二氧化硫,(英語(yǔ):sulphur dioxide , sulfur dioxide)化學(xué)式是SO2。其是最常見(jiàn)的硫氧化物,無(wú)色氣體,有強(qiáng)烈刺激性氣味。大氣主要污染物之一?;鹕奖l(fā)時(shí)會(huì)噴出該氣體,在許多工業(yè)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物,因此燃燒時(shí)會(huì)生成二氧化硫。當(dāng)二氧化硫溶于水中,會(huì)形成亞硫酸(酸雨的主要成分)。若把SO2進(jìn)一步氧化,通常在催化劑如二氧化氮的存在下,便會(huì)生成硫酸。這就是對(duì)使用這些燃料作為能源的環(huán)境效果的擔(dān)心的原因之一。
結(jié)構(gòu)
SO2是一個(gè)V型的分子,其對(duì)稱點(diǎn)群為C2v。硫原子的氧化態(tài)為+4,形式電荷為0,被5個(gè)電子對(duì)包圍著,因此可以描述為超價(jià)分子。從分子軌道理論的觀點(diǎn)來(lái)看,可以認(rèn)為這些價(jià)電子大部分都參與形成S-O鍵。
二氧化硫的三種共振結(jié)構(gòu),中央的共振結(jié)構(gòu)對(duì)混成體之貢獻(xiàn)
SO2中的S-O鍵長(zhǎng)(143.1 pm)要比一氧化硫中的S-O鍵長(zhǎng)(148.1 pm)短,而O3中的O-O鍵長(zhǎng)(127.8 pm)則比氧氣O2中的O-O鍵長(zhǎng)(120.7 pm)長(zhǎng)。SO2的平均鍵能(548 kJ mol−1)要大于SO的平均鍵能(524 kJ mol−1),而O3的平均鍵能(297 kJ mol−1)則小于O2的平均鍵能(490 kJ mol−1)。這些證據(jù)使化學(xué)家得出結(jié)論:二氧化硫中的S-O鍵的鍵級(jí)至少為2,與臭氧中的O-O鍵不同,臭氧中的O-O鍵的鍵級(jí)為1.5。
用途
防腐劑
由于二氧化硫的抗菌性質(zhì),它有時(shí)用作干果、腌漬蔬菜、與經(jīng)加工處理的肉制品(如香腸及漢堡肉)等不同種類(lèi)的食物中。用來(lái)保持水果的外表,或防止食物腐爛。二氧化硫的存在,可以使水果有一種特殊的化學(xué)味道、及保持新鮮的外觀。
釀酒
二氧化硫是釀酒時(shí)非常有用的化合物,它的E編碼為E220。它甚至在所謂的“無(wú)硫的”酒中也存在,濃度可達(dá)每升10毫克。它作為抗生素和抗氧化劑,防止酒遭到細(xì)菌的損壞和氧化。它也幫助把揮發(fā)性酸度保持在想要的程度。酒的標(biāo)簽上之所以有“含有亞硫酸鹽”等字句,就是因?yàn)槎趸?。根?jù)美國(guó)和歐盟的法律,如果酒的SO2濃度低于10ppm,則不需要標(biāo)示“含有亞硫酸鹽”。酒中允許的SO2濃度的上限在美國(guó)為350ppm,而在歐盟,紅酒為160ppm,白酒為210ppm。如果SO2的濃度很低,那么便很難探測(cè)到,但當(dāng)濃度大于50ppm時(shí),用鼻子就能聞出SO2的氣味,用舌頭也能品嘗出來(lái)。
SO2還是釀酒廠衛(wèi)生的很重要的要素。釀酒廠和設(shè)備必須保持十分清潔,且因?yàn)槠讋┎荒苡糜卺劸茝S中,SO2、水和檸檬酸的混合物通常用來(lái)清潔水管、水槽和其它設(shè)備,以保持清潔和沒(méi)有細(xì)菌。
還原性漂白劑
二氧化硫還是一個(gè)很好的還原劑。在水的存在下,二氧化硫可以使物質(zhì)褪色。特別地,它是紙張和衣物的有用的漂白劑。這個(gè)漂白作用通常不能持續(xù)很久??諝庵械难鯕獍驯贿€原的染料重新氧化,使顏色恢復(fù)。
可以下列化學(xué)方程式表示: H2SO3 + 染料 → H2SO4 +(染料 - O)
因?yàn)榭諝馓峁┭鯕饨o予染料,染料被馬上氧化,顯示原來(lái)的顏色,這就是漂白作用通常不能持續(xù)很久的原因。
可以下列化學(xué)方程式表示: 2(染料 - O) + O2 → 2染料