищ сернистым газом практиковалась ещё очень давно. Любопытно даваемое этому объяснение, которое приводит в своей книге Плиний: “Сера применяется для очищения жилищ, так как многие держатся мнения, что запах и горение серы могут предохранить от всяких чародейств и прогнать всякую нечистую силу”.
Давление диоксида серы над её водным раствором очень значительно, и содержание в нём недиссоциированных молекул H2SO3, по-видимому, невелико (для отношения [H2SO3]/[SO2] даётся значение 5·10-2). Путём охлаждения концентрированного раствора может быть выделен кристаллогидрат SO2·7H2O (т. пл. 12 °С), имеющий характер аддукта. При нагревании SO2 с водой до 150 °С в запаянной трубке происходит дисмутация по схеме:
3 SO2 + 2 H2O = 2 H2SO4 + S
Сернистая кислота характеризуется константами диссоциации К1 = 2·10-2 и К2 = 6·10-8. Для неё считают возможным существование двух структур:
и 
.
Какова структура самой кислоты, пока не ясно. Большинству её солей отвечает, по-видимому, первая из них, солям некоторых малоактивных металлов — вторая. Последняя вероятна также для кислых солей. Органические производные известны для обеих форм сернистой кислоты. Ион SO32- имеет структуру треугольной пирамиды с атомом S в вершине [d(SO) = 153 пм, ÐOSO = 105°].
Соли H2SO3 обычно получают взаимодействием SO2 с гидроксидами или карбонатами металлов в водной среде. Наибольшее практическое значение из них имеет известный только в растворе бисульфит кальция Ca(HSO3)2, который под названием “сульфитного щёлока” потребляется целлюлозной промышленностью для извлечения из древесины лигнина.
При кристаллизации раствора бисульфита натрия происходит отщепление воды по схеме:
2 NaHSO3 = H2O + Na2S2O5
с образованием натриевой соли неизвестной в свободном состоянии пиросернистой кислоты H2S2O5. Удобнее получать пиросульфит натрия сухим путём по реакции:
2 SO2 + 2 NaHCO3 = Na2S2O5 + 2 CO2 + H2O
Разложение его начинается уже при 100 °С и идёт в основном по схеме:
Na2S2O5 = Na2SO3 + SO2
Пиросульфит натрия находит применение в качестве консерванта влажного зерна и винограда. Аналогичная соль калия K2S2O5 может быть получена в виде твёрдых, бесцветных и лишь медленно растворяющихся в воде кристаллов путём насыщения сернистым газом раствора KHSO3. Под названием “метабисульфита” калия она применяется в фотографии и при крашении тканей. В её водных растворах имеет место равновесие
S2O52– + H2O Û 2 HSO3–
c приблизительно равной концентрацией обоих ионов. Для калия, рубидия и цезия в твердом состоянии были получены не только пиросульфиты, но и бисульфиты.
При прокаливании сульфиты наиболее активных металлов разлагаются при температуре около 600 °С с образованием соответствующих солей серной и сероводородной кислот, например:
4 К2SO3 = 3 К2SO4 + К2S
Процесс этот аналогичен образованию перхлоратов и хлоридов при накаливании хлоратов.
Из процессов, не сопровождающихся изменением валентности серы практическое значение имеют реакции присоединения SO2, Н2SО3 и ее солей к некоторым органическим веществам. В частности, это относится ко многим красителям, причем образующиеся продукты присоединения большей частью либо бесцветны, либо слабоокрашены. На этом основано применение SО2 (обычно в растворе) для беления шерсти, шелка, соломы и т. п., т. е. таких материалов, которые не выдерживают отбелки при помощи сильных окислителей.
Смотрите также
Познавательная викторина по химии Угадай химический элемент
...
Основные типы химической связи
Вам известно, что атомы могут соединяться друг с
другом с образованием как простых, так и сложных веществ. При этом образуются
различного типа химические связи: ионная, ковалентная (неполярн ...