ガスは、自然界で起こるさまざまな化学的相互作用において重要な役割を果たしています。地球の大気はさまざまなガスの混合物であり、地球上の生命が存在するために重要な役割を果たしています。
大気中に存在するガスの 1 つに二酸化硫黄があります。二酸化硫黄は、さまざまな実験室での実験で使用され、多くの化学反応の出発点および促進剤です。
二酸化硫黄の調製は、重要な他の化学物質や材料の合成に役立つため、非常に重要です。二酸化硫黄は、製紙、食品、金属、繊維などの産業でも不可欠な要素です。
二酸化硫黄とは?
化学的には、二酸化硫黄は硫黄が酸素と形成する 2 つの酸化物の 1 つであり、もう 1 つは三酸化硫黄です。
二酸化硫黄は無色のガスで、非常に刺激臭があり、窒息感や窒息感を引き起こす可能性があります。二酸化硫黄を直接吸入すると危険であり、これにさらされると粘膜が腐食し、目を損傷する可能性があります.
二酸化硫黄の自然発生源には、火山噴火が含まれます。しかし、大気中の二酸化硫黄のほとんどは、銅の採掘や化石燃料の燃焼などの人間活動によって生成されます。
危険な性質を持っていても、二酸化硫黄は製紙、食品、金属産業で幅広い用途があります。二酸化硫黄は、食品業界で防腐剤および抗酸化剤としてよく使用されます。
二酸化硫黄の構造には、中央の硫黄原子と、それぞれ硫黄原子の片側にある 2 つの酸素原子が含まれています。硫黄は 3 つの結合を形成します。そのうちの 2 つは 1 つの酸素原子と結合し、もう 1 つは他の酸素原子と結合します。これは、中央の硫黄原子が正電荷を持ち、2 つの酸素のうちの 1 つが負電荷を持つことを意味します。
硫黄分子は V 字型に曲がっており、2 つの硫黄酸素結合の間の結合角は 119 度です。二酸化硫黄分子の結合次数は 1.5 です。二酸化硫黄は 2 つの共鳴構造を形成し、形式的な負電荷が 2 つの酸素原子の間で交互に現れます。
二酸化硫黄の調製
二酸化硫黄の調製は、多くの場合、酸素の存在下で純粋な硫黄を燃焼させて酸化物を形成することによって行われます。
しかし、自然界で純粋な硫黄を見つけることは非常にまれです。そのため、硫化鉱を焙焼したり、銅の削りくずを使用して二酸化硫黄を生成したりするなど、他の経済的な方法を使用しています。
これらの二酸化硫黄の調製方法のそれぞれについて詳しく見ていきましょう.
空気中の硫黄の燃焼
酸素の存在下で空気中の物質を燃焼させると、その酸化物が形成されます。このプロセスが燃焼です。同様に、酸素の存在下で硫黄を燃焼させると、二酸化硫黄が形成されます。
この反応が、自動車のエンジンで化石燃料を燃やすと二酸化硫黄が生成される理由です。
反応を次のように与えることができます
S + O2 + 熱 → SO2
金属硫化物の焙煎
硫黄の反応性により、多くの金属鉱石が硫化物の形で形成されます。つまり、鉱石を精製して硫黄を抽出する必要があります。金属硫化物を焙煎することで精製を行うことができます。
焙煎は、過剰な空気の存在下で鉱石を加熱することを含みます。それらに存在する硫黄が酸化物を形成し、ガスの形で放出されます。
硫化亜鉛 (亜鉛の硫化鉱) を焙焼する反応は次のとおりです。
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 3SO2
実験方法
実験室では、銅の削りくずと濃硫酸またはH2SO4を使用して二酸化硫黄を調製します。
このプロセスでは、銅の削りくずをアザミのフラスコに入れ、フラスコ内の濃硫酸で満たされた漏斗に配送チューブを追加します。次に、フラスコの下にバーナーを置き、空のフラスコにつながる別のチューブを、銅の削りくずが入ったアザミのフラスコに追加します。
濃硫酸を加えながら銅屑を加熱します。副産物として二酸化硫黄を放出する反応が起こります。二酸化硫黄は、上向きの空気の置換によって空のチューブを通過することによって収集されます。
二酸化硫黄を脱水する必要がある場合は、脱水剤である濃硫酸に通す必要があります。
反応は以下の通りです。
Cu + 2H2SO4 → CuO + 2H2O + SO2
二酸化硫黄の化学的性質
二酸化硫黄は弱酸性の性質を持ち、亜硫酸と呼ばれる弱酸を作るために使用されます。二酸化硫黄は、多くの反応で還元剤としても機能し、酸化されて硫酸になります。 H2S、HI、およびその他の強力な還元剤の存在下では、SO2 は酸化剤として機能し、それ自体が硫黄に還元されるか、硫化物を形成します。 SO2 も漂白剤として使用します。二酸化硫黄の漂白作用は一時的で可逆的です.
結論
二酸化硫黄は無色の有害なガスで、非常に刺激臭があり、窒息感や窒息感を引き起こす可能性があります。このガスに直接さらされると、目や内臓に損傷を与える可能性があります。
二酸化硫黄は、多くの化学反応を開始および促進するため、重要な化学物質です。いくつかの産業用途があります。二酸化硫黄の調製は、重要な他の化学物質や材料の合成に役立つため、非常に重要です。
二酸化硫黄の調製には 3 つの方法があります。これらの技術には、空気の存在下での硫黄の燃焼、金属硫化物の焙煎、濃硫酸での銅の削りくずの加熱が含まれます。
