Оксид сірки (IV)

Цей термін має також інші значення див. оксид сірки . оксид сірки систематичне
найменування Оксид сірки (IV) Хім. формула SO2 стан безбарвний газ молярна маса 64,054 г / моль щільність 0,002927 г / см³ енергія іонізації 12,3 ± 0,1 еВ [1] Т. плав. -75,5 ° C Т. кип. -10,01 ° C ентальпія освіти -296,90 кДж / моль Тиск пара 3,2 ± 0,1 атм [1] розчинність в воді 11,5 г / 100 мл Реєстр. номер CAS [7446-09-5] PubChem 1119 Реєстр. номер EINECS 231-195-2 SMILES InChI Кодекс Аліментаріус E220 RTECS WS4550000 ChEBI 18422 , 45789 , 45819 і 8992 ChemSpider +1087 токсичність Наводяться дані для стандартних умов (25 ° C, 100 кПа) , Якщо не вказано іншого.

Оксид сірки (IV) (діоксид сірки , Двоокис сірки, сірчистий газ, сірчистий ангідрид) - з'єднання сірки з киснем складу S O 2. У нормальних умовах являє собою безбарвний газ з характерним різким запахом (запах загорающейся сірники ). Токсичний. Під тиском скраплюється при кімнатній температурі. Розчиняється у воді з утворенням нестійкої сірчистої кислоти ; розчинність 11,5 г / 100 г води при 20 ° C, знижується зі зростанням температури. Розчиняється також в етанолі і сірчаної кислоти . Один з основних компонентів вулканічних газів .

Промисловий спосіб отримання - спалювання сірки або випал сульфідів , переважно - піриту :

2 F e S 2 + 5 O 2 → 2 F e O + 4 S O 2. {\ Displaystyle {\ mathsf {2FeS_ {2} + 5O_ {2} \ rightarrow 2FeO + 4SO_ {2}}}.}

У лабораторних умовах і в природі SO2 одержують впливом сильних кислот на сульфіти і гідросульфіти. Утвориться сірчиста кислота H2SO3 відразу розкладається на SO2 і H2O:

N a 2 SO 3 + H 2 SO 4 → N a 2 SO 4 + H 2 SO 3, {\ displaystyle {\ mathsf {Na_ {2} SO_ {3} + H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow Na_ { 2} SO_ {4} + H_ {2} SO_ {3}}}} H 2 S O 3 → H 2 O + S O 2 ↑. {\ Displaystyle {\ mathsf {H_ {2} SO_ {3} \ rightarrow H_ {2} O + SO_ {2} \ uparrow}}.}

Відноситься до кислотних оксидів . Розчиняється у воді з утворенням сірчистої кислоти (при звичайних умовах реакція оборотна):

S O 2 + H 2 O ⇄ H 2 S O 3. {\ Displaystyle {\ mathsf {SO_ {2} + H_ {2} O \ rightleftarrows H_ {2} SO_ {3}}}.}

З лугами утворює сульфіти:

2 N a O H + S O 2 → N a 2 S O 3 + H 2 O. {\ Displaystyle {\ mathsf {2NaOH + SO_ {2} \ rightarrow Na_ {2} SO_ {3} + H_ {2} O}}.}

Хімічна активність SO2 досить велика. Найбільш яскраво виражені відновні властивості SO2, ступінь окислення сірки в таких реакціях підвищується:

SO 2 + B r 2 + 2 H 2 O → H 2 SO 4 + 2 HB r, {\ displaystyle {\ mathsf {SO_ {2} + Br_ {2} + 2H_ {2} O \ rightarrow H_ {2} SO_ {4} + 2HBr}},} SO 2 + I 2 + 2 H 2 O → H 2 SO 4 + 2 HI, {\ displaystyle {\ mathsf {SO_ {2} + I_ {2} + 2H_ {2} O \ rightarrow H_ {2} SO_ {4 } + 2HI}},} 2 SO 2 + O 2 → P t 450 o C 2 SO 3, {\ displaystyle {\ mathsf {2SO_ {2} + O_ {2} {\ xrightarrow [{Pt}] {450 ^ {o} C}} 2SO_ {3}}}} 5 SO 2 + 2 KM n O 4 + 2 H 2 O → 2 H 2 SO 4 + 2 M n SO 4 + K 2 SO 4, {\ displaystyle {\ mathsf {5SO_ {2} + 2KMnO_ {4} + 2H_ {2} O \ rightarrow 2H_ {2} SO_ {4} + 2MnSO_ {4} + K_ {2} SO_ {4}}}} F e 2 (S O 4) 3 + S O 2 + 2 H 2 O → 2 F e S O 4 + 2 H 2 S O 4. {\ Displaystyle {\ mathsf {Fe_ {2} (SO_ {4}) _ {3} + SO_ {2} + 2H_ {2} O \ rightarrow 2FeSO_ {4} + 2H_ {2} SO_ {4}}}. }

Передостання реакція є якісною реакцією на сульфіт-іон SO32- і на SO2 (знебарвлення фіолетового розчину).

У присутності сильних відновників SO2 здатний виявляти окисні властивості . Наприклад, для вилучення сірки з газів, що відходять металургійної промисловості використовують відновлення SO2 оксидом вуглецю (II) :

S O 2 + 2 C O → 2 C O 2 + S. {\ Displaystyle {\ mathsf {SO_ {2} + 2CO \ rightarrow 2CO_ {2} + S}}.}

Або для отримання фосфорноватистой кислоти:

P H 3 + S O 2 → H P (O H) 2 + S. {\ Displaystyle {\ mathsf {PH_ {3} + SO_ {2} \ rightarrow HP (OH) _ {2} + S}}.}

Велика частина оксиду сірки (IV) використовується для виробництва сірчаної кислоти. Використовується також у виноробстві як консервант ( харчова добавка E220 ). Так як цей газ вбиває мікроорганізми, їм обкурюють овочесховища і склади. Оксид сірки (IV) використовується для відбілювання соломи, шовку і вовни, тобто матеріалів, які не можна вибілювати хлором . Застосовується він також і в якості розчинника в лабораторіях. При такому його застосуванні слід пам'ятати про можливий зміст в SO2 домішок у вигляді SO3 , H2O, і, як наслідок присутності води, H2SO4 і H2SO3 . Їх видаляють пропусканням через розчинник концентрованої H2SO4; це краще робити під вакуумом або в інший закритої апаратурі [2] . Оксид сірки (IV) застосовується також для отримання різних солей сірчистої кислоти.

SO2 дуже токсичний. симптоми при отруєнні сірчистим газом - нежить , кашель , захриплість , Сильне першіння в горлі і своєрідний присмак. При вдиханні сірчистого газу більш високої концентрації - задуха , Розлад мови, утруднення ковтання, блювота , Можливий гострий набряк легенів .

При короткочасному вдиханні робить сильний подразнюючу дію, викликає кашель і першіння в горлі.

• ГДК (Гранично допустима концентрація):
  • в атмосферному повітрі максимально-разова - 0,5 мг / м³, середньодобова - 0,05 мг / м³;
  • в приміщенні (робоча зона) - 10 мг / м³

Цікаво, що чутливість по відношенню до SO2 дуже різна у окремих людей, тварин і рослин. Так, серед рослин найбільш стійкі по відношенню до сірчистого газу береза і дуб , Найменш - троянда , сосна і ялина .

роль ендогенного сірчистого газу в фізіології організму ссавців ще остаточно не з'ясована. [3] Сірчистий газ блокує нервові імпульси від рецепторів розтягування легких і усуває рефлекс, що виникає у відповідь на перерозтягнення легень, стимулюючи тим самим більш глибоке дихання.

Показано, що ендогенний сірчистий газ відіграє роль у запобіганні пошкодження легенів, зменшує утворення вільних радикалів, оксидативний стрес і запалення в легеневої тканини, в той час як експериментальне пошкодження легенів, викликаного олеїнової кислотою , Супроводжується, навпаки, зменшенням утворення сірчистого газу і активності опосередковуваних їм внутрішньоклітинних шляхів і підвищенням утворення вільних радикалів і рівня оксидативного стресу. Що ще більш важливо, блокада ферменту, що сприяє утворенню ендогенного сірчистого газу, в експерименті сприяла посиленню пошкодження легенів, оксидативного стресу та запалення та активації апоптозу клітин легеневої тканини. І навпаки, збагачення організму піддослідних тварин серосодержащими сполуками, такими, як глютатион і ацетилцистеин , Службовцями джерелами ендогенного сірчистого газу, призводило не тільки до підвищення вмісту ендогенного сірчистого газу, але і до зменшення утворення вільних радикалів, оксидативного стресу, запалення та апоптозу клітин легеневої тканини. [4]

Вважають, що ендогенний сірчистий газ відіграє важливу фізіологічну роль в регуляції функцій серцево-судинної системи, а порушення в його метаболізмі можуть відігравати важливу роль у розвитку таких патологічних станів, як легенева гіпертензія, гіпертонічна хвороба, атеросклероз судин, ішемічна хвороба серця , Ішемія-реперфузія і ін. [5]

Показано, що у дітей з вродженими вадами серця і легеневу гіпертензію підвищений рівень гомоцистеїну (Шкідливого токсичного метаболіту цистеїну ) І знижений рівень ендогенного сірчистого газу, причому ступінь підвищення рівня гомоцистеїну і ступінь зниження вироблення ендогенного сірчистого газу корелювала зі ступенем вираженості легеневої гіпертензії. Запропоновано використовувати гомоцистеїн як маркер ступеня тяжкості стану цих хворих і зазначено, що метаболізм ендогенного сірчистого газу може бути важливою терапевтичною мішенню у цих хворих. [6]

Також показано, що ендогенний сірчистий газ знижує активність клітин гладких м'язів ендотелію судин, пригнічуючи активність MAPK-сигнального шляху і одночасно активуючи аденілатціклазную шлях і протеїн A . [7] А проліферація гладком'язових клітин стінок судин вважається одним з механізмів гіпертензивного ремоделювання судин і важливою ланкою патогенезу артеріальної гіпертензії, а також відіграє роль у розвитку стенозу (звуження просвіту) судин, предрасполагающего до розвитку в них атеросклеротичних бляшок.

Ендогенний сірчистий газ надає ендотелій-залежне вазодилатуючу дію в низьких концентраціях, а в більш високих концентраціях стає ендотелій-незалежним вазодилятатором, а також надає негативну інотропну дію на міокард (Знижує скоротливу функцію і серцевий викид, сприяючи зниженню артеріального тиску). Цей вазодилатаційний ефект сірчистого газу опосередковується через АТФ-чутливі кальцієві канали і кальцієві канали L-типу ( «дигідропіридинові»). У патофізіологічних умовах ендогенний сірчистий газ має протизапальну дію і підвищує антиоксидантний резерв крові і тканин, наприклад при експериментальній легеневої гіпертензії у щурів. Ендогенний сірчистий газ також знижує підвищений артеріальний тиск і гальмує гіпертензивну ремоделирование судин у щурів в експериментальних моделях гіпертонічної хвороби і легеневої гіпертензії. Останні (на 2015 рік) дослідження показують також, що ендогенний сірчистий газ залучений в регуляцію ліпідного метаболізму і в процеси ішемії-реперфузії. [8]

Ендогенний сірчистий газ також зменшує пошкодження міокарда, викликане експериментальної гиперстимуляцией адренорецепторів изопротеренолом, і підвищує антиоксидантний резерв міокарда. [9]

Через освіти в великих кількостях в якості відходів діоксид сірки є одним з основних газів, що забруднюють атмосферу.

Найбільшу небезпеку становить собою забруднення сполуками сірки, які викидаються в атмосферу при спалюванні вугільного палива, нафти і природного газу, а також при виплавці металів і виробництві сірчаної кислоти.

Антропогенне забруднення сіркою в два рази перевершує природне [10] [11] . сірчаний ангідрид утворюється при поступовому окисленні сірчистого ангідриду киснем повітря за участю світла. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль сірчаної кислоти в повітрі, розчин в дощовій воді (в хмарах). Випадаючи з опадами, вона підкисляє ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів, приховано гнітюче впливає на здоров'я людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств частіше відзначається при низької хмарності й високої вологості повітря. Рослини близько таких підприємств зазвичай бувають густо усіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти, що доводить присутність її в навколишнє середовище в істотних кількостях. Пирометаллургические підприємства кольорової металургії та чорної металургії, а також ТЕЦ щорічно викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду. Необхідно відзначити також, що діоксид сірки має максимум в спектрі поглинання світла в ультрафіолетовій області (190-220 нм), що збігається з максимумом в спектрі поглинання озону. Це властивість діоксиду сірки дозволяє стверджувати, що наявність цього газу в атмосфері має також позитивний ефект, запобігаючи виникненню і розвитку онкологічних захворювань шкіри людини. Діоксид сірки в атмосфері Землі суттєво послаблює вплив парникових газів (діоксид вуглецю, метан) на зростання температури атмосфери [12] . Найбільших концентрацій сірчистий газ досягає в північній півкулі, особливо над територією США, Європи, Китаю, європейської частини Росії і України. У південній півкулі зміст його значно нижче [13] .

1. ↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0575.html
2. ↑ Гордон А., Форд Р. Супутник хіміка / Пер. на рос. Е. Л. Розенберга, С. І. Коппель. - М.: Мир, 1976. - 544 с.
3. ↑ Liu, D .; Jin, H; Tang, C; Du, J (2010). "Sulfur dioxide: a novel gaseous signal in the regulation of cardiovascular functions" . Mini-Reviews in Medicinal Chemistry. 10 (11): 1039-1045. PMID 20540708 . Статичний з оригіналу 2013-04-26.
4. ↑ Chen S, Zheng S, Liu Z, Tang C, Zhao B, Du J, Jin H. Endogenous sulfur dioxide protects against oleic acid-induced acute lung injury in association with inhibition of oxidative stress in rats. // Lab Invest .. - Feb 2015. - Т. 95, вип. 95 (2), № 2. - С. 142-156. - DOI : 10.1038 / labinvest.2014.147 . - PMID 25581610 .
5. ↑ Tian H. Advances in the study on endogenous sulfur dioxide in the cardiovascular system. // Chin Med J. - Nov 2014. - Т. 127, вип. 127 (21), № 21. - С. 3803-3807. - PMID 25382339 .
6. ↑ Yang R, Yang Y, Dong X, Wu X, Wei Y. Correlation between endogenous sulfur dioxide and homocysteine in children with pulmonary arterial hypertension associated with congenital heart disease (chinese) // Zhonghua Er Ke Za Zhi. - Aug 2014. - Т. 52, вип. 52 (8), № 8. - С. 625-629. - PMID 25224243 .
7. ↑ Liu D, Huang Y, Bu D, Liu AD, Holmberg L, Jia Y, Tang C, Du J, Jin H. Sulfur dioxide inhibits vascular smooth muscle cell proliferation via suppressing the Erk / MAP kinase pathway mediated by cAMP / PKA signaling. // Cell Death Dis .. - May 2014. - Т. 5, вип. 5 (5), № 5. - С. e1251. - DOI : 10.1038 / cddis.2014.229. . - PMID 24853429 .
8. ↑ Wang XB, Jin HF, Tang CS, Du JB. The biological effect of endogenous sulfur dioxide in the cardiovascular system. // Eur J Pharmacol .. - 16 Nov 2011. - Т. 670, вип. 670 (1), № 1. - DOI : 10.1016 / j.ejphar.2011.08.031 . - PMID 21925165 .
9. ↑ Liang Y, Liu D, Ochs T, Tang C, Chen S, Zhang S, Geng B, Jin H, Du J. Endogenous sulfur dioxide protects against isoproterenol-induced myocardial injury and increases myocardial antioxidant capacity in rats . // Lab Invest .. - Jan 2011. - Т. 91, вип. 91 (1), № 1. - С. 12-23. - DOI : 10.1038 / labinvest.2010.156 . - PMID 20733562 .
10. ↑ Сірчаний ангідрид, його вплив на навколишнє середовище (неопр.). Дата звернення 21 листопада 2013.
11. ↑ Основи розрахунку нормативів пдв (неопр.). Дата звернення 21 листопада 2013.
12. ↑ Проблеми забруднення атмосфери. Парниковий ефект. (неопр.). Дата звернення 21 листопада 2013.
13. ↑ екологічні кризи (неопр.). Дата звернення 21 листопада 2013.

• Ахметов Н. С. Загальна та неорганічна хімія. - М.: Вища школа, 2001..
• Карапетьянц М. Х. , Дракин С. І. Загальна та неорганічна хімія. - М.: Хімія, 1994.