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El dióxido de azufre es el compuesto químico con la fórmula SO2. Es un gas tóxico con un acre, olor irritante, que se libera por los volcanes y en diversos procesos industriales. Puesto que el carbón y el petróleo a menudo contienen compuestos de azufre, su combustión genera dióxido de azufre a menos que los compuestos de azufre son eliminados antes de quemar el combustible. La oxidación adicional de SO2, por lo general en presencia de un catalizador tal como NO2, forma H2SO4, y por lo tanto la lluvia ácida. Las emisiones de dióxido de azufre son también un precursor de partículas en la atmósfera. Ambos de estos impactos son motivo de preocupación por el impacto ambiental de estos combustibles.

Estructura y enlace

SO2 es una molécula doblada con C2v grupo de puntos de simetría. En términos del formalismo de electrones conteo, el átomo de azufre tiene un estado de oxidación de 4 y una carga formal de 1.

La estructura de Lewis de dióxido de azufre consiste en un doble enlace O = S y un enlace dativo SO sin la utilización de D-orbitales, lo que resulta en un orden de enlace de 1,5.

Producción

Rutas de combustión

El dióxido de azufre es el producto de la combustión de azufre o de materiales que contienen azufre quema:

 S8 8 O2? 8 SO2

La combustión de sulfuro de hidrógeno y compuestos orgánicos de azufre procede de manera similar.

 2 H2S 3 O2? 2 H2O 2 SO2

El tostado de minerales sulfurados, tales como pirita, blenda, y el cinabrio también libera SO2:

 4 FeS2 11 O2? 2 Fe2O3 8 SO2 2 ZnS 3 O2? 2 ZnO 2 SO2 HgS O2? Hg SO2 4 FeS 7O2? 2 Fe2O3 4 SO2

Una combinación de estas reacciones es responsable de la mayor fuente de dióxido de azufre, las erupciones volcánicas. Estos eventos pueden liberar millones de toneladas de SO2.

Reducción de óxidos superiores

El dióxido de azufre es un subproducto en la fabricación de cemento de silicato de calcio: CaSO4 se calienta con coque y la arena en este proceso:

 2 CaSO4 2 SiO2 C? 2 CaSiO3 2 SO2 CO2

La acción del ácido sulfúrico caliente en virutas de cobre produce dióxido de azufre.

 Cu 2 H2SO4? CuSO4 SO2 2 H2O

De sulfito

Sulfito resultados de la reacción de la base acuosa y dióxido de azufre. La reacción inversa implica la acidificación de metabisulfito de sodio:

 H2SO4 Na2S2O5? 2 SO2 Na2SO4 H2O

Reacciones

Reacciones industriales

El tratamiento de las soluciones básicas con el dióxido de azufre produce sales de sulfito:

 SO2 2 NaOH? Na2SO3 H2O

Atracción de azufre en el estado de oxidación 4, dióxido de azufre es un agente reductor. Se oxida por halógenos para dar los haluros de sulfurilo, tales como cloruro de sulfurilo:

 SO2 Cl2? SO2Cl2

El dióxido de azufre es el agente oxidante en el proceso de Claus, que se lleva a cabo a gran escala en las refinerías de petróleo. Aquí dióxido de azufre se reduce por el sulfuro de hidrógeno para dar azufre elemental:

 SO2 2 H2S? 3 S 2 H2O

La oxidación secuencial de dióxido de azufre seguido de su hidratación se utiliza en la producción de ácido sulfúrico.

 2 SO2 2 H2O O2? 2 H2SO4

Reacciones de laboratorio

El dióxido de azufre puede reaccionar con ciertos 1,3-dienos en una reacción cheletropic para dar los compuestos orgánicos de azufre.

El dióxido de azufre puede unirse a iones metálicos como un ligando para formar complejos de metales de dióxido de azufre, por lo general, donde el metal de transición se encuentra en estado de oxidación 0 o 1 - Muchos modos de enlace diferentes son reconocidos, pero en la mayoría de los casos, el ligando es monodentado, adscrito a la metal a través de azufre, que puede ser plana y piramidal? 1.

Utiliza

Precursor de ácido sulfúrico

El dióxido de azufre es un intermedio en la producción de ácido sulfúrico, que se convierte en trióxido de azufre, y luego a ácido sulfúrico fumante, que se transforma en ácido sulfúrico. El dióxido de azufre para este propósito se hace cuando el azufre se combina con el oxígeno. El método de conversión de dióxido de azufre a ácido sulfúrico se llama el proceso de contacto. Varios miles de millones de kilogramos se producen anualmente para este propósito.

Como conservante

El dióxido de azufre se utiliza a veces como un conservante para orejones, higos secos y otros frutos secos, debido a sus propiedades antimicrobianas, y que a veces se llama E220 cuando se usa de esta manera. Como conservante, mantiene el aspecto colorido de la fruta y evita la putrefacción. También se añade a la melaza sulfurados.

En la elaboración del vino

El dióxido de azufre es un compuesto importante en la elaboración del vino, y se designa como partes por millón en el vino, el número de E: E220. Está presente incluso en los llamados vinos unsulfurated en concentraciones de hasta 10 mg/L. Sirve como un antibiótico y antioxidante, protege el vino de deterioro por bacterias y la oxidación. Su acción antimicrobiana también ayuda a minimizar la acidez volátil. El dióxido de azufre es el responsable de las palabras "contiene sulfitos" que se encuentra en las etiquetas de vino.

El dióxido de azufre en el vino de forma libre y unida, y las combinaciones se conocen como SO2 total. Binding, por ejemplo, para el grupo carbonilo del acetaldehído, varía con el vino en cuestión. La forma libre existe en equilibrio entre el SO2 molecular y de iones bisulfito, que es a su vez en equilibrio con iones de sulfito. Estos equilibrios dependen del pH del vino. Bajo pH desplaza el equilibrio hacia molecular SO2, que es la forma activa, mientras que a pH más altos más SO2 se encuentra en las formas inactivas del sulfito y bisulfito. Es el SO2 molecular que es activo como un agente antimicrobiano y antioxidante, y esta es también la forma que puede ser percibido como un olor acre a altos niveles. Vinos con concentraciones totales de SO2 por debajo de 10 partes por millon no requieren "contiene sulfitos" en la etiqueta por las leyes de Estados Unidos y la Unión Europea. El límite máximo del total de SO2 permitidos en vino en los EE.UU. es de 350 ppm, en la UE es de 160 ppm para los vinos tintos y 210 ppm para los vinos blancos y Ros. En concentraciones bajas, SO2 es en su mayoría no detectable en el vino, pero a concentraciones de SO2 libre más de 50 ppm, SO2 se hace evidente en la nariz y el sabor del vino.

SO2 es también un compuesto muy importante en el saneamiento bodega. Bodegas y el equipo deberán mantenerse limpios, y porque lejía no se pueden utilizar en una bodega debido al riesgo de contaminación del corcho, una mezcla de SO2, el agua y el ácido cítrico se utiliza comúnmente para limpiar y desinfectar el equipo. Los compuestos de ozono se utilizan ahora ampliamente como productos de limpieza en bodegas debido a su eficiencia, y debido a que estos compuestos no afectan el vino o el equipo.

Como un agente reductor

El dióxido de azufre es también un buen reductor. En presencia de agua, el dióxido de azufre es capaz de decolorar sustancias. Específicamente es un blanqueador reductor útil para papeles y materiales delicados tales como ropa. Este efecto de blanqueo normalmente no dura mucho tiempo. El oxígeno en la atmósfera reoxidizes los tintes reducidos, restaurar el color. En el tratamiento de aguas residuales municipales, dióxido de azufre se utiliza para tratar aguas residuales clorada antes de su liberación. El dióxido de azufre reduce el cloro libre y combinado con cloro.

El dióxido de azufre es bastante soluble en agua, y por tanto espectroscopía IR y Raman, se sabe que el ácido sulfuroso hipotética, H2SO3, no está presente en ninguna medida. Sin embargo, tales soluciones sí muestran espectros del hidrógeno sulfito de iones, HSO3-, por reacción con agua, y es de hecho el agente reductor real actual:

 SO2 H2O? HSO3- H

Funciones bioquímicas y biomédicas

El dióxido de azufre es tóxico en grandes cantidades. Es o su conjugado bisulfito de base se produce biológicamente como un intermedio en ambos organismos sulfato-reductores y en las bacterias oxidantes de azufre, así. El papel de dióxido de azufre en la biología de los mamíferos no está todavía bien entendido. Bloques de dióxido de azufre de las señales nerviosas a los receptores de estiramiento pulmonar y eliminando con el reflejo de la inflación Hering-Breuer.

Como un refrigerante

Siendo fácilmente condensada y poseer un alto calor de la evaporación, el dióxido de azufre es un material candidato para refrigerantes. Antes del desarrollo de los CFC, el dióxido de azufre se usa como refrigerante en refrigeradores domésticos.

Como un reactivo y disolvente en el laboratorio

El dióxido de azufre es un disolvente inerte versátil que ha sido ampliamente utilizado para la disolución de las sales altamente oxidantes. También se utiliza de vez en cuando como una fuente del grupo sulfonilo en la síntesis orgánica. El tratamiento de sales de aril diazonio con dióxido de azufre y cloruro cuproso proporciona el correspondiente cloruro de sulfonilo arilo, por ejemplo:

Como un contaminante del aire

El dióxido de azufre es un componente apreciable en la atmósfera, especialmente después de las erupciones volcánicas. Según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, la siguiente cantidad de dióxido de azufre fue lanzado en los EE.UU. por año:

El dióxido de azufre es un contaminante del aire y tiene impactos significativos sobre la salud humana. Además, la concentración de dióxido de azufre en la atmósfera puede influir en la calidad del hábitat de las comunidades vegetales, así como la vida animal. Las emisiones de dióxido de azufre son un precursor de la lluvia ácida y las partículas atmosféricas. Debido en gran parte al Programa de Lluvia Ácida de EPA EE.UU., los EE.UU. ha sido testigo de una disminución del 33% de las emisiones entre 1983 y 2002 - Esta mejora fue resultado en parte de desulfuración de gases de combustión, una tecnología que permite el SO2 que quedará vinculado químicamente en las centrales la quema de carbón o aceite que contiene azufre. En particular, el óxido de calcio reacciona con dióxido de azufre para formar sulfito de calcio:

 CaO SO2? CaSO3

Oxidación aeróbica del CaSO3 da CaSO4, anhidrita. La mayoría de yeso vendidas en Europa proviene de desulfuración de gases de combustión.

El azufre se puede retirar de carbón durante el proceso de grabación mediante el uso de la piedra caliza como material de cama en la combustión en lecho fluidizado.

El azufre también se puede quitar de los combustibles antes de quemar el combustible, la prevención de la formación de SO2 porque no hay azufre en el combustible desde el que se puede formar SO2. El proceso de Claus se utiliza en las refinerías para producir azufre como un subproducto. El proceso Stretford también se ha utilizado para eliminar el azufre del combustible. Procesos redox utilizando óxidos de hierro también se pueden utilizar, por ejemplo, Lo-gato o Sulferox.

Aditivos de combustible, tales como aditivos de calcio y óxido de magnesio, se utilizan en motores de gasolina y diesel con el fin de reducir la emisión de gases de dióxido de azufre a la atmósfera.

A partir de 2006, China fue el mayor contaminador de dióxido de azufre en el mundo, con las emisiones de 2005 estimada en 25,49 millones de toneladas. Esta cantidad representa un aumento del 27% desde 2000, y es más o menos comparable a las emisiones de Estados Unidos en 1980.

Seguridad

Inhalación

La inhalación de dióxido de azufre se asocia con un aumento de los síntomas respiratorios y la enfermedad, la dificultad para respirar y la muerte prematura. En 2008, la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales redujo el límite de exposición a corto plazo a partir de 5 ppm a 0,25 ppm. El PEL OSHA está fijado actualmente en 5 ppm Tiempo promedio ponderado. NIOSH ha establecido el IDLH a 100 ppm.

Una revisión sistemática de 2011 llegó a la conclusión de que la exposición al dióxido de azufre se asocia con el parto prematuro.

Ingestión

En los Estados Unidos, el Centro para la Ciencia en el Interés Público enumera los dos conservadores de alimentos, dióxido de azufre y bisulfito de sodio, como seguros para el consumo humano, excepto para ciertos individuos que pueden ser sensibles a ellos, especialmente en grandes cantidades.