СУЛФАМОВА КИСЕЛИНА: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На сулфаминова киселина е неорганично съединение, състояща се от сяра (S), ковалентно свързани с единична връзка и хидроксилна група (-ОН) и амино група (= NH ₂), и двойна връзка два атома кислород (О). Това е бяло кристално твърдо вещество. Нейната химична формула е NH ₂ SO ₃ Н. Също така е известно като аминосулфонова киселина, amidosulfonic киселина, амидосярна киселина, и sulfamidic киселина.

Сулфамовата киселина е силна киселина. Може да реагира с метали, метални оксиди и карбонати. Солите му обикновено са разтворими във вода, което го прави добро отстраняване на мащаба в технологичното оборудване. Често се използва в захарни мелници за почистване на въглеродни натрупвания в изпарителното оборудване.

Структура на сулфамовата киселина. Benjah-bmm27. Източник: Wikipedia Commons.

Сулфаминова киселина е нитрит редуктор (NO ₂ ^-) и това химично свойство се използва в различни приложения, като например в производството на боя и в анализ нитрит.

Използва се при дъбене на кожа и избелване на целулоза за производство на хартия. Всъщност това е замърсител на храните, тъй като често се среща в хартиите и картона, използвани за опаковане на хранителни стоки.

Използва се и при електроосаждане на метали, като лабораторен стандарт и едно от неговите производни е много ефективен хербицид.

структура

Сулфамовата киселина кристализира под формата на орторомбични дипирамидни кристали. Образува компактни призми и листове, когато кристализира от студен разтвор, както и диамантени листове, когато кристализира от горещ воден разтвор.

номенклатура

- Сулфамова киселина

- Аминосулфонова киселина

- Амидосулфонова киселина

- Амидо-сярна киселина

- Сулфамидова киселина

Имоти

Физическо състояние

Бяло кристално твърдо вещество.

Молекулно тегло

97,1 g / mol.

Точка на топене

205 ° С, разлага се при 209 ° С.

плътност

2,15 g / cm ³

разтворимост

Разтворим във вода:

- 12,8% при 0 ° С

- 17,57% при 20 ° С

- 22,77% при 40 ° С

Слабо разтворим в метанол, слабо разтворим в ацетон, неразтворим в етер.

Свободно разтворим в азотни основи и в органични разтворители, съдържащи азот.

Неразтворим в въглероден дисулфид (CS ₂) и въглероден тетрахлорид (CCl ₄).

рН

0,41 (в 1 N разтвор, тоест 1 еквивалент / L).

Константа на дисоциация

0,101 при 25 ° С.

Химични свойства

Това е силна киселина. Почти толкова, колкото солна (HCl), азотна (HNO ₃) и сярна (H ₂ SO ₄) киселина.

Водните разтвори на сулфамовата киселина са силно йонизирани. Неговото pH е по-ниско от разтворите на мравчена, фосфорна и оксалова киселина.

Във водата сулфамовата киселина губи само протона, който е свързан с кислорода. Водородите, свързани с азота, се задържат плътно заедно.

Във воден разтвор се хидролизира бавно да се получи киселина с амониев сулфат (NH ₄ HSO ₄). Стабилен е при сухи условия.

Сулфамовата киселина атакува метали, метални оксиди и карбонати, за да генерира сулфамати. Например, с метален калий (К) образува калиев сулфамат (KOSO ₂ NH ₂) и водород (Н ₂).

Всички соли на сулфамовата киселина са разтворими във вода. Солите на калций, олово и барий са много разтворими във вода, за разлика от съответните соли на сярна киселина.

Азотиста киселина (HNO ₂) реагира количествено с амино групата на сулфаминова киселина, освобождаване на азот (N ₂). Смята се, че сулфаматният йон функционира в тази реакция като амид, а не амин.

Сулфамовата киселина се окислява от хлор, бром или калиев хлорат, за да я превърне в сярна киселина. Тази реакция не се проявява с други окислители, като хромова киселина или калиев перманганат.

Той не е съвместим (реагира) със силни алкали, хлор, хипохлорна киселина, хипохлорити, цианиди и сулфиди.

Други свойства

Не е хигроскопичен (това означава, че не абсорбира влагата от въздуха).

При нагряване до разлагане той отделя силно токсични изпарения на серни оксиди и хлороводород (HCl).

Едно от неговите производни, амониев сулфамат, е забавител на пожара.

Той е умерено токсичен.

синтез

Сулфаминова киселина се получава чрез взаимодействие на карбамид CO (NH ₂) ₂ с димяща сярна киселина, което е концентрирана сярна киселина (H ₂ SO ₄), съдържащ серен триоксид (SO ₃).

Тя може също така да бъдат синтезирани чрез взаимодействие на хлоросулфонова киселина (HClO ₃ Cl) и амоняк (NH ₃).

Приложения

В производството на багрила

Сулфамовата киселина се използва за бързо и ефективно отстраняване на излишните нитрити при реакции на диазотиране при синтеза на багрила. За тази цел е много по-практично от уреята.

В обработка на кожа

По време на дъбене на кожа използването на сулфамова киселина вместо сярна киселина осигурява по-фина и копринена текстура.

Освен това, тъй като калциевият сулфамат е разтворим във вода, за разлика от калциевия сулфат, сулфамовата киселина може да се използва в процеса на разграничаване, без да оставя петна, които понякога се появяват по кожата, когато се използва сярна киселина.

Кожени обувки. Източник: Pixabay

При почистване на технологично оборудване

Сулфамовата киселина се използва като почистващ накист в кани, реактори, тръби, охладителни системи и топлообменници.

В това оборудване мащабът се формира от циркулацията на водата или технологичните съединения в електроцентралите, химическите заводи, стоманодобивните предприятия, хартиените фабрики, компресионните станции и други индустрии.

Мащабните или твърди отлагания могат да бъдат органични (водорасли, тиня, гъби) или неорганични (железни оксиди, железни сулфиди, калциеви или магнезиеви карбонати, сулфати, фосфати или силикати).

Сулфамовата киселина е много ефективна, когато се използва за премахване на мащаба на калциевия карбонат. Може да се използва на мед, месинг, неръждаема стомана, чугун и оборудване от поцинкована стомана.

Използва се под формата на 5-10% тегловен разтвор. Използва се специално в захарни мелници за почистване на изпарителите от чугун с медни топлообменници.

Изпарително оборудване в захарна мелница. Автор: Антрикш Кумар. Източник: Pixabay

Трябва да се използва при температури не по-високи от 50-60 ° C. Температури от 70 ºC водят до образуването на неразтворими сулфати като CaSO ₄.

Когато се използва в комбинация с натриев хлорид, се получава синергичен ефект и разтворът позволява на железния оксид бавно да се разтвори. В този случай не трябва да се използва с неръждаема стомана, тъй като се отделя солна киселина, което може да причини корозия в този материал.

В метално рафиниране

Газирането на метали като мед, сребро, кобалт, никел, цинк, кадмий, желязо и олово може да се извърши успешно в разтвори на сулфамова киселина. Това може да се работи по-лесно, отколкото hydrofluorosilicic киселина (H ₂ SIF ₆).

Като стандартен реагент в лабораторията

Като се имат предвид определени характеристики на сулфамовата киселина като: нейната здравина като киселина, лекотата й да се пречиства чрез прекристализация във вода, нейната стабилност и нехигроскопичността, тя се използва като основен стандарт на лабораторно ниво. Това означава, че се използва за количествено определяне на алкали.

Лаборатория. PublicDomainPictures. Източник: Pixabay

При нитрит анализ

Поради лесната си реакция с нитрити, сулфамовата киселина се използва за определянето им в разтвор.

При анализа на разтворен кислород във вода

Тъй като сулфамовата киселина взаимодейства с нитритите във водата, азотът се освобождава, определянето на разтворения кислород във вода може да се извърши чрез елиминиране на смущения, причинени от нитритите.

При получаването на азотен оксид

Реагира сулфаминова киселина с азотна киселина, генерираща азотен оксид (N ₂ O). Тази реакция е по-безопасна от тази на амониевия нитрат за получаване на този газ.

В селското стопанство

Производно на сулфамова киселина, амониев сулфамат, е ефективен нетоксичен хербицид за животни.

Прилага се чрез роса върху листата на видовете, които се отстраняват в края на лятото или началото на есента, за предпочитане при влажно време. Докато съединението пътува от листата до корените, растението умира.

Нанасяне на хербициден спрей. Автор: Zefe Wu. Източник: Pixabay

Друго предимство на това съединение е, че не стерилизира трайно почвата. Всъщност част от азота от амониев сулфамат ще бъде наличен в почвата за растеж на растенията през следващия сезон.

В огнеустойчиви тъкани

Съвместимостта му с целулозата и нейните огнеупорни характеристики правят амониевия сулфамат средство за получаване на пожароустойчиви тъкани и хартия.

Използва се 10% от теглото на тъканта, чийто външен вид и усещане при допир остават непроменени. Тъканта, когато се използва, трябва да бъде химически почистена, никога не измита с вода, за да не се разтвори сулфаматът.

Той е особено полезен на театрални завеси или подобни места.

Театър. Автор: MustangJoe Източник: Pixabay

В различни приложения

Използва се като катализатор при някои химични реакции, например при получаването на карбамидо-формалдехидни смоли. Също така е полезен като бактерициден и хлорен стабилизатор в плувни басейни и като избелващо средство за дървесна маса в целулозни и хартиени мелници.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Сулфамова киселина. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Williams, DLH (2004) Нитрозация в азотни центрове. В реакциите на нитрозация и химията на азотния оксид. Глава 2. Възстановена от sciencedirect.com
3. Клапп, Леалин Б. (1943). Сулфамова киселина и нейните употреби. Chem. Educ. 1943, 20, 4, 189. Възстановено от pubs.acs.org
4. Макдоналд, Джеймс. (2003 г.). Сулфамова киселина. Възстановено от veoliawatertech.com
5. Sastri, VS (2010). Управление и контрол на корозията. В корозията на Шрайр. Възстановени от sciencedirect.com
6. Пратима Байпай. (2018). Разни теми. В ръководството на Биерман за целулоза и хартия. Трето издание. Възстановени от sciencedirect.com