Оксид серы(IV) – so2

(диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид).

Основные характеристики.

Сернистый газ – в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). Под давлением сжижается при комнатной температуре. Растворяется в воде с образованием нестойкой сернистой кислоты; растворимость 11,5 г/100 г воды при 20 °C, снижается с ростом температуры. Растворяется также в этаноле, серной кислоте. SO₂ – один из основных компонентов вулканических газов.

Получение:

Сернистый газ – не природный продукт, он появляется в результате активной промышленной деятельности человека. 95% его мировых выбросов происходит над территорией Северного полушария, и особенно – над Восточной и Западной Европой. Что неудивительно: именно в этих странах принято активно использовать бурый уголь в производстве энергии.

Во время сгорания автомобильного и прочего топлива в воздухе оказывается большая концентрация оксидов азота, углеводородов, угарного газа и, конечно, диоксида серы. Все вместе они создают густой туман с голубоватой дымкой, чрезвычайно опасный для здоровья человека.

Однако не только в Европе, но и в Азии человек страдает от губительных серных паров. Практически полное отсутствие очистных сооружений при большом скоплении заводов приводит к тому, что в китайском Шанхае образуется плотная дымка: людям становится сложно дышать, и даже машины с включёнными фарами с трудом находят себе дорогу. Производственные предприятия Шанхая выбрасывают в воздух до 15 млн. тонн сернистого газа в год. И чем больше топлива человечество потребляет, тем больше ядовитых выбросов появляется в атмосфере: сегодня вес выделяемого SO₂ уже составляет 174 млн. тонн в год. Доля сернистого газа среди всех серосодержащих промышленных выбросов составляет не менее 95%.

В атмосферу сернистый газ попадает в результате промышленной переработки серосодержащих веществ. Например, он выделяется во время производства целлюлозы и серной кислоты, стекла и ультрамарина, а также при обжиге руд с содержанием сернистых металлов, на нефтеперерабатывающих заводах и в травилках на металлозаводах. Когда в котельных сжигаются серосодержащие угли, побочным продуктом данного процесса также является SO₂, активно загрязняющий атмосферу.

Попав в воздух, сернистый газ остаётся там сравнительно недолго: самое большее – три недели (в сухом и чистом воздухе), самое меньшее – несколько часов (во влажном воздухе с посторонними примесями вроде аммиака). Когда SO₂ смешивается в воздухе с каплями влаги, происходят фотохимические, каталитические и другие реакции, в результате чего образуется вторичный загрязнитель – серная кислота Н₂SО₄. От этого опасность данного газа возрастает ещё больше, ведь капли кислоты могут преодолевать очень большие расстояния.

Наибольшую опасность сернистый ангидрид представляет в его взаимодействии с взвешенными частицами с образованиями солей серной кислоты, которые способны оседать в лёгких и вызывать серьёзные заболевания, вплоть до разрушения тканей.

Сжиженный сернистый газ также очень опасен, т.к. при утечке он быстро переходит в газообразное состояние и оседает у поверхности земли (особенно в подвалах, тоннелях и оврагах) в виде едкого холодного тумана. Над поверхностью воды двуокись серы превращается в удушливый ядовитый газ.

Способы получения:

Промышленный способ получения – сжигание серы или обжиг сульфидов, в основном – пирита:

В лабораторных условиях и в природе SO₂ получают воздействием сильных кислот на сульфиты и гидросульфиты. Образующаяся сернистая кислота H₂SO₃ сразу разлагается на SO₂ и H₂O:

Также диоксид серы можно получить действием концентрированной серной кислоты на малоактивные металлы при нагревании:

Применение:

Большая часть оксида серы (IV) используется для производства серной кислоты. Используется также в слабоалкогольных напитках (вина средней ценовой категории) в качестве консерванта (пищевая добавка E220). Так как этот газ убивает микроорганизмы, им окуривают овощехранилища и склады (зерновые склады). Оксид серы (IV) используется для отбеливания соломы, шелка и шерсти, то есть материалов, которые нельзя отбеливать хлором. Применяется он также и в качестве растворителя в лабораториях.

При таковом его применении следует помнить о возможном содержании в SO₂ примесей в виде SO₃, H₂O, и как следствие присутствия воды H₂SO₄ и H₂SO₃. Их удаляют пропусканием через растворитель концентрированной H₂SO₄; это лучше делать под вакуумом или в другой закрытой аппаратуре. Оксид серы (IV) применяется также для получения различных солей сернистой кислоты

Химические свойства:

Относится к кислотным оксидам.

1. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты (при обычных условиях реакция

обратима):

2. Со щелочами образует сульфиты:

3. Химическая активность SO₂ весьма велика. Наиболее ярко выражены восстановительные

свойства SO₂, степень окисления серы в таких реакциях повышается:

4. Последняя реакция является качественной реакцией на сульфит-ион SO₃²⁻ и на SO₂

(обесцвечивание фиолетового раствора). В присутствии сильных восстановителей SO₂ способен проявлять окислительные свойства. Например, для извлечения серы из отходящих газов металлургической промышленности используют восстановление SO₂ оксидом углерода(II):

5. Или для получения фосфорноватистой кислоты:

Действие сернистого газа на организм.

SO₂ относится к разряду токсичных газов. При вдыхании сравнительно небольших его концентраций воспаляются верхние дыхательные пути, появляются кашель, насморк, першение в горле, голос становится хриплым. Симптомы дальнейшего отравления – глотание с болью, удушье, рвота, нарушения речи, иногда начинается острый отёк лёгких. При этом поражение лёгких происходит не сразу, а через 1-2 дня после попадания SO₂ в дыхательные пути.

Если пары сернистого газа значительно превышают норму, у человека происходят гораздо более тяжёлые изменения в организме: бронхопневмония, глубокий бронхит, отёк гортани и лёгких. Пары серной кислоты при попадании в организм человека вызывают хронические бронхиты и конъюнктивиты.

Вышеназванные симптомы означают, что вдыхание диоксида серы в больших концентрациях сильно повышает риск заболеваний дыхательных путей, сопровождающихся кашлем, воспалением носоглотки, бронхитами, хрипотой и болью в горле. Особенно опасно наличие диоксида серы в воздухе для людей с заболеваниями органов дыхания. У астматиков он вызывает фатальные аллергические реакции. Помимо этого, пары диоксида серы способны разрушать витамин B1.

Ниже приведена схема влияния вулканических выбросов на организм человека, в состав которых входит сернистый газ.