はじめに
硫黄酸化物
硫黄酸化物は、完全に硫黄原子と酸素原子で構成され、他の元素を含まない無機化合物です。二酸化硫黄 (SO2) と三酸化硫黄 (SO3) は、それぞれ地球の下層大気 (SO3) で見られる 2 つの最も一般的な硫黄酸化物です。
非常に重要な硫黄酸化物
硫黄酸化物にはさまざまな種類がありますが、最も重要なものは次の 2 つです。
二酸化硫黄、SO 2
二酸化硫黄は、地球上や宇宙でも見られる最も一般的な硫黄酸化物の 1 つであり、大量に存在します。無色の気体で、時には有毒です。また、水にも溶けます。このガスの濃度が高いと、生物にさらされると有害になる可能性があります。人間の健康に悪影響を及ぼす可能性があります。
二酸化硫黄の物理的特徴
- 二酸化硫黄は無色の酸性ガスで、刺激性と窒息臭があり、吸入することができます。
- 比較的簡単に液化できます。
- この物質は水に非常に溶けやすく、その水溶液 (H2SO3) は本来酸性の pH を持っています。
- これは強力な還元剤であり、その結果、ハロゲンをハロゲン酸に還元し、酸性の K2Cr2O7 溶液を緑色に変え、
K2Cr2O7+3SO2+H2SO4 → K2SO4+Cr2(SO4)3+H2O
二酸化硫黄にはさまざまな用途があります。
- 二酸化硫黄は、H2SO4 (過酸化水素) の生成に使用されます。
- サトウキビの絞り汁を精製する目的で、砂糖産業で使用されています。
- 燻蒸、殺菌剤、果物の保存剤として使用
- 液体 SO2 は、さまざまな用途で非水溶媒および冷媒として使用されます。
三酸化硫黄、SO3
二酸化硫黄が酸化されると、化合物である三酸化硫黄が形成されることがよくあります。この化合物は、白色の結晶性固体でさまざまな形で発生する可能性がありますが、白色の結晶性固体で最も一般的です。液状の場合は、識別できる色はありません。水に触れると激しく反応する反応性の高い物質です。三酸化硫黄の蒸気形態は、主要な汚染物質であると考えられており、高濃度で存在する場合、酸性雨の構成要素の 1 つです。
プロパティ
- これは、水に溶解して化合物 H2SO4 を形成する酸性酸化物です。その結果、CaO と反応して CaSO4 を形成し、炭酸塩を分解して CO2 を放出します
- クロロスルホン酸 (HOSO2CI) は、HCl と反応すると形成されます。
- その強力な酸化特性により、多くの産業で使用されています。
二酸化炭素
炭素は酸素と結合すると、一酸化炭素 (CO) と二酸化炭素 (CO2) という 2 つの重要なガスを生成します。二酸化炭素は大気の重要な構成要素であり、炭素循環の構成要素でもあります。
二酸化炭素は体の代謝と呼吸によって自然に生成され、光合成プロセス中に植物によって消費されます。産業革命の開始以来、産業活動の増加により二酸化炭素排出量が増加し、それは 100 年以上続いています。
分子軌道に含まれる原子軌道
化学結合は、物理的な結合というよりも、分子の特性に関する分子の解釈に近いものです。量子力学的アプローチの結果に基づいて、炭素と酸素の電子配置を確認することから始めることができます。
C:1s2 2s2 2p2
O:1s2 2s2 2p4
その結果、炭素には 4 つの価電子があり、酸素には 6 つの価電子があります。化学結合は、それぞれ s および p 原子軌道で行うことができます。
一酸化炭素の応用
- 二酸化炭素は、さまざまな目的に使用できる貴重な商品です。触媒にさらされるとメタノールに変換できるため、合成ガスと呼ばれます。合成ガスは、一酸化炭素と水素で構成されています。過去数十年の間に、多くの金属カルボニルが合成されました。
- 二酸化炭素は、さまざまな目的で工業用ガスとしても使用できます。その多くは食品および飲料業界で使用されています。使用方法の例をいくつか紹介します。
- 炭酸飲料の製造 尿素 CO(NH2)2 の製造 温室内の植物の成長を促進する肥料としての製造 ドライアイス消火器の製造、肥料として
窒素酸化物
窒素が酸素と反応すると、多くの窒素酸化物を生成することができます。その酸化物には、+1 から +5 までの範囲の酸化状態があり、大部分は +1 です。
一酸化二窒素、N 2 O
窒素酸化物は、本質的に無色で不燃性の中性特性を持つガス状化合物です。一般的に「笑気ガス」と呼ばれています。硝酸アンモニウムの高温分解により、肥料の製造に使用される酸化二窒素が生成されます。
NH4NO3 →N2O + H2O
一酸化窒素、NO
一酸化炭素は、酸素が消費されるときに形成される無色の気体化合物です。その結合構造には不対電子が含まれており、単電子を持つ二原子分子である異核二原子分子のクラスに属します。希硝酸を銅で還元すると、一酸化窒素が生成されます。
三酸化二窒素、N2O3
三酸化二窒素 (N2O3) は、窒素が酸素と結合したときに形成される酸性の性質を持つ濃い青色の固体です。この化合物は低温でのみ分離できます。つまり、液相と固相の両方で分離できます。温度が上昇するにつれて、平衡は構成ガスの形成を促進し、環境に有益です。三酸化二窒素は、等量の一酸化窒素と二酸化窒素を混合し、混合物を摂氏 21 度 (華氏 6 度) 未満の温度に冷却することによって作られます。
NO + NO2 → N2O3
二酸化窒素、NO2
二酸化窒素は有毒ガスで、色は赤褐色で、特徴的な鋭い刺すような臭いがあります。大気中に存在するため、主要な大気汚染物質です。組成中の窒素の酸化状態が+4であるため、本質的に酸性です。二酸化窒素は、熱の存在下で硝酸鉛などの金属硝酸塩の熱分解によって生成されます。
2Pb(NO3)2→ 2PbO + 4NO2
二窒素、N2O4
無色の固体である四酸化二窒素 (N2O4) は、二酸化窒素と平衡して存在し、二酸化窒素の分解の副産物です。強力な酸化剤であることに加えて、試薬として多くの化合物の合成にも使用されます。
五酸化二窒素、N2O5
N2O5 (五酸化二窒素) は、室温よりわずかに高い温度で昇華する無色の固体です。クロロホルムに溶解すると、ニトロ化の過程で試薬として使用された、不安定で潜在的に危険な酸化剤です。五酸化二窒素は、酸化リン（V）の存在下で硝酸（HNO3）を脱水することによって生成されます
結論
硫黄酸化物は、完全に硫黄原子と酸素原子で構成され、他の元素を含まない無機化合物です。二酸化硫黄 (SO2) と三酸化硫黄 (SO3) は、それぞれ地球の下層大気 (SO3) に見られる 2 つの最も一般的な硫黄酸化物です。炭素は、酸素と結合すると、一酸化炭素 (CO) と二酸化炭素 ( CO2)。炭素酸化物は大気の重要な構成要素であり、炭素循環の構成要素でもあります。窒素が酸素と反応すると、多くの窒素酸化物を生成する可能性があります。その酸化物には、+1 から +5 までの範囲の酸化状態があり、大部分は +1 です。より高い酸化状態の窒素を含む窒素酸化物は、より低い酸化状態の窒素を含む窒素酸化物よりも酸性です。
