Μέθοδοι Παρασκευής Διοξειδίου του Θείου

Τα αέρια παίζουν σημαντικό ρόλο σε διάφορες χημικές αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν στη φύση. Η ατμόσφαιρα της γης είναι ένα μείγμα από διάφορα αέρια που παίζουν κρίσιμους ρόλους για τη διασφάλιση της ύπαρξης ζωής στη γη.

Ένα από τα αέρια που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα είναι το διοξείδιο του θείου. Το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιείται σε διάφορα εργαστηριακά πειράματα και είναι το σημείο εκκίνησης και διευκολυντής πολλών χημικών αντιδράσεων.

Η παρασκευή του διοξειδίου του θείου είναι κρίσιμη καθώς μπορεί να βοηθήσει στη σύνθεση άλλων χημικών και σημαντικών υλικών. Το διοξείδιο του θείου είναι επίσης απαραίτητο στοιχείο σε βιομηχανίες όπως η χαρτοπολτοποίηση, τα τρόφιμα, τα μέταλλα, η κλωστοϋφαντουργία κ.λπ.  

Τι είναι το διοξείδιο του θείου;

Χημικά, το διοξείδιο του θείου είναι ένα από τα δύο οξείδια που σχηματίζει το θείο με το οξυγόνο, ενώ το άλλο είναι το τριοξείδιο του θείου.

Το διοξείδιο του θείου είναι ένα άχρωμο αέριο που έχει μια πολύ έντονη μυρωδιά που μπορεί να προκαλέσει αισθήματα πνιγμού και ασφυξίας. Η απευθείας εισπνοή διοξειδίου του θείου είναι επικίνδυνη και η έκθεση σε αυτό μπορεί να διαβρώσει τη βλεννογόνο μεμβράνη και να βλάψει τα μάτια.

Οι φυσικές πηγές διοξειδίου του θείου περιλαμβάνουν ηφαιστειακές εκρήξεις. Αλλά το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του θείου στην ατμόσφαιρα παράγεται από ανθρώπινες δραστηριότητες όπως η εξόρυξη χαλκού και η καύση ορυκτών καυσίμων.

Ακόμη και με επικίνδυνη φύση, το διοξείδιο του θείου έχει ευρείες εφαρμογές σε βιομηχανίες χαρτοπολτού, τροφίμων και μετάλλων. Το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιείται συχνά ως συντηρητικό και αντιοξειδωτικό στη βιομηχανία τροφίμων.

Η δομή του διοξειδίου του θείου περιέχει ένα κεντρικό άτομο θείου και δύο άτομα οξυγόνου, το καθένα στη μία πλευρά του ατόμου θείου. Το θείο σχηματίζει τρεις δεσμούς, δύο με ένα άτομο οξυγόνου και έναν με το άλλο άτομο οξυγόνου. Σημαίνει ότι το κεντρικό άτομο θείου έχει θετικό φορτίο, ενώ το ένα από τα δύο οξυγόνο έχει αρνητικό φορτίο.

Το μόριο του θείου κάμπτεται σε σχήμα V και η γωνία δεσμού μεταξύ των δύο δεσμών οξυγόνου θείου είναι 119 μοίρες. Η σειρά δεσμών του μορίου του διοξειδίου του θείου είναι 1,5. Το διοξείδιο του θείου σχηματίζει δύο δομές συντονισμού, στις οποίες το τυπικό αρνητικό φορτίο εναλλάσσεται μεταξύ των δύο ατόμων οξυγόνου.

Παρασκευή διοξειδίου του θείου

Η παρασκευή του διοξειδίου του θείου γίνεται συχνά με καύση καθαρού θείου παρουσία οξυγόνου για σχηματισμό οξειδίων.

Αλλά η εύρεση καθαρού θείου στη φύση είναι πολύ σπάνια. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούμε άλλες οικονομικές μεθόδους, όπως το ψήσιμο θειούχων μεταλλευμάτων και τη χρήση χάλκινων τορνευμάτων για την παραγωγή διοξειδίου του θείου.

Ας δούμε αναλυτικά καθεμία από αυτές τις μεθόδους παρασκευής διοξειδίου του θείου.

Κάψιμο θείου στον αέρα

Η καύση οποιασδήποτε ουσίας στον αέρα παρουσία οξυγόνου οδηγεί στο σχηματισμό των οξειδίων της. Αυτή η διαδικασία είναι η καύση. Ομοίως, η καύση του θείου παρουσία οξυγόνου έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό διοξειδίου του θείου.

Αυτή η αντίδραση είναι γιατί η καύση ορυκτών καυσίμων στους κινητήρες των οχημάτων οδηγεί στο σχηματισμό διοξειδίου του θείου.

Μπορούμε να δώσουμε την αντίδραση ως

S + O2 + Θερμότητα → SO2

Ψήσιμο θειούχων μετάλλων

Λόγω της αντιδραστικότητας του θείου, πολλά μεταλλεύματα μετάλλων σχηματίζονται στις θειούχες μορφές τους. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να καθαρίσουμε τα μεταλλεύματα για να εξαγάγουμε το θείο σε αυτά. Μπορούμε να κάνουμε τον καθαρισμό με ψήσιμο των θειούχων μετάλλων.

Το ψήσιμο περιλαμβάνει θέρμανση του μεταλλεύματος παρουσία περίσσειας αέρα. Αναγκάζει το θείο που υπάρχει σε αυτά να σχηματίσει οξείδια και να απελευθερωθεί σε αέρια μορφή.

Η αντίδραση για το ψήσιμο του θειούχου ψευδαργύρου (θειούχο μετάλλευμα ψευδαργύρου) είναι η εξής:

2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 3SO2 

Εργαστηριακή μέθοδος

Στο εργαστήριο, το διοξείδιο του θείου παρασκευάζεται με τη βοήθεια χάλκινων τόρνευσης και πυκνού θειικού οξέος ή H2SO4.

Η διαδικασία περιλαμβάνει την τοποθέτηση των χάλκινων περιστροφών σε μια φιάλη γαϊδουράγκαθου και την προσθήκη ενός σωλήνα παροχής στο χωνί γεμάτο με πυκνό H2SO4 μέσα στη φιάλη. Στη συνέχεια, τοποθετούμε έναν καυστήρα κάτω από τη φιάλη και προσθέτουμε έναν άλλο σωλήνα που οδηγεί σε μια άδεια φιάλη στη φιάλη γαϊδουράγκαθου που περιέχει τις χάλκινες στροφές.

Οι χάλκινες στροφές θερμαίνονται ενώ προστίθεται το πυκνό θειικό οξύ σε αυτές. Συμβαίνει μια αντίδραση που απελευθερώνει διοξείδιο του θείου ως υποπροϊόν. Το διοξείδιο του θείου συλλέγεται περνώντας το μέσα από τον άδειο σωλήνα μέσω μετατόπισης του αέρα προς τα πάνω.

Εάν πρέπει να αφυδατώσουμε το διοξείδιο του θείου, θα πρέπει να το περάσουμε από πυκνό θειικό οξύ, έναν παράγοντα αφυδάτωσης.

Η αντίδραση είναι όπως παρακάτω.

Cu + 2H2SO4 → CuO + 2H2O + SO2

Χημικές ιδιότητες του διοξειδίου του θείου

Το διοξείδιο του θείου έχει ασθενή όξινη φύση και χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός ασθενούς οξέος που ονομάζεται θειικό οξύ. Το διοξείδιο του θείου δρα επίσης ως αναγωγικός παράγοντας σε πολλές αντιδράσεις και οξειδώνεται για να δώσει θειικό οξύ. Παρουσία H2S, HI και άλλων ισχυρών αναγωγικών παραγόντων, το SO2 δρα ως οξειδωτικός παράγοντας και το ίδιο ανάγεται σε θείο ή σχηματίζει σουλφίδια. Χρησιμοποιούμε επίσης SO2 ως λευκαντικό παράγοντα. η λευκαντική δράση του διοξειδίου του θείου είναι προσωρινή και αναστρέψιμη.

Συμπέρασμα

Το διοξείδιο του θείου είναι ένα άχρωμο, επικίνδυνο αέριο με πολύ έντονη μυρωδιά που μπορεί να προκαλέσει αισθήματα πνιγμού και ασφυξίας. Η άμεση έκθεση σε αυτό το αέριο μπορεί να προκαλέσει βλάβη στα μάτια και στα εσωτερικά όργανα.

Το διοξείδιο του θείου είναι ένας κρίσιμος χημικός παράγοντας, καθώς ξεκινά και διευκολύνει πολλές χημικές αντιδράσεις. Έχει πολλές βιομηχανικές χρήσεις. Η παρασκευή του διοξειδίου του θείου είναι μεγάλης σημασίας καθώς μπορεί να βοηθήσει στη σύνθεση άλλων χημικών και σημαντικών υλικών.

Υπάρχουν τρεις μέθοδοι για την παρασκευή διοξειδίου του θείου. Αυτές οι τεχνικές περιλαμβάνουν την καύση θείου παρουσία αέρα, το ψήσιμο θειούχων μετάλλων και τη θέρμανση των χάλκινων τόρνευσης με πυκνό θειικό οξύ.