ОКИСЛЯЕМОСТЬ СУЛЬФИТНЫХ СОЛЕЙ

ОКИСЛЯЕМОСТЬ СУЛЬФИТНЫХ СОЛЕЙ Кислород

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии и аппаратурному оформлению жидкофазного окисления неорганических соединений воздухом и может быть использовано при радикальном сульфировании непредельных соединений, в производстве эмульгирующих и жирующих составов, при переработке сточных вод, в других областях промышленной и лабораторной химии, в аналитическом контроле и в научных исследованиях в различных областях.

Известно, что окисление сульфита в растворе является цепной реакцией, катализированной ионами меди (II) (Т.Терни. Механизмы реакций окисления-восстановления. М.: Мир, 1968. С.211).

Однако эти сведения не определены в отношении комплекса условий проведения такого окислительного процесса, его аппаратурного оформления и связанной с ними избирательностью по промежуточным и конечным продуктам.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения сульфированных оксидатов растительных масел, жиров и их смесей (патент РФ № 2263685), в соответствии с которым окисление сульфита натрия кислородом воздуха протекает в присутствии оксидатов растительных масел, жиров и их смесей в бисерной мельнице с высокооборотной мешалкой в режиме захвата газовой фазы жидкой при интенсивном перемешивании и сопровождается сопряженным сульфированием непредельных соединений загрузки.

Недостатками указанного способа являются:

1. Окисление сульфита натрия происходит в присутствии большого количества добавок, которые оказывают на него определенные, причем весьма неоднозначные влияния. В частности, соль меди (II) является катализатором окисления, способствуя зарождению цепей по реакции окисления сульфит-аниона SO3способ окисления сульфита натрия, патент № 23556362- в радикал способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636SO3способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636. С другой стороны, фенол — известный ингибитор жидкофазного окисления различных соединений. Карбоновая кислота может переводить часть SO3способ окисления сульфита натрия, патент № 23556362- в HSO3способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636, т.е. приводить к совместному окислению HSO 3способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636 и SO3способ окисления сульфита натрия, патент № 23556362- — анионов и т.д. При этом совсем не очевидно, как будет протекать окисление сульфита натрия в присутствии указанных добавок, но в отсутствие непредельных соединений, и будет ли такое окисление протекать вообще.

2. Сопряженное сульфирование непредельных соединений существенно сказывается на селективности процесса по сульфат-аниону, поскольку заметная часть SO3Na-фрагментов идет на образование сульфокислот. В свою очередь, неизвестно, и тем более, неочевидно, как сами сульфокислоты будут влиять на характеристики окисления сульфита натрия, в частности на скорость и на глубину превращения.

3. Процесс проводится в бисерной мельнице. Но для процессов глубокого жидкофазного окисления органических, да и многих неорганических веществ наиболее распространенным реактором является абсорбер-колонна с большим соотношением высоты и диаметра.

Поэтому нет никакой уверенности в том, что в отсутствие непредельных соединений и указанных выше добавок, а следовательно, и гетерофазной системы водный раствор-органическая фаза, где механическое перемешивание в целях превращения реакционной смеси в эмульсию без сомнения более эффективно в сравнении с пневматическим, бисерная мельница или аппарат с механической мешалкой останется не то чтобы оптимальным, но даже хотя бы приемлемым реакционным аппаратом.

Задачей настоящего решения является провести практически количественное окисление сульфита натрия в водном растворе в отсутствие каких-либо стимулирующих, ингибирующих и прочих добавок с высокой избирательностью по сульфату натрия как целевому продукту при комнатных температурах, при этом в качестве реактора использовать бисерную мельницу с высокооборотной механической мешалкой лопастного типа и стеклянным бисером в качестве подвижной (перемещаемой мешалкой) твердой фазы.

Поставленная задача достигается тем, что окислению подвергают водный раствор сульфита натрия любой концентрации в пределах растворимости, который загружают в массовом соотношении со стеклянным бисером (1,25÷1,53):1, а процесс ведут в отсутствие всяких добавок в условиях барботажа воздуха с расходом 1,75-5,5 л/(мин·кг загрузки) при постоянном контроле за расходом восстановителя до практически полного расходования этого реагента, после чего перемешивание и барботаж воздуха прекращают, реакционную смесь сливают и направляют на переработку или используют по иному назначению.

Характеристика используемого сырья

Сульфат натрия по ГОСТ 5644-75

Дистиллированная вода по ТУ 6709-72

Проведение процесса заявляемым способом следующее. В бисерную мельницу вертикального типа со стеклянным корпусом, высокооборотной мешалкой, вал и лопасть которой выполнены из текстолита, тефлона или иной прочной и инертной пластмассы, и с определенным количеством стеклянного бисера загружают расчетное количество раствора сульфита натрия заданной концентрации или дистиллированной воды и твердого сульфита натрия для приготовления указанного раствора непосредственно в бисерной мельнице.

Включают механическое перемешивание и подают воздух в эластичный, выдерживающий удары лопасти мешалки и бисера барботер и устанавливают рабочий расход. Температура процесса комнатная. По его ходу отбирают пробы реакционной смеси, в которых определяют содержание сульфита.

Пример № 1.

В бисерную мельницу со стеклянным корпусом внутренним диаметром 73 мм и высотой 88 мм с высокооборотной (1440 об/мин) лопастной мешалкой из текстолита и стеклянным бисером диаметром 2,5-3,2 мм в количестве 100,5 г вносят 130,4 г раствора сульфита натрия с концентрацией 0,983 моль/кг.

Температура раствора 21°С. Включают механическое перемешивание и подают ток воздуха на барботаж с расходом 3,5 л/мин·кг загрузки. Этот момент принимают за начало эксперимента. По его ходу через каждые 10-25 мин отбирают пробы реакционной смеси, в которых определяют остаточное содержание сульфита.

Через 157 мин оно оказалось равным 0,02 моль/кг. Продолжают перемешивавшие и барботаж еще 5 мин, после чего их выключают, реакционную смесь сливают и определяют концентрацию сульфат-аниона в ней. Она оказалась равной 0,965 моль/кг. В дальнейшем реакционную смесь направляют на переработку или на иное использование.

Пример № 2-11.

Бисерная мельница, размеры ее элементов, материал корпуса мешалки и ее вала, размеры стеклянного бисера, масса раствора сульфита натрия, операции загрузки, проведения процесса, контроля за ним и выгрузки аналогичны описанным в примере 1. Отличаются способом приготовления раствора сульфита натрия (3б — заблаговременно, Пх — по ходу из компонентов), начальной концентрацией восстановителя (Н.р. — насыщенный раствор), массовым соотношением загрузки и стеклянного бисера, расходом газа-окислителя (воз — воздух, O2 — баллонный кислород) на барботаж, заменой воздуха на баллонный кислород. Полученные результаты сведены в табл.

Характеристики загрузки и протекания процесса Пример №
23 45 67 89 1011
Способ приготовления раствора сульфита натрия ПхЗб ПхЗб ПхЗб ЗбЗб ЗбЗб
Начальная концентрация Na2SO3, моль/кг 0,2930,6020,814 1,0131,310Н.р.
(20°С)
0,954 0,9540,9540,954
Массовое соотношении загрузки и стеклянного бисера 1,25:11,33:11,37:1 1,33:11,43:11,38:1 1,33:11,30:11,30:1 1,30:1
Газ-окислительвозвоз возО2О2О2 возвоз возвоз
Расход газа-окислителя, л/мин·кг загрузки 4,34,3 4,31,75 3,25,5 1,752,65 4,755,5
Температура процесса, С20 2020 1919 2018 1818 18
Длительность процесса, мин115132 14947 5888 192171 151147
Остаточное содержание восстановителя, моль/кг 0,0110,0130,013 0,0200,0180,015 0,0220,0210,018 0,016
Длительность дополнительного перемешивания, мин 37 510 87 1010 108
Концентрация сульфата натрия в конечной реакционной смеси, моль/ кг 0,2900,5930,796 0,9551,2901,643 0,9300,9330,935 0,941
Про кислород:  Лучшие кислородные концентраторы для домашнего использования рейтинг

Примеры № 12-21.

Тип реактора, операции загрузки, проведения процесса и выгрузки аналогичны описанным в примере 1. Отличаются размерами используемого стеклянного бисера, соотношением высоты и диаметра бисерной мельницы, абсолютной величиной внутреннего диаметра корпуса бисерной мельницы, материалом корпуса, вала и лопасти механической мешалки.

Характеристики загрузки и протекания процесса Пример №
1213 1415 1617 1819 2021
Корпус реактора: диаметр, мм62 6262 8484 8450,3 50,150,1 50,1
МатериалС СС СС СС ММ М
Соотношение высоты и диаметра бисерной мельницы 1,2:1,31,2:1,31,2:1,3 1,2:11,2:11,2:1 1:1,31:1,31:1,3 1:1,3
Фракция стеклянного бисера, мм 2,6-3,21,6-2,50,8-1,5 2,6-3,22,6-3,23,3^,5 2,6-3,22,6-3,20,8-1,5 нет
Материал: лопасти мешалки вала мешалки Ст
45
Ст
Ст
45
Ст
Ст
45
Ст
Т
способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636
Т
Т
способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636
Т
Т
способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636
Т
ТТ
способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636
ТТ
ТТ
способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636
ТТ
ТТ
способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636
ТТ
ТТ
способ окисления сульфита натрия, патент № 2355636
ТТ
Способ приготовления раствора сульфита натрия ЗбЗб ЗбПх ПхПх ЗбЗб ЗбЗб
Начальная концентрация Na2SO3, моль/кг 0,9940,9940,994 0,9560,9630,948 0,9380,9380,938 0,938
Массовое соотношение загрузки и стеклянного бисера 1,47:11,45:11,48:1 1,53:11,49:11,52:1 1,4:11,4:11,4:1
Газ-окислительвоз возвоз возО2О2воз возвоз воз
Расход газа-окислителя, л/мин·кг загрузки 5,35,3 5,32,84 1,75без барбо-
тажа
4,84,4 4,54,5
Продолжение табл.
Температура проведения процесса, °С 1919 2018 1918 2019 1919
Длительность процесса, мин180 270440 11849 193350 600600 600
Остаточное содержание восстановителя в последней пробе, моль/кг 0,0090,0110,009 0,0120,0070,009 0,0140,0250,396 0,615
Длительность дополнительного перемешивания, мин 1010 1010 55 3030 3030
Концентрация сульфата натрия в конечной реакционной смеси, моль/кг 0,9780,9630,972 0,9360,9470,938 0,918 Не определялась

Примеры № 22-28.

Операции загрузки, проведения процесса и выгрузки аналогичны описанным в примере 1. Отличаются типом используемого стеклянного реакционного аппарата и типом перемешивания реакционной смеси. Полученные результаты сведены в табл. Обозначение: Мех — механическое; Пн — пневматическое.

Характеристики загрузки и протекания процесса Пример №
2223 24 2526 2728
Тип используемого реактора № 12 без бисера, но с мешалкой № 12 без бисера, без мешалки № 12 без бисера и механической мешалки Колонного типа
Тип перемешивания Мех ПнПнПн Пн ПнПн Пн
Основные размеры реактора, мм d=62 Н=81d=62 Н=81d=63 Н=135 d=63 Н=135 d=63 Н=135d=29 Н=230d=29
Н=230
Продолжение табл
Масса загрузки, г 145145 190270 360160 160
Начальная концентрация Na2SO3, моль/кг 0,9750,9750,980 0,9800,9800,945 0,945
Газ-окислительO2 O2O 2O2O2воз воз
Расход газа-окислителя, л/мин·кг загрузки 4,74,7 3,54,5 5,55,5 5,5
Температура проведения процесса, °С 2060 2050 7520 93
Длительность процесса, мин270960 10001000 10001000 890
Остаточное содержание восстановителя в конечной пробе, моль/кг 0,0280,8370,970 0,9600,9100,935 0,315
Длительность дополнительного перемешивания, мин 30
Концентрация сульфата натрия в конечной реакционной смеси, моль/кг 0,935 Не определялась

Положительный эффект предлагаемого решения заключается в следующем:

1. Несмотря на то что основными факторами работоспособности и управления процесса являются тип, материал и размеры реактора и его элементов, а также способ перемешивания реакционной смеси, предлагаемое решение не является узкоспецифическим и может быть легко реализовано не только в лаборатории, но и в промышленном варианте.

2. Конструкция, материал и рабочее соотношение основных размеров реактора для глубокого окисления сульфита натрия и сопряженного с ним сульфирования непредельных соединений фактически полностью совпадают, что предоставляет возможность в одном и том же реакторе проводить и тот, и другой процесс и беспрепятственно переходить от проведения одного к другому и наоборот.

3. Процесс окисления с технологически приемлемыми скоростями протекает при комнатных температурах, при этом не требует использования повышенных давлений, катализаторов, инициаторов и прочих стимулирующих добавок. Это характеризует его как малоэнергоемкий, легко управляемый и безопасный в исполнении процесс.

4. Предлагаемый процесс высокоселективный и в этом плане малоотходный. Более того, он сам может быть использован для переработки отходов — загрязнений окружающей среды.

5. Процесс не требует сложного нестандартного оборудования.

Na2so3, степени окисления элементов в нем

Степень окисления кислотного остатка определяется числом атомов водорода, входящих в состав образующей его кислоты, указанных со знаком минус. Сульфит-ион – это кислотный остаток сернистой кислоты, формула которой H2SO3. В её составе имеется два атома водорода, следовательно, степень окисления равна ( — 2).

x 3×(-2) = -2;

x — 6 = -2;

x = 4.

Степень окисления серы равна ( 4).

Степень окисления натрия постоянна. Она равна номеру группы Периодической системы Д.И. Менделеева, в которой расположен данный элемент, со знаком плюс (натрий – металл), т.е. ( 1):

Na 12S 6O-23.

Антиоксидант

Основная роль сульфита натрия в составе фотографических проявляющих растворов заключается в защите органических проявляющих веществ от окисления кислородом воздуха. При высоком значении pH раствора проявляющее вещество в отсутствии сульфита быстро окисляется, становясь фотографически неактивным.

Например, гидрохинон сначала превращается в хинон, вследствие чего раствор приобретает жёлтую окраску, а затем в фотографически неактивный оксихинон, окрашивающий раствор в тёмно-коричневый цвет. Небольшое количество сульфита натрия резко замедляет этот процесс за счет того, что вместо гидрохинона с кислородом в первую очередь будет реагировать сам сульфит с образованием сульфата натрия.

Точный механизм ингибирования окисления органических проявляющих веществ неизвестен, но предполагается, что он обусловлен связыванием сульфитом натрия окрашенных окисленных форм проявляющих веществ, которые в несвязанном состоянии катализируют дальнейшее окисление своей неокисленной формы[9].

Окисление гидрохинона кислородом воздуха в растворах, содержащих сульфит натрия, будет происходить уже не с образованием хинона и оксихинона, а с образованием бесцветного добезилата натрия, который также является проявляющим веществом[9]:

гидрохинон O2 2 Na2SO3→H2O{displaystyle {ce {->[H_{2}O]}}}добезилат натрия O2 2 Na2SO3→H2O{displaystyle {ce {->[H_{2}O]}}}добезилат натрия Na2SO4 NaOH
Про кислород:  Транспортировка сжиженного природного газа (СПГ) морскими танкерами-газовозами. Загрузка и регазификация

Безопасность

Временно допустимая концентрация в воздухе 0,1 мг/м3[3].

История

В фотографии впервые было использовано в 1882 году Х. Б. Беркли для пирогаллоловых проявителей с целью уменьшить пятна, возникающие на фотоматериале в процессе обработки. С 1882 года многие составы включали в себя сульфитные ионы, как правило с целями защиты проявителя от окисления, но в целом роль этих ионов была малопонятна и только спустя годы исследований удалось выявить значительный ряд функций этого соединения в составе проявляющих растворов[2].

Литература

  • Белоусова А. П. Натрия сульфит : статья // Химическая энциклопедия / Гл. ред. Кнунянц И. Л. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Меди — Полимерные. — С. 186. — 639 с. — ISBN 5-85270-039-8.
  • Гурлев Д. С. Справочник по фотографии (обработка фотоматериалов). — К.: Тэхника, 1988. — ISBN 5-335-00125-4.
  • Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. — М.: Химия, 1974. — 408 с.
  • Редько А. В. Химия фотографических процессов. — СПб. : НПО «Профессионал», 2006. — С. 837—954. — 1464 с. — (Новый справочник химика и технолога / ред. Москвин А. В. ; вып. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии.). — ISBN 978-5-91259-013-9.
  • Сарафанова Л. А. Пищевые добавки: Энциклопедия. — 2-е изд., испр. и доп.. — СПб.: ГИОРД, 2004. — 808 с. — ISBN 5-901065-79-4.
  • Стасиневич Д. С. Натрия сульфит : статья // Краткая химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. (отв. ред.) и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1964. — Т. 3: Мальтаза—Пиролиз. — С. 384.
  • Haist G. M. Modern Photographic Processing. — New York, Chichester, Brisbane, Toronto: John Whiley and sons, 1979. — Т. 1. — (Photographic science and technology and graphic arts). — ISBN 0-471-02228-4.

Обесцвечивающий агент

Сульфит натрия в описанном выше процессе связывания окрашенных форм образует бесцветные соединения, вместо сильноокрашенных, тем самым снижая нежелательные пятна и окраску результирующего изображения[7].

Общие сведения о сульфите натрия и степени окисления в na2so3

Брутто-формула – Na2SO3. Молярная масса сульфита натрия равна 126,04 г/моль.

Хорошо растворяется в воде (гидролизуется по аниону). В ОВР является сильным восстановителем, но способен проявлять и слабые окислительные свойства.

Определение и формула сульфита натрия

Формула – Na_2SO_3126,043126,043

Физические свойства – белое кристаллическое вещество, плавится без разложения под воздействием избыточного давления.

Данная соль образует кристаллогидрат с формулой Na_2SO_3 cdot 7H_2OpH = 9pH = 9

Поддержание активности проявления

Окисленные остатки проявляющего вещества в растворе, хотя и непосредственно не реагируют с галогенидом серебра в эмульсии, но изменяют pH среды и другие её показатели, что может вести либо к нарастанию скорости проявления, либо к её спаду. Лишь немногие проявляющие вещества не дают подобного эффекта.

Рост активности наблюдается в проработавших растворах проявляющих веществ, имеющих активные гидроксогруппы, например у глицина-фото. Если же проявляющее вещество имеет только аминогруппы, то скорость проявления будет падать. Превращение окисленных форм в сульфонаты при реакции с сульфитом стабилизирует и поддерживает активность, тем самым позволяя избегнуть нежелательного пере- или недопроявления[7].

Получение

Сульфит натрия получают:

Na2CO3 SO2 H2O⟶2NaHSO3 CO2↑{displaystyle {ce {Na2CO3 SO2 H2O -> 2NaHSO3 CO2 ^}}}
2NaHSO3 Na2CO3⟶2Na2SO3 CO2↑ H2O{displaystyle {ce {2NaHSO3 Na2CO3 -> 2Na2SO3 CO2 ^ H2O}}}
Процесс насыщения раствора диоксидом проводят под тягой при 40 °C, после этого кристаллизуют раствор, защищая его от действия кислорода, выход реакции 80%[5].
NaHSO3 NaOH→Na2SO3 H2O{displaystyle {mathsf {NaHSO_{3} NaOHrightarrow Na_{2}SO_{3} H_{2}O}}}
2NaOH SO2→Na2SO3 H2O{displaystyle {mathsf {2NaOH SO_{2}rightarrow Na_{2}SO_{3} H_{2}O}}}

Безводную соль:

2NaHSO3 Ca(OH)2⟶CaSO3↓ Na2SO3 2H2O{displaystyle {ce {2NaHSO3 Ca(OH)2 -> CaSO3v Na2SO3 2H2O}}}

Потребление продуктов с консервантами

Одной из добавок, которые могут вызвать проблемы у чувствительных людей, является группа, известная как сульфитирующие агенты, которые включают различные неорганические сульфитные добавки (E220-228), включая сульфит натрия (SO).2).

У людей с повышенной чувствительностью или астмой употребление продуктов с сульфитами или вдыхание диоксида серы может быть токсичным.

Эти соединения ответственны за сужение бронхов, которое приводит к затруднению дыхания. Единственное средство от этой чрезмерной реакции — избегать продуктов и напитков, содержащих сульфиты..

Приготовление сульфита натрия

Как правило, в лабораторных масштабах сульфит натрия получают в результате реакции раствора гидроксида натрия с газообразным диоксидом серы (2NaOH SO).2 → На2SW3 H2O).

Тогда эволюция SO2 добавив несколько капель концентрированной соляной кислоты, вы укажете, что гидроксид натрия практически исчез, превратившись в водный сульфит натрия (Na2SW3 2HCl → 2NaCl SO2 H2O).

С другой стороны, это химическое соединение получают в промышленности путем взаимодействия диоксида серы с раствором карбоната натрия..

Исходная комбинация генерирует бисульфит натрия (NaHSO3), который при взаимодействии с гидроксидом натрия или карбонатом натрия превращается в сульфит натрия. Эти реакции могут быть обобщены в глобальной реакции SO2 не доступно2Колорадо3 → На2SW3 Колорадо2.

Приложений

Из-за его реактивных свойств сульфит натрия очень универсален и в настоящее время широко используется в различных отраслях промышленности..

-Широко используется для очистки воды и удаления растворенного кислорода в котловой воде..

-У этого также есть заявления в бумажной промышленности (полужидкая целлюлоза).

-В фотографии его используют при изготовлении девелоперов.

-В достаточной степени он используется в консервации пищевых продуктов и антиоксидант.

-В текстильной промышленности его используют в отбеливающих и противохлорных процессах..

-Он также используется в качестве восстановителя.

-Кроме того, он используется при вторичной добыче нефтяных скважин..

-Он даже используется в производстве органических соединений, красителей, чернил, вискозы и каучуков..

-Он используется в производстве многочисленных химических веществ, в том числе сульфат калия, сульфит натрия, силикат натрия, гипосульфит натрия и сульфат натрия алюминия..

Применение

В пищевой промышленности используется как консервант с допустимой суточной нормой потребления 0,7 мг/кг массы тела (в пересчёте на диоксид серы). Кодекс Алиментариус допускает индивидуальное использование или вместе с другими сульфитами, например, для морских полупродуктов до 300 мг/кг и до 30 мг/кг готовых продуктов, в замороженных картофельных изделиях до 50 мг/кг, а также в концентрате ананасового сока до 500 мг/кг.

В РФ разрешён в различных готовых продуктах с концентрацией до 500 мг / кг (для сушеных фруктов и орехов) и в некоторых полупродуктах до 3 г/кг (для полупродуктов из вишни), в частности, в колбасных издениях до 450 мг/кг, в винах до 300 мг/кг. При содержании менее 10 мг/кг (в расчёте на диоксид серы) сульфит натрия допускается не указывать на этикетке[4].

Применяют для удаления следов хлора после отбеливания тканей, для удаления серы из вискозного волокна после формования, как флотореагент для руд цветных металлов, в производстве пестицидов, для обезвреживания сточных вод, содержащих хром[3].

Про кислород:  Ситурация что это такое

В фотографии используют как основное сохраняющее вещество в проявителях, входит в состав фиксажей и других растворов[10][3].

В косметике применяется с допустимым содержанием 0,2% (свободного диоксида серы)[4].

Примечания

  1. 12SODIUM SULFITE
  2. Haist, 1979, с. 220.
  3. 123456789Белоусова, 1992.
  4. 12345Сарафанова, 2004, с. 585—587.
  5. 1234Карякин, 1974, с. 271.
  6. Стасиневич, 1964.
  7. 12345Haist, 1979, с. 220—229.
  8. Редько, 2006, с. 857.
  9. 123Редько, 2006, с. 856.
  10. Гурлев, 1988, с. 296.

Разрыв цепи полимеризации

При проявлении гидрохиноном и его производными в растворе образуются семихиноны — высокоактивные и нестабильные соединения. Они имеют тенденцию к полимеризации в гуминовые кислоты, цепи которых в типичных условиях для фотографического проявления образуются из порядка 10 молекул окисленных остатков гидрохинона и имеют тёмную окраску.

Так как на стадии образования семихинона сульфит реагирует с ним, то полимеризации, как правило, не происходит, а следовательно, не будет и каталитического воздействия данных полимерных соединений на неокисленную форму проявляющего вещества. Тем не менее, для пирогаллола сульфит не способен взаимодействовать с нерастворимыми окрашенными продуктами окисления, аналогично и для слабоокрашенных продуктов окисления фенидона и L-аскорбиновой кислоты[7].

Свойства

Этот вид имеет определенные физические и химические свойства, которые отличают его от других солей, которые описаны ниже:

Сульфит натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Сульфит натрия – неорганическое вещество, имеет химическую формулу Na2SO3.

Краткая характеристика сульфита натрия

Физические свойства сульфита натрия

Получение сульфита натрия

Химические свойства сульфита натрия

Химические реакции сульфита натрия

Применение и использование сульфита натрия

Физические свойства

Соединение имеет вид бесцветных кристаллов гексагональной сингонии с параметрами: a=0,5459 нм, с=0,6160 нм, z=2, пространственная группа C3, также выпускается в виде мелкого белого порошка, иногда имеющего розоватый оттенок. Обладает холодящим солёным вкусом и слабым запахом диоксида серы.

Молярная масса 126,04 г/моль, плотность 2,633 г/см3. Растворим в воде, при этом с ростом температуры растворимость сначала растет, достигая максимума растворимости при 33,4 °C, затем начинает снижаться; растворимость составляет (в 100 г воды):

14,29 г (0 °C), 26,10 г (20 °C), 36,99 г (40 °C), 29,20 г (80 °C). Также растворим в этиловом спирте, нерастворим в жирах и маслах[3][4].

Образует гептагидрат Na2SO3·7H2O при кристаллизации из водных растворов ниже 33,4 °C. Гептагидрат сульфита натрия имеет молярную массу 252,14 г/моль и плотность 1,539 г/см3[3][4].

Физические свойства сульфита натрия:

Наименование параметра:Значение:
Химическая формулаNa2SO3
Синонимы и названия иностранном языкеsodium sulfite (англ.)
Тип веществанеорганическое
Внешний видбесцветные гексагональные кристаллы
Цветбелый, бесцветный
Вкус—*
Запахбез запаха
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)твердое вещество
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м32633
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см32,633
Температура разложения, °C600
Температура плавления, °C500
Молярная масса, г/моль126,037
Растворимость в воде (20 oС), г/100 г26,10

* Примечание:

— нет данных.

Формула изобретения

1. Способ окисления сульфита натрия в водном растворе кислородсодержащим газом при комнатной температуре, отличающийся тем, что окисление сульфита натрия проводят в бисерной мельнице со стеклянным корпусом вертикального типа с высокооборотной механической мешалкой лопастного типа и стеклянным бисером в качестве перемещаемой мешалкой твердой фазы, водный раствор сульфита натрия загружают в массовом соотношении со стеклянным бисером, соответственно равном (1,25÷1,53):

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение высоты и диаметра стеклянного корпуса бисерной мельницы составляет, соответственно равном (1÷1,2):(1,3÷1), при диаметре корпуса 50 мм и более.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют фракцию бисера 2,5-3,2 мм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вал и лопасть мешалки выполняют из текстолита или тефлона.

Фотографические свойства

Многочисленные исследования свойств сульфита натрия в составе проявляющих растворов показали, что действие этого соединения не ограничивается узкой областью снижения количества пятен на эмульсии, образующихся в процессе обработки в некоторых окрашивающих проявителях, для чего это соединение было предложено изначально.

Практически сразу сульфит натрия стал использоваться в своей роли основного универсального сохраняющего вещества, что было вызвано его многоаспектным действием на фотографические составы при всех этапах проявления и хранения растворов[7].

Химическая структура

Все формы сульфита натрия характеризуются тем, что они являются белыми, кристаллическими и гигроскопичными твердыми веществами, которые обладают способностью легко притягивать и удерживать молекулы воды из окружающей среды, которые обычно находятся при комнатной температуре.

Тип кристаллической структуры связан с присутствием воды в соединении. Безводный сульфит натрия имеет ромбическую или гексагональную структуру, и в случае присутствия молекул воды в соединении его структура изменяется (например, гептагидрат сульфита натрия имеет моноклинную структуру).

Химические свойства

Сульфит натрия устойчив на воздухе при комнатной температуре, но при сильном нагревании разлагается с образованием плава сульфата натрия и сульфида натрия[5][3]:

4Na2SO3⟶Na2S 3Na2SO4{displaystyle {ce {4Na2SO3 -> Na2S 3Na2SO4}}},

при этом при температуре выше 800 °C разложение идет до образования оксида натрия и диоксида серы[3].

Гептагидрат сульфита натрия во влажном воздухе легко окисляется до сульфата натрия, для замедления окисления используют ингибиторы — гидрохинон, пирогаллол, 1,4-фенилендиамин. В сухом воздухе гептагидрат не окисляется, но частично теряет кристаллизационную воду, полностью обезвоживаясь при температуре 150—160 °C[3].

Водные растворы сульфита натрия имеют щелочную реакцию, при их подкислении происходит выделение диоксида серы[6].

Сульфит натрия является сильным восстановителем. В водных растворах находится в частично гидролизованном состоянии, легко окисляется кислородом воздуха, перманганатом калия, бихроматом калия, бромом, иодом и другими окислителями до сульфата натрия.

Растворы сульфита натрия поглощают диоксид серы, образуя гидросульфит натрия, а при кипячении присоединяют серу с образованием тиосульфата натрия. В кислых растворах хлорида титана (III), двуххлористого олова и хлорида железа (II) восстанавливается до дитионита натрия или до сульфида натрия[3].

Экотоксичности

Сульфит натрия — это неопасный раствор, который обычно используется в качестве дехлорирующего агента для сточных вод. Высокие концентрации способствуют высокой потребности в химическом кислороде в водной среде.

Эффекты от воздействия соединения

Длительное или повторное воздействие этого вещества может вызвать дерматит и реакции чувствительности. Воздействие на людей, чувствительных к сульфиту, астме и атопии, может вызвать тяжелое сужение бронхов и снизить уровень форсированного выдоха.

Аналогичным образом, кислотное разложение сульфита натрия может выделять токсичные и опасные пары оксидов серы, в том числе диоксида серы, которые могут вызвать постоянное ухудшение состояния легких из-за хронического и острого воздействия..

Точно так же острое отравление диоксидом серы встречается редко, поскольку газ легко обнаруживается. Это так раздражает, что контакт не может быть терпимо.

Симптомы включают кашель, хрипоту, чихание, слезотечение и затрудненное дыхание. Тем не менее, сотрудники с неизбежным высоким воздействием могут страдать от значительного и, возможно, смертельного повреждения легких.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий