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]]。

==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>

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。<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" />


==製備==
'''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。
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:
:2 SO<sub>2</sub> + Zn = ZnS<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
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使用[[甲酸鈉]]法製備:
== 性质 ==
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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。


使用[[硼氫化鈉]]法製備:
=== 制备 ===
: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
连二亚硫酸钠可以通过下列方式制備:
每份H<sup>−</sup>減少兩份二氧化硫。[[甲酸鹽]]也可被用作還原劑。
*[[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>


==性質和反應==
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===水解===
: <ce>ZnS2O4\ + 2 NaOH -> Zn(OH)2\downarrow\ + Na2S2O4</ce>
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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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>


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。
*利用[[甲酸鈉]]與二氧化硫及氫氧化鈉製備:
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===氧化還原反應===
*利用[[硼氫化鈉]]與二氧化硫及氫氧化鈉製備:
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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連二亞硫酸鈉與氧氣反應:
== 主要用途 ==
: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>
* 印染工业的还原剂;
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。
* 丝、毛的[[漂白]];
* 医药、选矿;
* [[硫脲]]及其硫化物的合成等。
* 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。
* 感光工業用作[[顯影劑]]。
* 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。
* 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。
* 無機工業用作生產[[氰化亞銅]]等的還原劑。


===有機反應===
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]]。
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。


==應用==
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。
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>


== 危险 ==
==安全性==
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==參見==
* 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。
*[[連二亞硫酸鹽]]
* 環境危害:對環境有危害,會污染水體。
* 燃爆危險:遇火可燃烧 。


==文献 ==
==資料==
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{{化合物}}
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[[Category:漂白劑]]
[[Category:硫酸]]
[[Category:硫酸]]
[[Category:漂白剂]]
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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  checkY
PubChem 24489
ChemSpider 22897
SMILES
 
  • [O-]S(=O)S(=O)[O-].[Na+].[Na+]
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 18.2 g/100 mL(無水,20 °C)
21.9 g/100 mL(二水,20 °C)
溶解性 微溶於
危险性
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中易燃物的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中有害物质的标签图案
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
3
2
1
 
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,在熱水和溶液分解

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
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。[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

  1. ^ 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. 
  2. ^ Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 (英语). 
  3. ^ 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. ^ 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. 
  5. ^ 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可免费查阅. 
  6. ^ J. Org. Chem., 1980, 45 (21), pp 4126–4129, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jo01309a011
  7. ^ Aldehyde sulfoxylate systemic fungicides. google.com. [27 April 2018]. (原始内容存档于27 April 2018). 
  8. ^ 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.