גופרית דו-חמצנית

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

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

Sulfur-dioxide

שמות נוספים Sulfurous anhydride
נוסחה כימית SO2
מסה מולקולרית 64.066 גרם/מול
מראה גז
מספר CAS 7446-09-5
צפיפות 0.0026288 גרם/סמ"ק
מצב צבירה גז
טמפרטורת היתוך −72 °C
201.15 K
טמפרטורת רתיחה -10 °C
263.15 K
חומציות 1.81 ‏pKa
NFPA 704

בנוסף, 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
וכן בתגובה של מימן גופרתי עם חמצן
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.


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 (Ca2SiO3) בתעשיית המלט
הגז נוצר גם מהפעלת חומצה גופרתית חמה על נחושת

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.

הפקת חומצה גופרתית[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[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]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא גופרית דו-חמצנית בוויקישיתוף