连二亚硫酸钠:修订间差异
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'''連二亞硫酸鈉''',又稱'''低亚硫酸钠''',,俗稱'''保险粉''',[[化學式]]為Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>4</sub>,是白色結晶粉末,有[[硫磺]]氣味。在乾燥空氣中穩定,在熱水和[[酸]][[溶液]]中[[分解反應|分解]]。 |
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==結構== |
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結構已通過[[拉曼光譜]]和單晶X射線衍射進行檢查。連二亞硫酸根離子有C<sub>2</sub>[[空間對稱群|對稱群]],有16°的O-S-S-O扭轉角。二水合物({{chem|Na|2|S|2|O|4|·2H|2|O}})的連二亞硫酸根陰離子具有約56°的O-S-S-O扭轉角。<ref>{{Cite journal| first1 = J. B.| first2 = D. R.| first3 = J. T.| first4 = P. E.| first5 = K. L.| last1 = Weinrach| first6 = D. S.| first7 = D. W.| title = A structural study of sodium dithionite and its ephemeral dihydrate: A new conformation for the dithionite ion| journal = Journal of Crystallographic and Spectroscopic Research| volume = 22| issue = 3| pages = 291–301| year = 1992| doi = 10.1007/BF01199531| last2 = Meyer| last3 = Guy| last4 = Michalski| last5 = Carter| last6 = Grubisha| last7 = Bennett| s2cid = 97124638}}</ref> |
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弱S-S键由239pm的S-S距离表示,相对于一个典型的S-S键,它被拉长了约30pm。 |
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弱S-S鍵由239pm的S-S距離表示,相對於典型的S-S鍵被延長了30pm。<ref>{{Greenwood&Earnshaw2nd}}</ref>由於這種鍵很脆弱,連二亞硫酸鹽陰離子在溶液中解離成[SO<sub>2</sub>]<sup>−</sup>自由基,已被[[電子順磁共振|EPR]]光譜證實。還觀察到在中性或酸性溶液中,<sup>35</sup>S在S<sub>2</sub>O<sub>4</sub><sup>2−</sup>和SO<sub>2</sub>之間快速交換,與陰離子中的弱S-S鍵一致。<ref name="InorgChem" /> |
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==製備== |
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'''连二亚硫酸钠'''(sodium dithionite)又稱'''低亚硫酸钠'''(sodium hydrosulfite)、'''二硫亞磺酸鈉''',俗稱'''保险粉''',[[分子式]]Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>4</sub>,是一种强[[还原剂]],可作食品漂白剂。 |
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連二亞硫酸鈉在工業上通過還原[[二氧化硫]]生產。1990年生產了大約300000噸。<ref name=Ullmann>{{cite book |author1=José Jiménez Barberá |author2=Adolf Metzger |author3=Manfred Wolf |chapter=Sulfites, Thiosulfates, and Dithionites |title=Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry |date=15 June 2000 |publisher=Wiley Online Library |doi=10.1002/14356007.a25_477|isbn=978-3527306732 }}</ref>使用鋅塵法是兩步過程: |
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:2 SO<sub>2</sub> + Zn = ZnS<sub>2</sub>O<sub>4</sub> |
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:ZnS<sub>2</sub>O<sub>4</sub> + 2 NaOH = Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>4</sub> + Zn(OH)<sub>2</sub> |
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使用[[甲酸鈉]]法製備: |
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== 性质 == |
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: HCOONa + 2 SO<sub>2</sub> + NaOH = Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>4</sub> + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O |
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外观为白色砂状结晶物或淡黄色粉末,略帶有硫的味道,熔点52-55℃(分解),沸点130℃(分解)。分子量174.11,密度为2.19,引燃温度为130℃。可溶于水,不溶于乙醇。 |
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使用[[硼氫化鈉]]法製備: |
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=== 制备 === |
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:NaBH<sub>4</sub> + 8 NaOH + 8 SO<sub>2</sub> = 4 Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>4</sub> + NaBO<sub>2</sub> + 6 H<sub>2</sub>O |
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连二亚硫酸钠可以通过下列方式制備: |
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每份H<sup>−</sup>減少兩份二氧化硫。[[甲酸鹽]]也可被用作還原劑。 |
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*[[鋅塵法]]制备,以下為[[化学反应]]:<ref name="Pratt 1924 pp. 676–677">{{cite journal | last=Pratt | first=L. A. | title=The Manufacture of Sodium Hyposulfite. | journal=Industrial & Engineering Chemistry | publisher=American Chemical Society (ACS) | volume=16 | issue=7 | year=1924 | issn=0019-7866 | doi=10.1021/ie50175a006 | pages=676–677}}</ref> |
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==性質和反應== |
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: <ce>Zn\ + 2 SO2 -> ZnS2O4</ce> |
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===水解=== |
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: <ce>ZnS2O4\ + 2 NaOH -> Zn(OH)2\downarrow\ + Na2S2O4</ce> |
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連二亞硫酸鈉乾燥時穩定,但水溶液由於以下反應而變質: |
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: 2 S<sub>2</sub>O<sub>4</sub><sup>2−</sup> + H<sub>2</sub>O = S<sub>2</sub>O<sub>3</sub><sup>2−</sup> + 2 HSO<sub>3</sub><sup>−</sup> |
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這是由於[[連二亞硫酸]]的不穩定性導致的。因此連二亞硫酸鈉溶液不能長期儲存。<ref name="InorgChem">{{cite book| title = Inorganic Chemistry, 3rd Edition| chapter = Chapter 16: The group 16 elements| author1 = Catherine E. Housecroft| author2 = Alan G. Sharpe| publisher = Pearson| year = 2008| isbn = 978-0-13-175553-6| page = 520}}</ref> |
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無水連二亞硫酸鈉在空氣中90°C以上會分解成[[硫酸鈉]]和[[二氧化硫]]。沒有空氣的情況下,在150°C以上會迅速分解為[[亞硫酸鈉]]、[[硫代硫酸鈉]]、二氧化硫和微量硫。 |
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*利用[[甲酸鈉]]與二氧化硫及氫氧化鈉製備: |
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: <ce>HCOONa\ + 2 SO2\ + NaOH -> Na2S2O4\downarrow\ + CO2\ + H2O</ce> |
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===氧化還原反應=== |
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*利用[[硼氫化鈉]]與二氧化硫及氫氧化鈉製備: |
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連二亞硫酸鈉是一種還原劑。在pH為7時,與[[標準氫電極]]相比,電位為-0.66V。氧化還原隨著亞硫酸氫鹽的形成而發生:<ref>{{cite journal|author=Mayhew, S. G.|title=The Redox Potential of Dithionite and SO−2 from Equilibrium Reactions with Flavodoxins, Methyl Viologen and Hydrogen plus Hydrogenase|journal=European Journal of Biochemistry|year=2008|volume=85|issue=2|pages=535–547|doi=10.1111/j.1432-1033.1978.tb12269.x|pmid=648533|doi-access=free}}</ref> |
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: <ce>NaBH4\ + 8NaOH\ + 8SO2 -> 4Na2S2O4\ + NaBO2</ce> |
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:S<sub>2</sub>O<sub>4</sub><sup>2-</sup> + 2 H<sub>2</sub>O = 2 HSO<sub>3</sub><sup>−</sup> + 2 e<sup>−</sup> + 2 H<sup>+</sup> |
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連二亞硫酸鈉與氧氣反應: |
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== 主要用途 == |
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:Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>4</sub> + O<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O = NaHSO<sub>4</sub> + NaHSO<sub>3</sub> |
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* 印染工业的还原剂; |
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這些反應表現出複雜的pH依賴性平衡,包括亞硫酸氫鹽、硫代硫酸鹽和二氧化硫。 |
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* 丝、毛的[[漂白]]; |
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* 医药、选矿; |
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* [[硫脲]]及其硫化物的合成等。 |
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* 印染工業作為[[去氧劑]]和漂白劑,用於各種棉織物的煮煉,可防止棉布纖維局部氧化而影響纖維強度,並能提高煮煉物的白度。 |
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* 感光工業用作[[顯影劑]]。 |
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* 有機工業用作[[間苯二胺]]、[[氮基水楊酸鈉]]等生產的還原劑,以防止反應過程中半成品的氧化。 |
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* 食品工業用作脫水蔬菜的[[還原劑]]、漂白劑、[[防腐劑]]、[[抗氧化劑]],以防止蔬菜中的綠色素變質發黃。 |
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* 無機工業用作生產[[氰化亞銅]]等的還原劑。 |
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===有機反應=== |
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依台灣的《食品安全衛生管理法》,食品級的低亞硫酸鈉不能使用在生鮮蔬果上,食用過量會產生[[呼吸困難]]、[[腹瀉]]或[[嘔吐]]。 |
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在醛的存在下,連二亞硫酸鈉在室溫下反應形成 α-羥基亞磺酸鹽,或者在85°C以上溫度下將醛還原為相應的醇。<ref>J. Org. Chem., 1980, 45 (21), pp 4126–4129, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jo01309a011</ref><ref>{{cite web|url=https://patents.google.com/patent/US5270058A/en|title=Aldehyde sulfoxylate systemic fungicides|website=google.com|access-date=27 April 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20180427175353/https://patents.google.com/patent/US5270058A/en|archive-date=27 April 2018}}</ref>一些酮也在類似條件下被還原。 |
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==應用== |
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依中國大陸的《食品添加劑使用衛生標準》(GB 2760-1996)規定:蜜餞、乾果、乾菜、粉絲、葡萄糖、食糖、冰糖、飴糖、糖果、液體葡萄糖、竹筍、蘑菇及蘑菇罐頭,最大用量0.40g/kg。殘留量以二氧化硫計,竹筍、蘑菇及蘑菇罐頭不得超過0.05g/kg;食糖、粉絲及其他品種不得超過0.1g/kg;蜜餞不得超過0.5g/kg。 |
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由於是水溶性的,連二亞硫酸鈉在一些工業染色過程中用作[[還原劑]]。在[[硫化染料]]和[[還原染料]]的情況下,不溶於水的染料可以還原成水溶性[[鹼金屬]]鹽(如[[靛藍]])。<ref>{{cite journal|last1=Božič|first1=Mojca|last2=Kokol|first2=Vanja|title=Ecological alternatives to the reduction and oxidation processes in dyeing with vat and sulphur dyes|journal=Dyes and Pigments|date=2008|volume=76|issue=2|pages=299–309|doi=10.1016/j.dyepig.2006.05.041}}</ref> |
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==安全性== |
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連二亞硫酸鈉的廣泛使用部分歸於其低毒性,{{LD50}}為2.5g/kg(大鼠,口服)。<ref name=Ullmann/> |
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==參見== |
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* 健康危害:对眼睛、[[皮肤]]、粘膜(呼吸道)有刺激性,接触后可引起头痛、恶心、呕吐。 |
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*[[連二亞硫酸鹽]] |
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* 環境危害:對環境有危害,會污染水體。 |
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* 燃爆危險:遇火可燃烧 。 |
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==參考資料== |
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{{Reflist}} |
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{{ |
{{鈉化合物}} |
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[[Category: |
[[Category:漂白劑]] |
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[[Category:連二亞硫酸鹽]] |
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[[Category:鈉化合物]] |
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[[Category: |
[[Category:還原劑]] |
2022年10月26日 (三) 13:35的版本
連二亞硫酸鈉 | |
---|---|
别名 | 低亞硫酸鈉 保險粉 |
识别 | |
CAS号 | 7775-14-6 |
PubChem | 24489 |
ChemSpider | 22897 |
SMILES |
|
UN编号 | 1384 |
EINECS | 231-890-0 |
ChEBI | 66870 |
RTECS | JP2100000 |
性质 | |
化学式 | Na2S2O4 |
摩尔质量 | 174.107 g/mol(無水) 210.146 g/mol(二水) g·mol⁻¹ |
外观 | 白色至淺灰色結晶粉末 淺檸檬色薄片 |
氣味 | 淡硫磺味 |
密度 | 2.38 g/cm3 (無水) 1.58 g/cm3(二水) |
熔点 | 52 °C(325 K) |
沸点 | 分解 |
溶解性(水) | 18.2 g/100 mL(無水,20 °C) 21.9 g/100 mL(二水,20 °C) |
溶解性 | 微溶於醇 |
危险性 | |
GHS危险性符号 | |
GHS提示词 | Danger |
H-术语 | H251, H302 |
P-术语 | P235+410, P264, P270, P280, P301+312, P330, P407, P413, P420, P501 |
NFPA 704 | |
相关物质 | |
其他阴离子 | 亞硫酸鈉 硫酸鈉 |
相关化学品 | 硫代硫酸鈉 亞硫酸氫鈉 焦亞硫酸鈉 硫酸氫鈉 |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
連二亞硫酸鈉,又稱低亚硫酸钠,,俗稱保险粉,化學式為Na2S2O4,是白色結晶粉末,有硫磺氣味。在乾燥空氣中穩定,在熱水和酸溶液中分解。
結構
結構已通過拉曼光譜和單晶X射線衍射進行檢查。連二亞硫酸根離子有C2對稱群,有16°的O-S-S-O扭轉角。二水合物(Na
2S
2O
4·2H
2O)的連二亞硫酸根陰離子具有約56°的O-S-S-O扭轉角。[1]
弱S-S键由239pm的S-S距离表示,相对于一个典型的S-S键,它被拉长了约30pm。
弱S-S鍵由239pm的S-S距離表示,相對於典型的S-S鍵被延長了30pm。[2]由於這種鍵很脆弱,連二亞硫酸鹽陰離子在溶液中解離成[SO2]−自由基,已被EPR光譜證實。還觀察到在中性或酸性溶液中,35S在S2O42−和SO2之間快速交換,與陰離子中的弱S-S鍵一致。[3]
製備
連二亞硫酸鈉在工業上通過還原二氧化硫生產。1990年生產了大約300000噸。[4]使用鋅塵法是兩步過程:
- 2 SO2 + Zn = ZnS2O4
- ZnS2O4 + 2 NaOH = Na2S2O4 + Zn(OH)2
使用甲酸鈉法製備:
- HCOONa + 2 SO2 + NaOH = Na2S2O4 + CO2 + H2O
使用硼氫化鈉法製備:
- NaBH4 + 8 NaOH + 8 SO2 = 4 Na2S2O4 + NaBO2 + 6 H2O
每份H−減少兩份二氧化硫。甲酸鹽也可被用作還原劑。
性質和反應
水解
連二亞硫酸鈉乾燥時穩定,但水溶液由於以下反應而變質:
- 2 S2O42− + H2O = S2O32− + 2 HSO3−
這是由於連二亞硫酸的不穩定性導致的。因此連二亞硫酸鈉溶液不能長期儲存。[3]
無水連二亞硫酸鈉在空氣中90°C以上會分解成硫酸鈉和二氧化硫。沒有空氣的情況下,在150°C以上會迅速分解為亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、二氧化硫和微量硫。
氧化還原反應
連二亞硫酸鈉是一種還原劑。在pH為7時,與標準氫電極相比,電位為-0.66V。氧化還原隨著亞硫酸氫鹽的形成而發生:[5]
- S2O42- + 2 H2O = 2 HSO3− + 2 e− + 2 H+
連二亞硫酸鈉與氧氣反應:
- Na2S2O4 + O2 + H2O = NaHSO4 + NaHSO3
這些反應表現出複雜的pH依賴性平衡,包括亞硫酸氫鹽、硫代硫酸鹽和二氧化硫。
有機反應
在醛的存在下,連二亞硫酸鈉在室溫下反應形成 α-羥基亞磺酸鹽,或者在85°C以上溫度下將醛還原為相應的醇。[6][7]一些酮也在類似條件下被還原。
應用
由於是水溶性的,連二亞硫酸鈉在一些工業染色過程中用作還原劑。在硫化染料和還原染料的情況下,不溶於水的染料可以還原成水溶性鹼金屬鹽(如靛藍)。[8]
安全性
連二亞硫酸鈉的廣泛使用部分歸於其低毒性,LD50為2.5g/kg(大鼠,口服)。[4]
參見
參考資料
- ^ Weinrach, J. B.; Meyer, D. R.; Guy, J. T.; Michalski, P. E.; Carter, K. L.; Grubisha, D. S.; Bennett, D. W. A structural study of sodium dithionite and its ephemeral dihydrate: A new conformation for the dithionite ion. Journal of Crystallographic and Spectroscopic Research. 1992, 22 (3): 291–301. S2CID 97124638. doi:10.1007/BF01199531.
- ^ Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 (英语).
- ^ 3.0 3.1 Catherine E. Housecroft; Alan G. Sharpe. Chapter 16: The group 16 elements. Inorganic Chemistry, 3rd Edition. Pearson. 2008: 520. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ 4.0 4.1 José Jiménez Barberá; Adolf Metzger; Manfred Wolf. Sulfites, Thiosulfates, and Dithionites. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley Online Library. 15 June 2000. ISBN 978-3527306732. doi:10.1002/14356007.a25_477.
- ^ Mayhew, S. G. The Redox Potential of Dithionite and SO−2 from Equilibrium Reactions with Flavodoxins, Methyl Viologen and Hydrogen plus Hydrogenase. European Journal of Biochemistry. 2008, 85 (2): 535–547. PMID 648533. doi:10.1111/j.1432-1033.1978.tb12269.x .
- ^ J. Org. Chem., 1980, 45 (21), pp 4126–4129, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jo01309a011
- ^ Aldehyde sulfoxylate systemic fungicides. google.com. [27 April 2018]. (原始内容存档于27 April 2018).
- ^ Božič, Mojca; Kokol, Vanja. Ecological alternatives to the reduction and oxidation processes in dyeing with vat and sulphur dyes. Dyes and Pigments. 2008, 76 (2): 299–309. doi:10.1016/j.dyepig.2006.05.041.
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