גופרית דו-חמצנית

גופרית דו-חמצנית, תרכובת אי-אורגנית שנוסחתה (SO2). הגופרית הדו-חמצנית היא גז רעיל בעל ריח מגרה חזק המהווה את אחד ממזהמי האוויר הנפוצים, והקשים, בעיקר בשל התרכבותה באטמוספירה עם חמצן ומים לקבלת חומצה גופרתית, המהווה את אחד מהמרכיבים של הגשם החומצי.

גופרית דו-חמצנית עשויה להיווצר באופן מלאכותי, בעיקר, כתוצאה מפעילותם של תחנות כח הפועלות על פחם, או באופן טבעי כתוצאה מפעילות הרי געש.

גופרית דו-חמצנית מיוצרת בתעשייה הכימית בקנה מידה עצום, כחלק מתהליך הייצור של חומצה גופרתית, המהווה את השימוש העיקרי והחשוב ביותר של חומר זה.

גפרית דו-חמצנית
מולקולת גפרית דו-חמצנית אורך הקשרפיקומטרים
מודל נפחי של המולקולה
שם סיסטמטי

Sulfur-dioxide

שמות נוספים

Sulfurous anhydride

נוסחה כימית SO2
מסה מולרית 64.066
מראה גז
מספר CAS 7446-09-5
צפיפות 0.0026288
מצב צבירה גז
טמפרטורת היתוך −72
טמפרטורת רתיחה -10
חומציות 1.81

בנוסף, הגופרית הדו-חמצנית משמשת כחומר משמר הנקרא גם E-220 בייצור פירות יבשים ויין.

מבנה

המולקולה כפופה וחבורת הסימטריה שלה C2v

למרות שלגפרית, כמו לחמצן, 6 אלקטרוני ערכיות הקשרים הכימיים בSO2 אינם זהים לאלו שבאוזון. אורך הקשר גפרית חמצן בגפרית דו-חמצנית -143.1 פיקומטר, קצר מזה שבגפרית חד-חמצנית SO - 148.1 פיקומטר בעוד שקשרי חמצן-חמצן ארוכים יותר באוזון מאשר בחמצן. גם אנרגיית הקשר S-O גדולה יותר בגפרית דו-חמצנית -SO2 548 קילוג'אול למול לעומת גפרית חד-חמצנית SO2 524 קילוג'אול למול בעוד שאנרגיית הקשר באוזון נמוכה מזו שבחמצן. הבדלים אלו מרמזים שסדר הקשר בגפרית דו-חמצנית הוא 2 לעומת 1.5 באוזון

יצירת החומר

שריפה

גפרית דו-חמצנית מופקת בשריפה של גפרית
וכן בתגובה של מימן גופרתי עם חמצן עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle 2H_2S + 3O_2 \Rightarrow 2H_2O + 2SO_2}
כמויות ניכרות של גפרית דו-חמצנית נוצרות בשריפת חומרים אורגניים עתירי גופרית כדוגמת צמר ושיער הבנויים בעיקר מהחלבון קרטין שלו תכולה גבוהה של ציסטאין. החומר נוצר גם בשריפה של מוצרי גומי וגומי מוקצף מגופרים למשל בשריפה של מזרנים וכריות וכן בשריפת צמיגים. גם חימום של מינרלים כפיריט, ספלריט וצינובר יוצר גפרית דו-חמצנית.

עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle HgS + 1.5O_2 \Rightarrow HgO + SO_2}
תגובות אלו מתרחשות בעת התפרצויות געשיות ואחראיות לשחרור מיליוני טונות של גפרית דו-חמצנית לאטמוספירה

חיזור

SO2 היא תוצר לוואי של ייצור סידן סיליקט (Ca2SiO3) בתעשיית המלט
הגז נוצר גם מהפעלת חומצה גופרתית חמה על נחושת עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle Cu + 2H_2SO_4 \Rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O}

שימושים

בזיקוק נפט

בתהליך קלאוס (Claus process) גפרית דו-חמצנית משמשת להוצאת מימן גופרתי מגז טבעי ומתערובות גזים הנוצרות בזיקוק נפט. עיבוד הנוסחה נכשל (MathML עם גיבוי SVG או PNG (מומלץ לדפדפנים מודרניים ולכלי נגישות): תגובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle SO_2 + 2 H2S \Rightarrow 3S + 2H_2O}

הפקת חומצה גופרתית

לייצור חומצה גופרתית מחמצנים גפרית דו-חמצנית לגפרית תלת חמצנית SO3 באמצעות חמצן (מבוצע על זרז המבוססת על ונדיום):

ובהמשך מגיבים את הגופרית התלת-חמצנית עם מים, לקבלת חומצה גופרתית:

שימור מזון

גפרית דו-חמצנית משמשת לשימור של פירות יבשים כדוגמת משמשים. יתרונו בשמירה על מראה הפרי. כתוסף מזון יסומן כ E220.

שימור יין

גפרית דו-חמצנית משמשת הן כחומר אנטי-בקטריאלי והן כנוגד חמצון ביינות, מניעת התפתחות חיידקים מונעת התפתחות חומצות נדיפות ביין. החומר נמצא ביין כמולקולה חופשית או קשורה. קישור SO2 יכול להיות, למשל לקבוצה הקרבונילית של אצטאלדהיד והוא משתנה בין יינות שונים. החלק החופשי נמצא בשיווי משקל בין SO2 מומס ליון סולפיט SO3- ככל שהpH של היין גבוה (בסיסי) שיווי המשקל יטה לכיוון הסולפיט וריכוז הSO2 החופשי שהוא הפעיל בשימור היין ועשוי לגרום להופעת ריח יעלה בריכוז בPH נמוך (חומצי). שימוש בגפרית דו-חמצנית מחייב סימון על התווית "מכיל סולפיט". ריכוז החומר במשקה מוגבל בארצות הברית ל-350 מיליגרם לליטר ובארצות האיחוד האירופי ל-160 מ"ג לליטר ביינות אדומים ו-210 מ"ג לליטר ביינות לבנים או ביין רוזה.

קישורים חיצוניים

ראו מדיה וקבצים בנושא זה בוויקישיתוף.

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רישיון cc-by-sa 3.0
This article is issued from Hamichlol. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.