本页使用了标题或全文手工转换

亚硫酸钙

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
亚硫酸钙
IUPAC名
Calcium sulfite
别名 E226
识别
CAS号 10257-55-3(无水)、72878-03-6(四水)、29501-28-8(半水)
PubChem 159274
ChemSpider 8329549
SMILES
InChI
InChIKey GBAOBIBJACZTNA-NUQVWONBAU
性质
化学式 CaSO3
摩尔质量 120.17 g/mol g·mol⁻¹
外观 白色固体
熔点 600 °C(873 K)
溶解性 0.0043 g/100 mL, 18℃
危险性
闪点 不可燃
相关物质
其他阴离子 硫酸钙
其他阳离子 亚硫酸钠
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

亚硫酸钙属于亚硫酸盐与钙盐,化学式。亚硫酸钙有两种已知结晶水合物:半水合亚硫酸钙与四水合亚硫酸钙[1],均为白色固体。亚硫酸钙是烟气脱硫英语flue-gas desulfurization的产物之一。

用途[编辑]

乾壁[编辑]

在制备乾壁的主要成分石膏的过程中,亚硫酸钙是一种中间产物。一间典型的全新美国房屋含有7公吨石膏[2]

食品添加剂[编辑]

亚硫酸钙可用作防腐剂,E编码为E226[3]。与其他亚硫酸盐抗氧化剂类似,亚硫酸钙广泛用于保存葡萄酒、苹果酒、水果汁、罐头水果、蔬菜等[4]。在溶液中,亚硫酸盐是强还原剂,作为除氧剂英语oxygen scavenger起到保存食品的作用。因为部分人群对亚硫酸盐过敏,所以有必要对其进行标注。[5][6]

木浆生产[编辑]

化学木浆的生产过程是溶解掉木片中的木质素,分离出原本与前者紧密结合的纤维素。在亚硫酸盐制浆法英语sulfite process中,用来分离木质素的盐可以是亚硫酸钙。人们曾经用过亚硫酸钙,但如今镁和钠的亚硫酸盐与亚硫酸氢盐已广泛取代之。另一种制浆法是硫酸盐制浆法,使用的是氢氧化物与硫化物[7]

酸抑制剂[编辑]

煤中的二硫化铁在空气中煅烧会生成酸性气体,溶于水形成酸,污染环境:

亚硫酸盐具有还原性,可以除去氧气从而抑制酸的形成。亚硫酸的钠盐、钾盐和铵盐都相对较贵且生产规模较小,而已经大规模生产的亚硫酸钙是该过程中较理想的酸抑制剂。[8]

制备[编辑]

通过烟气脱硫英语Flue-gas desulfurization(FGD)可大量制备亚硫酸钙。烟道气指的是煤等化石燃料燃烧后得到的一类副产物,通常包括SO2。人们为了防止酸雨而限制二氧化硫排放,在其他气体从烟囱排出之前,需要除去二氧化硫。比较经济的做法是用熟石灰(Ca(OH)2)或石灰石(CaCO3)处理。

理想状况下,用石灰石除去二氧化硫的反应如下:

SO2 + CaCO3 → CaSO3 + CO2

理想状况下,用熟石灰除去二氧化硫的反应如下:[9][10]

SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O

如果体系中存在氧气,亚硫酸根就会被氧化为硫酸根,最后可以得到二水合硫酸钙晶体,即石膏[11]

实验室制法则是令氯化鈣水溶液与亚硫酸钠水溶液反应:

CaCl2 + Na2SO3 → CaSO3 + 2 NaCl

结构[编辑]

亚硫酸钙的结构已由X射线晶体学检验得出[12]

半水合亚硫酸钙晶体中,钙的配位数是6,每个钙离子连有五个亚硫酸根的氧原子及一个水分子中的氧原子,六个氧原子组成三角反棱柱的形状。半水合亚硫酸钙晶体热力学较稳定的原因可能是Ca-O键在整个晶体中延展形成网状结构。[13]

四水合亚硫酸钙只在低温下稳定,在室温下会迅速转变为半水合物,因此获得四水合物单晶并分析结构较为困难。不过,使用琼脂制造溶胶环境即可减慢反应物分子的速度,便于结晶,从而制得晶体。[14]四水合亚硫酸钙晶体中钙的配位数同样为6,两个氧原子来自亚硫酸根,四个来自水分子。其热力学不稳定的原因可能是其中的亚硫酸根离子处于无序状态。[15]

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Abraham Cohen; Mendel Zangen. Studies On Alkaline Earth Sulfites. Structure and Stability of the New Compound Ca3(SO3)2SO4.12H2O and Its Solid Solution In Calcium Sulfite Tetrahydrate. Chemistry Letters. 1984: 1051–1054. doi:10.1246/cl.1984.1051. 
  2. ^ USGS Gypsum Statistics and Information. USGS. [2017-08-02]. 
  3. ^ Current EU approved additives and their E Numbers. United Kingdom: Food Standards Agency. 2010 [2017-08-04]. 
  4. ^ Sulfites.org. Sulfites in Foods. [2017-08-04]. 
  5. ^ García-Gavín, Juan; Parente, Joana; Goossens, An. Allergic contact dermatitis caused by sodium metabisulfite: a challenging allergen. A case series and literature review. Contact Dermatitis. 2012-11, 67 (5): 260–269. doi:10.1111/j.1600-0536.2012.02135.x. 
  6. ^ Vally, H.; Misso, N. L. A.; Madan, V. Clinical effects of sulphite additives. Clinical & Experimental Allergy. 2009-11, 39 (11): 1643–1651. doi:10.1111/j.1365-2222.2009.03362.x. 
  7. ^ Ropp, Richard. Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Elsevier Science Technology. 2013: 145–148. 
  8. ^ Hao, Yueli; Dick, Warren A. Potential Inhibition of Acid Formation in Pyritic Environments Using Calcium Sulfite Byproduct. Environmental Science & Technology. 2000-06, 34 (11): 2288–2292. doi:10.1021/es9904235. 
  9. ^ Hudson, JL. Sulfur Oxidation in Scrubber Systems. University of Virginia. 1980. 
  10. ^ Miller, Bruce. Coal Energy Systems. Elsevier Science Technology. 2004: 294–299. 
  11. ^ Søren Kiil, Michael L. Michelsen and Kim Dam-Johansen. Experimental Investigation and Modeling of a Wet Flue Gas Desulfurization Pilot Plant. Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 7 (37): 2792–2806. doi:10.1021/ie9709446. 
  12. ^ Yasue, Tamotsu; Arai, Yasuo. Crystal structure of calcium sulfite. Gypsum & Lime (Jap. Language). 1986, 203: 235–244. 
  13. ^ Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The crystal structure of calcium sulfite hemihydrate. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1984, 57 (2): 1155–1156. doi:10.1246/bcsj.57.1155. 
  14. ^ Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The Crystal Structure of Calcium Sulfite Tetrahydrate. Chemistry Letters. 1983, 12 (4): 459–462. doi:10.1246/cl.1983.459. 
  15. ^ Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The Crystal Structure of Calcium Sulfite Tetrahydrate. Interatomic Distances and Angles. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1984, 57 (2): 593–594. doi:10.1246/bcsj.57.593.