Kwasy tlenowe siarki i selenu wzory, właściwości
Kwasy tlenowe siarki i selenu nazywane są kwasami siarkowymi i selenowymi. Powstają one z tlenków siarki i selenu na stopniach utlenienia +IV i +VI, w reakcji z wodą według równania 1.
\(EO_x + H_2O \rightarrow H_2EO_x \)(1)
Kwasy tlenowe siarki są cieczami, natomiast kwasy tlenowe selenu – ciałami stałymi. Jedne i drugie bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie. Kwasy siarkowe i selenowe należą do kwasów wieloprotonowych – jedna cząsteczka kwasu siarkowego lub selenowego jest zdolna do odszczepienia dwóch protonów. Kwasy selenowy i siarkowy na +VI stopniu utlenienia są bardzo mocnymi kwasami: w roztworach występują w formie zdysocjowanej. Kwasy siarkowe i selenowe na niższym stopniu utlenienia +IV są kwasami zdecydowanie słabszymi, w roztworach wodnych dysocjują tylko w ograniczonym stopniu. Wybrane właściwości kwasów siarkowych i selenowych zebrano w tabeli 1.
Tabela 1: Wybrane właściwości kwasów siarkowych i selenowych
|
Nazwa |
Wzór |
Temp. Topnienia/wrzenia [°C] |
\( \frac{pK_{a1}}{pK_{a2}\) |
|
Kwas siarkowy(IV) |
\(H_2SO_3\) |
b.d. |
\( \frac{1,97}{7,18}\) |
|
Kwas siarkowy(VI) |
\(H_2SO_3\) |
10 / 337 |
\( \frac{-3}{1,92}\) |
|
Kwas selenowy(IV) |
\(H_2SeO_3\) |
b.d. / rozkład w 70°C |
\( \frac{2,46 }{ 7,3} \) |
|
Kwas selenowy(VI) |
\(H_2SeO_4\) |
58 / 260 |
ok. \( \frac{-3}{1,7}\) |
Kwasy siarkowy(VI) i selenowy(VI) mają silne właściwości utleniające, silniejszym utleniaczem jest kwas selenowy(VI). Kwas siarkowy na stopniu utlenienia (+IV) i jego sole (siarczyny) mają właściwości redukujące, choć w odpowiednich warunkach mogą działać również jako utleniacze, redukując się do wolnej siarki lub jonów siarczkowych.
Kwasy siarkowe i selenowe- otrzymywanie
Kwasy siarkowe i selenowe otrzymuje się w reakcji odpowiednich tlenków siarki lub selenu z wodą (równanie 1). Reakcje te zachodzą bardzo łatwo i są silnie egzotermiczne. Ma to duże znaczenie dla przemysłowego procesu otrzymywania kwasu siarkowego na dużą skalę. Bezpośrednie rozpuszczanie tlenku siarki(VI) w wodzie powodowałoby gwałtowne odparowanie roztworu i powstanie dużej ilości gorącej pary zawierającej \(H_2SO_4\). Dlatego, w procesie przemysłowej produkcji \(H_2SO_4\), tlenek siarki(VI) powstały w procesie utleniania rozpuszczany jest w stężonym kwasie siarkowym, tworząc tzw. oleum – roztwór \(SO_3\) w stężonym \(H_2SO_4\), który następnie jest rozcieńczany wodą do kwasu siarkowego o dowolnym stężeniu.
Kwas siarkowy(VI) – zastosowanie
Kwas siarkowy(VI) jest podstawową substancją dla przemysłu chemicznego. Wykorzystywany jest do produkcji innych chemikaliów, m. in. kwasu fosforowego z minerałów fosforanowych w przemyśle nawozów sztucznych oraz siarczanu(VI) glinu, \(Al_2(SO_4)_3\), (używanego do produkcji papieru) z boksytu\( AlO(OH)\). Kwas siarkowy używany jest również jako utleniacz, mocny kwas czy środek odwadniający, a także jako przemysłowy środek czyszczący, m. In. do oczyszczania blach i innych półproduktów stalowych z rdzy i innych zanieczyszczeń.
Zastosowanie pozostałych kwasów siarkowych i selenowych
Kwas siarkowy(IV) i jego sole (siarczyny) są stosowane jako środki dezynfekujące i redukujące, a także łagodne środki wybielające (w postaci rozcieńczonych roztworów). Kwas selenowy(VI) jest wykorzystywany przede wszystkim jako silny utleniacz oraz do roztwarzania złota (z utworzeniem selenianu(VI)złota(III) – \(Au_2(SeO_4)_3\). Kwas selenowy(IV) znajduje zastosowanie w barwieniu stali: nadaje charakterystyczny niebieskawy połysk. Ta metoda barwienia stosowana jest np. przy produkcji broni. Mieszanina kwasu siarkowego(VI) i kwasu selenowego(IV) to tak zwany odczynnik Meckego, wykorzystywany do szybkiej identyfikacji alkaloidów i narkotyków.