גופרית דו-חמצנית

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

גופרית דו-חמצנית, תרכובת שנוסחתה (SO2). הגופרית הדו-חמצנית היא מזהם אוויר הנוצר באופן טבעי בהתפרצויות של הרי געש.

גפרית דו-חמצנית
Sulfur-dioxide-2D.svg
מולקולת גפרית דו-חמצנית אורך הקשרפיקומטרים
Sulfur-dioxide-3D-vdW.png
מודל נפחי של המולקולה
פרטים
שם סיסטמטי

Sulfur-dioxide

שמות נוספים Sulfurous anhydride
נוסחה כימית SO2
מסה מולקולרית g/mol‏ 64.066
מראה גז
מספר CAS 7446-09-5
צפיפות g/cm3‏ 0.0026288
מצב צבירה בטמפרטורת החדר גז
טמפרטורת היתוך −72 °C
טמפרטורת רתיחה -10 °C
חומציות 1.81 ‏pKa

שריפת חומרי דלק המכילים גופרית בתחנות כוח ובתעשייה פולטת לאוויר עוד מחומר זה חמצון של גפרית דו-חמצנית יוצר חומצה גופרתית H2SO4 הגורמת לגשם חומצי. בעשורים האחרונים מנסים להשתמש בסוגי דלק ופחם שכמות הגופרית בהם נמוכה (דלי גופרית), או בגז טבעי. פליטת הגופרית הדו-חמצנית לאוויר אכן פחתה כתוצאה מכך, אולם הבעיה לא נפתרה לגמרי. גופרית דו-חמצנית היא אחד הגורמים לתופעת הגשם החומצי, יחד עם תחמוצות החנקן. את נזקיה הבריאותיים של הגופרית הדו-חמצנית קשה להעריך בשל הופעתה עם חומרי זיהום נוספים, ואי-השפעה בריאותית בעת הופעתם של כל אחד מהמזהמים הללו בנפרד, כולל גופרית דו-חמצנית.

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

מבנה[עריכת קוד מקור | עריכה]

המולקולה כפופה וחבורת הסימטריה שלה C2v

רזוננס אלקטרוני במולקולת גפרית דו-חמצנית

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[עריכת קוד מקור | עריכה]

שריפה[עריכת קוד מקור | עריכה]

גפרית דו-חמצנית מופקת בשריפה של גפרית  S_8 + 8O_2 \Rightarrow 8SO_2
וכן בתגובה של מימן גופרתי עם חמצן 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.  FeS_2 + 11O_2 \Rightarrow 2Fe_2O_3 +8O_2
 ZnS +3O_2 \Rightarrow 2ZnO + 2SO_2
 HgS + O_2 \Rightarrow Hg + SO_2
תגובות אלו מתרחשות בעת התפרצויות געשיות ואחראיות לשחרור מיליוני טונות של גפרית דו-חמצנית לאטמוספירה

חיזור[עריכת קוד מקור | עריכה]

SO2 היא תוצר לוואי של ייצור סידן סיליקט (Ca2SO4) בתעשיית המלט CaSO_4 + 2SiO_2 +C \Rightarrow 2CaSiO_3 + 2SO_2 + CO_2
הגז נוצר גם מהפעלת חומצה גופרתית חמה על נחושת Cu + 2H_2SO_4 \Rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

בזיקוק נפט[עריכת קוד מקור | עריכה]

בתהליך קלאוס (Claus process) גפרית דו-חמצנית משמשת להוצאת מימן גופרתי מגז טבעי ומתערובות גזים הנוצרות בזיקוק נפט.  SO_2 + 2 H2S  \Rightarrow 3S + 2H_2O

הפקת חומצה גופרתית[עריכת קוד מקור | עריכה]

לייצור חומצה גופרתית מחמצנים גפרית דו-חמצנית לגפרית תלת חמצנית SO3 המגיבה עם מים לקבלת התוצר  2SO_2 + O_2  \Rightarrow 2SO_3

שימור מזון[עריכת קוד מקור | עריכה]

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

שימור יין[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 ו210 מ"ג לליטר ביינות לבנים או ביין רוזה.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Chem template.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא כימיה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.