硫酸塩と亜硫酸塩の違い|化学

主な違い – 硫酸塩と亜硫酸塩

中性の原子または分子が外部から電子を受け取ると、電子は負に帯電しており、負の電荷を中和するのに十分な正の電荷がないため、負に帯電した種になります。中性に帯電した原子または分子が電子を獲得すると、陰イオンと呼ばれる負に帯電した種になります。硫酸塩と亜硫酸塩はそのような陰イオンです。硫酸塩と亜硫酸塩の主な違いは、硫酸塩は硫黄原子に結合した 4 つの酸素原子で構成されているのに対し、亜硫酸塩は硫黄原子に結合した 3 つの酸素原子で構成されていることです。

対象となる主な分野

1.硫酸塩とは
– 定義、プロパティ、例
2.亜硫酸塩とは
– 定義、プロパティ、例
3.硫酸塩と亜硫酸塩の類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4.硫酸塩と亜硫酸塩の違いは何ですか
– 主な違いの比較

キーワード:陰イオン、酸素、硫酸塩、亜硫酸塩、硫黄

硫酸塩とは

硫酸塩は、周囲の 4 つの酸素原子に結合した硫黄原子から構成される陰イオンです。硫酸陰イオンの電荷は-2です。硫酸塩の分子式はSO₄ .硫酸陰イオンは、硫酸の共役塩基です。硫酸がイオンに解離すると、硫酸アニオンとプロトン (H) が与えられます。

硫黄原子と酸素原子の結合を考えると、2 つの酸素原子は二重結合で結合し、他の 2 つの酸素原子は単結合で結合しています。これは、硫黄原子がその周りに最大 6 つの結合を持つことができるためです。したがって、単結合に結合している酸素原子には 2 つの負電荷が見られます。硫黄原子の酸化状態は+6で、各酸素原子の酸化状態は-2です。しかし、実験的に決定されると、硫黄原子と酸素原子の間の結合長は同じです。これは共鳴と呼ばれる現象によるものです。硫黄原子と酸素原子の軌道が重なっているために、これらの原子の周りの電子は非局在化しています。したがって、硫黄原子と酸素原子の間の結合長は、S-O 単結合と S=O 二重結合の間の長さになります。実際の結合長は 149 pm と判明しています。

図 1:硫酸塩の共鳴

硫酸陰イオンのモル質量は約 96 g/mol です。通常、硫酸陰イオンは水に溶けます。しかし、硫酸カルシウムのような化合物は水に溶けにくい.硫黄原子の周りの形状は四面体であり、硫黄原子の周りの結合は共鳴のために同じであると見なされます。硫黄原子は可能な限り高い酸化状態にあるため、亜硫酸アニオンは酸化を受けることができません。

一般的な硫酸塩の例

バライト (BaSO₄ )
アングルサイト (PbSO₄ )
硬石膏 (CaSO₄ )
石膏 (CaSO₄ .2H₂ O)
エプソマイト (MgSO₄ .7H₂ O)

亜硫酸塩とは

亜硫酸塩は、硫黄原子と酸素原子から構成される陰イオンです。亜硫酸アニオンは、3 つの酸素原子に結合した 1 つの硫黄原子を持っています。亜硫酸陰イオンの電荷は-2です。亜硫酸アニオンでは、1 つの酸素原子が二重結合を介して硫黄原子に結合し、他の 2 つの酸素原子が単結合を介して硫黄原子に結合します。ただし、硫黄原子の周りの結合長は同じであり、結合長の値は S-O 単結合と S=O 二重結合の間です。それは構造の共振によるものです。したがって、すべての結合は同じと見なされます。

図 2:亜硫酸塩の共鳴構造

さらに、亜硫酸陰イオンは硫黄原子に非共有電子対を持っています。亜硫酸塩中の硫黄の酸化状態は+4で、各酸素原子の酸化状態は-2です。亜硫酸陰イオンのモル質量は約 80 g/mol です。亜硫酸塩の硫黄原子の周りの形状は、三角錐形状です。

Na、K、NH₄ の亜硫酸塩水に溶けます。しかし、他のほとんどの亜硫酸塩は水に溶けません。亜硫酸塩の硫黄原子は +4 の酸化状態にあり、+6 の酸化状態まで酸化される可能性があるため、亜硫酸塩は酸化反応を受ける可能性があります。

一般的な亜硫酸塩の例

亜硫酸銅 (CuSO₃ )
亜硫酸亜鉛 (ZnSO₃ )
亜硫酸マグネシウム (MgSO₃ )
亜硫酸カリウム (K2 SO₃ )

硫酸塩と亜硫酸塩の類似点

どちらも負電荷を持つ陰イオンです
陰イオンの全体的な電荷は、両方の陰イオンで -2 です。
どちらの陰イオンも、硫黄原子と、硫黄原子に結合した酸素原子で構成されています。
どちらの陰イオンも化学構造に共鳴を示します
両方の陰イオンの酸素の酸化状態は -2 です。
両方の種の硫黄は還元反応を受ける可能性があります。

硫酸塩と亜硫酸塩の違い

定義

硫酸塩: 硫酸塩は、周囲の 4 つの酸素原子に結合した硫黄原子で構成される陰イオンです。

亜硫酸塩: 亜硫酸塩は、硫黄原子と酸素原子で構成される陰イオンです。

モル質量

硫酸塩: 硫酸塩のモル質量は約 96 g/mol です。

亜硫酸塩: 亜硫酸塩のモル質量は約 80 g/mol です。

溶解度

硫酸塩: ほとんどの硫酸塩は水に溶けます。

亜硫酸塩: ほとんどの亜硫酸塩は水に溶けません。

ジオメトリ

硫酸塩: 硫黄原子の周りの形状は、硫酸塩では四面体です。

亜硫酸塩: 硫黄原子の周りの形状は、亜硫酸塩では三角錐です。

硫黄の酸化状態

硫酸塩: 硫酸塩中の硫黄の酸化状態は +6 です。

亜硫酸塩: 亜硫酸塩中の硫黄の酸化状態は +4 です。

酸化反応

硫酸塩: 硫酸塩は酸化反応を受けません。

亜硫酸塩: 亜硫酸塩は酸化反応を受ける可能性があります。

結論

硫酸塩と亜硫酸塩にはいくつかの類似点と相違点があります。ただし、これらの種は両方とも、実験室の慣行や産業で一般的に使用されています。硫酸塩と亜硫酸塩の主な違いは、硫酸塩は硫黄原子に結合した 4 つの酸素原子で構成されるのに対し、亜硫酸塩は硫黄原子に結合した 3 つの酸素原子で構成されることです。