Степень окисления серы в диоксиде серы (SO2)

Диоксид серы (SO2) широко используется в промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Однако при этом мало кто задумывается о тонкостях строения этого соединения и особенностях степеней окисления входящих в него элементов. Давайте разберемся!

Строение молекулы SO2

SO2 - это бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде. При обычных условиях молекула SO2 имеет линейное строение, аналогичное молекуле озона O3. Угол между связями составляет около 119°, длина связей S-O - 143 пм. Благодаря такой структуре молекула SO2 обладает высокой термической устойчивостью.

Чтобы определить степени окисления серы и кислорода в SO2, воспользуемся правилом электронейтральности. Степень окисления кислорода в оксидах всегда равна -2. Для нахождения степени окисления серы примем ее значение за x и выразим через уравнение:

• x (степень окисления серы) + 2*(-2) (степень окисления двух атомов кислорода) = 0
• x - 4 = 0
• x = +4

Итак, степень окисления серы в диоксиде серы SO2 равна +4. Это важный показатель, определяющий химические свойства этого соединения.

Получение диоксида серы

В лабораторных условиях SO2 можно получить действием кислот на сулфиты или гидросульфиты. При этом выделяется газообразный SO2 и вода:

Na2SO3 + 2HCl → 2NaCl + SO2↑ + H2O

В промышленных масштабах основной способ производства диоксида серы - сжигание серы или пирита (двухсернистого железа). Этот процесс используется также для получения серной кислоты, одного из важнейших промышленных реагентов:

S + O2 → SO2

2SO2 + O2 → 2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

Химические реакции с участием SO2

Диоксид серы проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства. Он взаимодействует с водой, щелочами, кислородом и другими веществами:

SO2 + H2O ⇄ H2SO3 (обратимая реакция)

2SO2 + O2 → 2SO3

SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

Одна из важнейших особенностей SO2 - его выраженные восстановительные свойства, при этом степень окисления серы повышается. Например:

• SO2 восстанавливает перманганат калия до MnSO4
• 2KMnO 4 + 3SO2 → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2O

Также интересно отметить, что SO2 обладает способностью поглощать ультрафиолетовое излучение в том же диапазоне, что и озон. Это позволяет диоксиду серы частично нейтрализовывать пагубное действие ультрафиолета на живые организмы, но с другой стороны усугубляет проблему разрушения озонового слоя Земли.

Применение диоксида серы

Благодаря своим уникальным свойствам, SO2 нашел широкое применение в различных областях.

Промышленное использование

В промышленности диоксид серы в основном применяют для получения серной кислоты - одного из важнейших реагентов в химической промышленности. Кроме того, SO2 используют как восстановитель в процессах обогащения руд цветных металлов, для отбеливания шерсти, шелка, соломы и некоторых других материалов.

Применение в пищевой промышленности

Благодаря антимикробному действию, диоксид серы широко используется в качестве консерванта E220 в виноделии и при производстве сухофруктов, овощей и других пищевых продуктов. При этом содержание SO2 в готовой продукции регламентируется нормами.

Сельскохозяйственное применение

В сельском хозяйстве диоксид серы применяют для фумигации почвы, складских помещений и теплиц с целью обеззараживания от вредителей, грызунов и патогенной микрофлоры. SO2 эффективен для борьбы с насекомыми, клещами, грибковыми и бактериальными инфекциями растений.

Лабораторное использование

В лабораториях чистый диоксид серы и его водные растворы (сернистая кислота) широко используются в аналитической химии. SO2 применяют как реагент для качественного и количественного анализа многих неорганических и органических веществ.

Прочее применение SO2

Диоксид серы также находит применение как легковоспламеняющийся газ в лазерной технике, в производстве вулканизированной резины, в текстильной промышленности и еще во многих других областях.