황산염

Sulfate
황산염
The structure and bonding of the sulfate ion. The distance between the sulfur atom and an oxygen atom is 149 picometers.
Ball-and-stick model of the sulfate anion
Sulfate-3D-balls.png
이름
IUPAC 이름
황산염
기타 이름
테트라옥소황산염(VI)
테트라옥시도황산(VI)
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐스파이더
ECHA 정보 카드 100.108.048 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 233-334-2
유니
  • InChI=1S/H2O4S/c1-5(2,3)4/h(H2,1,2,3,4)/p-2
    키: QAOWNCODDNURD-UHFFFAOYSA-L
  • InChI=1/H2O4S/c1-5(2,3)4/h(H2,1,2,3,4)/p-2
    키: QAOWNCODDNURD-NUQVWONBAM
  • S(=O)(=O)([O-])[O-]
특성.
SO2−4
몰 질량 96.06 g/120−1
켤레산 황산수소
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

황산 이온 또는 황산 이온은 경험식 SO2-4다원자 음이온이다.황산염의 염류, 산 유도체, 과산화물은 공업에서 널리 사용되고 있다.황산염은 일상생활에서 널리 발생한다.황산염은 황산염으로 많은 것이 황산염으로 제조된다.

철자

"Sulphate"는 IUPAC에서 권장하는 철자이지만, "sulphate"는 전통적으로 영국 영어에서 사용되었습니다.

구조.

황산 음이온은 4개동등한 산소 원자로 둘러싸인 중앙 황 원자로 구성되어 있습니다.메탄과 대칭은 같다.황 원자는 +6 산화 상태이고 산소 원자 4개는 각각 -2 상태입니다.황산 이온은 전체 전하 -2를 가지며, 황산수소 이온인 HSO-4의 결합 염기이다. HSO-4는 HSO24, 황산의 결합 염기이다.디메틸 황산염과 같은 유기 황산에스테르들은 황산의 공유 화합물 및 에스테르이다.황산 이온의 사면체 분자 형상은 VSEPR 이론에 의해 예측되었다.

본딩

황산 이온의 두 모델.
극성 공유 결합만 있는 1, 이온 결합을 가진 2
6개의 공명

현대 용어에서 결합에 대한 첫 번째 설명은 길버트 루이스가 1916년에 쓴 획기적인 논문에서 그는 각 원자 주위의 전자 옥텟의 관점에서 결합을 설명했는데, 그것은 이중 결합이 없고 황 [1][a]원자에 +2의 공식 전하이다.

나중에, 라이너스 폴링은 가장 중요한 공명 정준자가 d 오비탈을 포함하는 두 개의 파이 결합을 갖는다는 것을 제안하기 위해 원자가 결합 이론을 사용했다.그의 논리는 유황에 대한 부담이 그의 전기중성 [2]원칙에 따라 감소했다는 것이었다.S-O 결합길이 149pm은 S-OH의 황산 결합길이 157pm보다 짧다.이중 결합은 폴링이 S-O 결합의 짧음을 설명하기 위해 취한 것입니다.폴링이 d 오비탈을 사용한 것은 S-O 결합의 단축을 일으키는 데 있어 파이 결합과 결합 극성의 상대적 중요성에 대한 논쟁을 불러일으켰다.그 결과는 d 궤도가 역할을 하지만 폴링이 [3][4]믿었던 것만큼 중요하지 않다는 광범위한 공감대였다.

pπ – d bonding 결합과 관련된 널리 받아들여진 설명은 처음에 Durward William John Cruickshank에 의해 제안되었다.이 모델에서 산소에 완전히 점유된 p 오비탈은 빈 황 d 오비탈(주로 d와z2x2y2 d)[5]과 겹칩니다.그러나 이 설명에서는 S-O 결합에 약간의 δ 특성이 있음에도 불구하고 결합은 유의한 이온 특성을 가지고 있다.황산의 경우 연산 분석(자연 결합 궤도 포함)을 통해 황에 대한 명확한 양전하(이론적으로 +2.45)와 낮은 3D 점유율을 확인할 수 있습니다.따라서, 4개의 단일 결합을 가진 표현은 2개의 이중 결합을 가진 표현보다는 최적의 루이스 구조이다(따라서 폴링 [6]모델이 아닌 루이스 모델).이 모델에서 구조는 옥텟 법칙에 따르고 전하 분포는 원자의 전기 음성도와 일치합니다.황산 이온의 S-O 결합길이와 황산의 S-O 결합길이의 차이는 황산 중의 S=O 결합 말단에서 P-O 전자를 반결합 S-O 오비탈로 기증함으로써 황산의 S-O 결합길이가 더 길어지는 것으로 설명된다.

그러나 황산염 및 기타 주족 화합물에 대한 폴링의 산소 결합 표현은 여전히 많은 [5][7]교과서에서 결합을 표현하는 일반적인 방법입니다.루이스 구조의 공유 결합이 산소 원자를 향해 90% 이상 강하게 편광된 결합을 나타낸다는 것을 깨달으면 명백한 모순은 해소될 수 있다.한편, 쌍극 결합을 가지는 구조에서는,[6] 전하가 산소상에 단독 쌍으로서 국재하고 있다.

준비

금속 황산염을 조제하는 방법에는 다음이 포함됩니다.[7]

  • 황산으로 금속, 금속 수산화물 또는 금속 산화물을 처리하는 것
Zn + HSO24 → ZnSO4 + H2
Cu(OH)2 + HSO24 → CuSO4 + 2 HO2
CdCO3 + HSO24 → CdSO4 + HO + CO22

특성.

이온성 황산염에는 많은 예가 있는데, 그 중 많은 것들이 물에 매우 잘 녹는다.예외는 황산칼슘, 황산스트론튬, 납(II) 황산바륨, 황산바륨 등 용해성이 낮은 것.황산라듐은 알려진 것 중 가장 불용성인 황산라듐이다.바륨 유도체는 황산염의 중력 분석에서 유용합니다. 황산염 이온을 포함한 용액에 대부분의 바륨 소금(예: 염화바륨) 용액을 첨가하면 황산바륨은 희끗희끗한 분말로 용액 밖으로 침전됩니다.이것은 황산 음이온이 존재하는지 확인하기 위한 일반적인 실험실 테스트입니다.

황산 이온은 1개의 산소(일원산염) 또는 킬레이트 또는 [7]브리지로서 2개의 옥시겐에 의해 결합되는 리간드 역할을 할 수 있다.예를 들어 황산 이온이 이원배위자로 작용하는 착체 Co(en)(2SO4)]+Br[7] 또는 중성금속 착체4 PtSO(P(CH65)32를 들 수 있다.황산염 복합체의 금속-산소 결합은 유의한 공유가 특성을 가질 수 있다.

용도 및 발생

상용 어플리케이션

황산염을 채소에 도포할 때 사용하는 배낭 스프레이.발렌치아 민족학 박물관.

황산염은 산업적으로 널리 사용된다.주요 화합물은 다음과 같습니다.

자연발생

황산염 환원세균, 예를 들어 퇴적물이나 심해 열기구 근처에 사는 혐기성 미생물은 유기화합물이나 수소의 산화와 결합된 황산염 환원세균을 화학합성의 에너지원으로 사용한다.

역사

몇몇 황산염은 연금술사들에게 알려져 있었다.라틴의 유리인 유리인 유리인 황산염은 [8]알려진 최초의 투명한 결정체였기 때문에 그렇게 불렸다.녹색 황산철분입니다.II) 황산헥타히드레이트, FeSO4·7HO2; 푸른 황산구리입니다.II) 황산펜타히드레이트4, CuSO2·5HO, 백색비트리올은 황산아연 헵타히드레이트, ZnSO4·7HO2. Alum, 칼륨과 알루미늄이중 황산염으로 식 KAl22(SO4424HO2, 화학 산업의 발전에 영향을 미칩니다.

환경에 미치는 영향

황산염은 화석 연료와 바이오매스 연소에서 발생하는 미세한 입자(에어로솔)로 발생한다.그것들은 대기의 산성도를 증가시키고 산성비를 형성한다.혐기성 황산염을 감소시키는 박테리아인 데술포비브리오 디술푸리칸스(Desulfovibrio desulficans)와 D.gulis(D. gulris)는 건물을 [9]자주 더럽히는 검은 황산 크러스트를 제거할 수 있습니다.

기후에 대한 주요 영향

An oval map of earth which uses colors to indicate different quantities
황산 에어로졸 광학 두께 2005 ~ 2007 평균

황산염이 기후에 미치는 주된 직접적인 영향은 빛의 산란을 수반하여 지구의 알베도를 효과적으로 증가시킨다.이러한 영향은 어느 정도 잘 이해되고 있으며 산업화 이전 [10]값에 대한 약 0.4 W/m의2 음의 복사 강제력으로부터 냉각되어 온실 가스의 더 큰(약 2.4 W/m2) 온난화 효과를 부분적으로 상쇄한다.그 효과는 공간적으로 매우 균일하지 않으며, 대규모 산업 [11]지역의 하류에서 가장 크다.

첫 번째 간접 효과는 투메이 효과로도 알려져 있습니다.황산염 에어로졸은 구름 응축 핵으로 작용하여 더 작은 물방울을 더 많이 만들 수 있습니다.많은 작은 물방울은 몇 개의 큰 물방울보다 더 효율적으로 빛을 확산시킬 수 있습니다.두 번째 간접 효과는 더 많은 구름 응축 핵을 보유함으로써 발생하는 추가적인 연쇄 효과이다.여기에는 낮은 습도와 긴 구름 [13][full citation needed]수명에서의 구름 형성을 용이하게 하기 위해 가랑비 억제, 구름 [12][full citation needed]높이 상승이 포함된다.황산염은 또한 입자 크기 분포에 변화를 일으킬 수 있으며, 이는 완전히 이해되지 않는 방식으로 구름의 복사 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.두 번째 [14]간접효과에는 수용성 가스 및 미용해성 물질의 용해, 유기물에 의한 표면장력 저하, 수용계수 변화 등의 화학효과도 포함된다.

간접적인 영향은 아마도 냉각 효과가 있을 것이다. 아마도 2 W/m까지일2 것이다. 그러나 불확실성이 매우 [15][full citation needed]크다.그러므로 황산염은 전지구적 조광에 관여한다.황산은 1991년 필리핀 피나투보 화산 폭발과 같은 충격 화산에 의해 성층권에 주입된 이산화황의 산화에 의해 형성된 성층권 에어로졸의 주요 원인이기도 하다.이 에어로졸은 성층권에서 1~2년의 수명 동안 기후에 냉각 효과를 발휘합니다.

황산수소(이황산수소)

황산수소
Hydrogen sulfate (bisulfate)
이름
IUPAC 이름
황산수소[16]
기타 이름
이황산염
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐스파이더
ECHA 정보 카드 100.108.048 Edit this at Wikidata
2121
  • InChI=1S/H2O4S/c1-5(2,3)4/h(H2,1,2,3,4)/p-1
    키: QAOWNCODDNURD-UHFFFAOYSA-M
  • O[S](=O)(=O)[O-]
특성.
HSO4
몰 질량 97.071 g/g
녹는점 270.47 °C (518.85 °F, 543.62 K)
비등점 623.89 °C (1,155.00 °F, 897.04 K)
증기압 0.00791Pa (5.93E-005mm Hg)
켤레산 황산
켤레 기저 황산염
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

황산(HSO24)의 켤레 염기는 밀도가 높고 무색하며 기름진 부식성 액체이며, 수소 황산 이온([17][b]HSO-4)이라고도 합니다.황산은 강산으로 분류되며, 수용액에서 완전히 이온화되어 하이드로늄 이온(HO3+)과 하이드로겐술프산(HSO-4)을 형성한다.즉, 황산은 Brönsted로 작용한다.로리산탈양성자.황산비소의 몰 질량은 97.078g/mol이다.원가가 1이다.HSO-4기를 포함한 소금의 예로는 황산나트륨, NaHSO4 들 수 있다.희석액에서는 황산수소 이온도 분해되어 더 많은 수소 이온과 황산 이온(SO2-4)을 형성합니다.

기타 황산화 음이온

황산화 음이온
분자식 이름.
SO2−5 과옥소모노황산염
SO2−4 황산염
SO2−3 아황산염
S2O2−8 과산화이황산염
S2O2−7 피로황산염
S2O2−6 디티온산염
S2O2−5 메타설파이트
S2O2−4 디티오나이트
S2O2−3 티오황산염
S3O2−6 트리티온산염
S4O2−6 테트라티온산염

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 루이스는 황에 2개의 음전하를 할당했는데, 6개의 원자가 전자에서 시작해서 산소 원자와 공유되는 8개의 전자로 끝이 났습니다.사실, 유황은 산소 원자에 두 개의 전자를 기증합니다.
  2. ^ "bisulfate"의 접두사 "bi"는 구식 이름 체계에서 유래되었으며 황산나트륨(NaHSO4) 및 기타 황산나트륨(NaSO24)에 황산나트륨(NaSO) 및 기타 황산나트륨(So2-4)이 두 배 더 많다는 관찰에 기초하고 있습니다.중탄산염도 참조하십시오.

레퍼런스

  1. ^ Lewis, Gilbert N. (1916). "The Atom and the Molecule". J. Am. Chem. Soc. 38 (4): 762–785. doi:10.1021/ja02261a002. S2CID 95865413. (778페이지 참조).
  2. ^ Pauling, Linus (1948). "The modern theory of valency". J. Chem. Soc. 17: 1461–1467. doi:10.1039/JR9480001461. PMID 18893624.
  3. ^ Coulson, C. A. (1969). "d Electrons and Molecular Bonding". Nature. 221 (5186): 1106. Bibcode:1969Natur.221.1106C. doi:10.1038/2211106a0. S2CID 4162835.
  4. ^ Mitchell, K. A. R. (1969). "Use of outer d orbitals in bonding". Chem. Rev. 69 (2): 157. doi:10.1021/cr60258a001.
  5. ^ a b Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey (1966). Advanced Inorganic Chemistry (2nd ed.). New York, NY: Wiley.
  6. ^ a b Stefan, Thorsten; Janoschek, Rudolf (Feb 2000). "How relevant are S=O and P=O Double Bonds for the Description of the Acid Molecules H2SO3, H2SO4, and H3PO4, respectively?". J. Mol. Modeling. 6 (2): 282–288. doi:10.1007/PL00010730. S2CID 96291857.
  7. ^ a b c d Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  8. ^ Taylor, F. Sherwood (1942). Inorganic and Theoretical Chemistry (6th ed.). William Heinemann.
  9. ^ Andrea Rinaldi (Nov 2006). "Saving a fragile legacy. Biotechnology and microbiology are increasingly used to preserve and restore the worlds cultural heritage". EMBO Reports. 7 (11): 1075–1079. doi:10.1038/sj.embor.7400844. PMC 1679785. PMID 17077862.
  10. ^ Intergovernmental Panel on Climate Change (2007). "Chapter 2: Changes in Atmospheric Constituents and Radiative Forcing". Working Group I: The Scientific Basis.
  11. ^ Current sulfate distribution in the atmosphere (Map).
  12. ^ 핀커스 & 베이커 1994
  13. ^ 알브레히트 1989
  14. ^ Rissman, T. A.; Nenes, A.; Seinfeld, J. H. "Chemical Amplification (or dampening) of the Twomey Effect: Conditions derived from droplet activation theory" (PDF). {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  15. ^ Archer, David. Understanding the Forecast. p. 77. 그림 10.2
  16. ^ Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005 (PDF), IUPAC, p. 129, archived (PDF) from the original on 2017-05-18
  17. ^ Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005 (PDF), IUPAC, p. 129, archived (PDF) from the original on 2017-05-18