stringtranslate.com

Дитионит натрия

Дитионит натрия (также известный как гидросульфит натрия ) — белый кристаллический порошок с сернистым запахом. Хотя он стабилен в сухом воздухе, он разлагается в горячей воде и в кислых растворах .

Структура

Упаковка ионов дитионита натрия в кристалле, показывающая геометрию дианиона в виде козла. Цветовой код: красный = O, желтый = S.

Структура была исследована с помощью Рамановской спектроскопии и рентгеновской кристаллографии . Дитионитовый дианион имеет C
2 симметрия , с почти затменной с торсионным углом OSSO 16°. В дигидратированной форме ( Na
2С
2О
4·2H
2O ), анион дитионита имеет торсионный угол OSSO 56°. [1]

Слабая связь SS обозначается расстоянием SS 239 пм, что удлинено примерно на 30 пм относительно типичной связи SS. [2] Поскольку эта связь хрупкая, анион дитионита диссоциирует в растворе на радикалы [SO 2 ] − , что было подтверждено спектроскопией ЭПР . Также наблюдается, что 35 S подвергается быстрому обмену между S 2 O 4 2− и SO 2 в нейтральном или кислом растворе, что согласуется со слабой связью SS в анионе. [3]

Подготовка

Дитионит натрия производится промышленным способом путем восстановления диоксида серы . В 1990 году было произведено около 300 000 тонн. [4] Процесс с использованием цинкового порошка состоит из двух этапов:

2SO2 + Zn → ZnS2O4 ​​
ZnS 2 O 4 + 2  NaOH → Na 2 S 2 O 4 + Zn(OH) 2

Метод борогидрида натрия подчиняется следующей стехиометрии:

NaBH 4 + 8  NaOH + 8  SO 2 → 4  Na 2 S 2 O 4 + NaBO 2 + 6  H 2 O

Каждый эквивалент H − восстанавливает два эквивалента диоксида серы. Формиат также использовался в качестве восстановителя.

Свойства и реакции

Гидролиз

Дитионит натрия стабилен в сухом виде, но его водные растворы портятся из-за следующей реакции:

2 S 2 O 4 2− + H 2 O → S 2 O 3 2− + 2 HSO 3 −

Такое поведение согласуется с нестабильностью дитионовой кислоты . Таким образом, растворы дитионита натрия не могут храниться в течение длительного периода времени. [3]

Безводный дитионит натрия разлагается на сульфат натрия и диоксид серы при температуре выше 90 °C на воздухе. При отсутствии воздуха он быстро разлагается при температуре выше 150 °C на сульфит натрия , тиосульфат натрия , диоксид серы и следовые количества серы.

Окислительно-восстановительные реакции

Дитионит натрия является восстановителем. При pH 7 потенциал составляет -0,66 В по сравнению с обычным водородным электродом . Окислительно-восстановительный процесс происходит с образованием бисульфита: [5]

S 2 O 4 2- + 2 H 2 O → 2 HSO 3 − + 2 e − + 2 H +

Дитионит натрия реагирует с кислородом:

Na 2 S 2 O 4 + O 2 + H 2 O → NaHSO 4 + NaHSO 3

Эти реакции демонстрируют сложные равновесия, зависящие от pH, с участием бисульфита, тиосульфата и диоксида серы.

С органическими карбонилами

В присутствии альдегидов дитионит натрия реагирует либо с образованием α-гидроксисульфинатов при комнатной температуре, либо с восстановлением альдегида до соответствующего спирта при температуре выше 85 °C. [6] [7] Некоторые кетоны также восстанавливаются в аналогичных условиях.

Использует

Промышленность

Дитионит натрия используется как водорастворимый восстановитель в некоторых промышленных процессах окрашивания. В случае серных красителей и кубовых красителей , в противном случае нерастворимый в воде краситель может быть восстановлен до его водорастворимой лейкосоли щелочного металла . Иногда таким образом обрабатывают краситель индиго . [8]

Для домашнего и любительского использования

Дитионит натрия также может использоваться для обработки воды, кондиционеров для аквариумной воды, очистки газа, чистки и демонтажа. Помимо текстильной промышленности, это соединение используется в отраслях, связанных с кожей, продуктами питания, полимерами, фотографией и многими другими, часто в качестве обесцвечивающего агента. Он даже используется в быту в качестве обесцвечивающего агента для белого белья, когда оно случайно испачкалось окрашенным предметом, попавшим в цикл стирки при высокой температуре. Обычно он доступен в 5-граммовых пакетиках, называемых гидросульфитом по устаревшему названию соли.

Это активный ингредиент в «Iron Out Rust Stain Remover», коммерческом продукте от ржавчины. [9]

Лаборатория

Дитионит натрия часто используется в физиологических экспериментах как средство снижения окислительно- восстановительного потенциала растворов (E o' -0,66 В против SHE при pH 7). [10] Феррицианид калия обычно используется в качестве окислителя в таких экспериментах (E o' ~ 0,436 В при pH 7). Кроме того, дитионит натрия часто используется в экспериментах по химии почв для определения количества железа , которое не включено в первичные силикатные минералы . Следовательно, железо, извлеченное дитионитом натрия, также называют «свободным железом».

Водные растворы дитионита натрия когда-то использовались для получения « раствора Физера » для удаления кислорода из газового потока. [11] Пиритион можно получить в двухстадийном синтезе из 2-бромпиридина путем окисления до N -оксида подходящей надкислотой с последующим замещением с использованием дитионита натрия для введения тиоловой функциональной группы . [12]

Фотография

Используется в проявителе Kodak Fogging, FD-70. Используется на втором этапе обработки черно-белых позитивных изображений для изготовления слайдов. Является частью Kodak Direct Positive Film Developing Outfit . [13]

Безопасность

Широкое применение дитионита натрия отчасти объясняется его низкой токсичностью: LD 50 составляет 2,5 г/кг (крысы, перорально). [4]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Weinrach, JB; Meyer, DR; Guy, JT; Michalski, PE; Carter, KL; Grubisha, DS; Bennett, DW (1992). «Структурное исследование дитионита натрия и его эфемерного дигидрата: новая конформация для иона дитионита». Журнал кристаллографических и спектроскопических исследований . 22 (3): 291–301. doi :10.1007/BF01199531. S2CID  97124638.
  2. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  3. ^ ab Catherine E. Housecroft; Alan G. Sharpe (2008). "Глава 16: Элементы группы 16". Неорганическая химия, 3-е издание . Pearson. стр. 520. ISBN 978-0-13-175553-6.
  4. ^ ab Хосе Хименес Барбера; Адольф Мецгер; Манфред Вольф (15 июня 2000 г.). "Сульфиты, тиосульфаты и дитиониты". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Онлайновая библиотека Wiley. doi :10.1002/14356007.a25_477. ISBN 978-3527306732.
  5. ^ Mayhew, SG (2008). «Окислительно-восстановительный потенциал дитионита и SO−2 из равновесных реакций с флаводоксинами, метилвиологеном и водородом плюс гидрогеназой». European Journal of Biochemistry . 85 (2): 535–547. doi : 10.1111/j.1432-1033.1978.tb12269.x . PMID  648533.
  6. ^ Журнал органической химии, 1980, 45 (21), стр. 4126–4129, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jo01309a011
  7. ^ "Системные фунгициды на основе сульфоксилата альдегида". google.com . Архивировано из оригинала 27 апреля 2018 г. Получено 27 апреля 2018 г.
  8. ^ Божич, Мойца; Кокол, Ваня (2008). «Экологические альтернативы процессам восстановления и окисления при крашении кубовыми и сернистыми красителями». Красители и пигменты . 76 (2): 299–309. doi :10.1016/j.dyepig.2006.05.041.
  9. ^ «Лучшие средства для удаления ржавчины и восстановления любой поверхности». 23 марта 2023 г.
  10. ^ MAYHEW, Stephen G. (1978). «Окислительно-восстановительный потенциал дитионита и SO-2 из равновесных реакций с флаводоксинами, метилвиологеном и водородом плюс гидрогеназой». European Journal of Biochemistry . 85 (2): 535–547. doi : 10.1111/j.1432-1033.1978.tb12269.x . ISSN  0014-2956. PMID  648533.
  11. ^ Кеннет Л. Уильямсон "Восстановление индиго: гидросульфит натрия как восстановитель" J. Chem. Educ., 1989, том 66, стр. 359. doi :10.1021/ed066p359.2
  12. ^ Найт, Дэвид В.; Хартунг, Йенс (15 сентября 2006 г.). "1-Гидроксипиридин-2(1H)-тион". 1-Гидроксипиридин-2(1 H )-тион . Энциклопедия реагентов для органического синтеза . John Wiley & Sons . doi :10.1002/047084289X.rh067.pub2. ISBN 978-0471936237.
  13. ^ "Kodak Direct Positive Film 5246" (PDF) . 125px.com . Kodak . Получено 6 ноября 2019 г. .

Внешние ссылки

  1. ^ "Дитионит натрия - ipcs inchem" (PDF) . www.inchem.org . Берлин, Германия. 2004. Архивировано из оригинала (PDF) 17 апреля 2018 г. . Получено 15 июня 2018 г. .