اقرأ في هذا المقال
في الكيمياء ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) هو غاز عديم اللون له رائحة مميزة ومزعجة ونفاذة، وقد يؤدي التعرض لثاني أكسيد الكبريت إلى حدوث تهيج العين والأنف والحلق.
تحضير ثاني أكسيد الكبريت
- ثاني أكسيد الكبريت هو غاز عديم اللون برائحة بيضة فاسدة، قابل للذوبان في الماء بدرجة عالية، ويسيل بسهولة، لا يدعم الاحتراق ولا هو قابل للاحتراق، ويذوب ثاني أكسيد الكبريت في الماء ليشكل حامض الكبريت الذي له طابع حمضي بسببه.
H2O + SO2 → H2SO3
- ثاني أكسيد الكبريت هو عبارة عن عامل مؤكسد قوي، كما أنه يعمل كعامل مختزل، وذلك تبعا للمعادلات الكيميائية التالية على التوالي:
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
SO2 + 2H2O → H2SO4 + 2H
- لتحضير ثاني أكسيد الكبريت في المختبر فإنه يتم تحضيره من خلال تفاعل الكبريتيت المعدني أو ثنائي كبريتيت معدني مع حمض مخفف، على سبيل المثال سيؤدي التفاعل بين حامض الكبريتيك المخفف وكبريتيت الصوديوم إلى تكوين ثاني أكسيد الكبريت، وذلك تبعا للمعادلة التالية:
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2
- كما ويتم الحصول عليها تجارياً كمنتج ثانوي ينطلق من تحميص خامات الكبريتيد، ويتم تجفيف الغاز الناتج وإسالته ثم تخزينه في أسطوانات فولاذية:
4FeS2 (s) + 11 O2 (g) → 2Fe2O3 (s) + 8SO2 (g)
- ويستخدم ثاني أكسيد الكبريت في العديد من الصناعات، إذ يتم استخدامه من أجل تصنيع حامض الكبريتيك والورق والمواد الحافظة الغذائية، تتضمن بعض الأمثلة على العمال المعرضين لخطر التعرض لثاني أكسيد الكبريت ما يلي: عمال المصانع في الصناعات التي تحدث فيها كمنتج ثانوي مثل صهر النحاس أو محطات توليد الطاقة وعمال الصناعة الذين يصنعون حامض الكبريتيك والعاملون في المصانع التي تنتج الورق وتجهيز الأغذية للحفاظ على الأطعمة مثل الفواكه الجافة وعمال تصنيع الأسمدة.
استخدامات ثاني أكسيد الكبريت
- يحتوي ثاني أكسيد الكبريت على مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية، وأبرزها كوسيط في إنتاج حامض الكبريتيك، حيث يتم استخدامه لإنتاج ثاني أكسيد الكلور وثاني كبريتيت الصوديوم وثانيثيونات الصوديوم وكلها عوامل مبيضة، أيضا ثاني أكسيد الكبريت نفسه هو عامل تبييض يستخدم في تبييض ألياف النسيج والقش والغراء والجيلاتين ومواد أخرى، يستخدم ثاني أكسيد الكبريت على نطاق واسع في الصناعات الغذائية للحفاظ على الخضروات والفواكه الجافة مثل المشمش والكرز.
- ويستخدم ثاني أكسيد الكبريت كعامل مبيض ونقع للحبوب؛ لمنع نمو البكتيريا وفي معالجة بروتينات الصويا وفي تكرير السكر كمادة مضافة إلى النبيذ للقضاء على العفن والبكتيريا والخميرة البرية غير المرغوب فيها، لمنع تكوين النيتروسامين في البيرة في عملية التخمير، وفي إنتاج شراب الذرة عالي الفركتوز، كما يستخدم ثاني أكسيد الكبريت في إزالة الأكسجين في عمليات استعادة البترول لمنع التآكل في أنظمة الأنابيب والتخزين، أيضا يتم تطبيقه في معالجة المياه لتقليل الكلور المتبقي.
- ويستخدم ثاني أكسيد الكبريت في معالجة الطين فإنه يقلل من مركبات الحديد والشوائب الأخرى المكونة للون، ومن الاستخدامات الأخرى هي استخراج خامات الكبريتيد، صب المغنيسيوم معدل محفز في تفاعلات أكسدة عضوية معينة، والتحليل اللوني لأيون الكبريتيت في العينات المائية، وفي الصناعة الكيميائية، يستخدم ثاني أكسيد الكبريت كعامل اختزال في عدد من التفاعلات التحضيرية والتحليلية، ويستخدم ثاني أكسيد الكبريت السائل كمذيب لثالث أكسيد الكبريت في السلفنة.
- يحدث ثاني أكسيد الكبريت في الطبيعة في الغازات البركانية، ويوجد في الغلاف الجوي العلوي بتركيزات متفاوتة ولكنها ضئيلة الناتجة عن العمليات الطبيعية والأنشطة البشرية، يحدث في عوادم السيارات وفي العديد من الغازات المنبعثة من الحرائق والمكدسات، كما ويتم إنتاجه من حرق الوقود المحتوي على الكبريت، مثل الفحم والنفط، أيضا يتم إنتاجه في عملية تكرير البترول، علما أن ثاني أكسيد الكبريت مسؤول جزئيًا عن التسبب في الأمطار الحمضية.
أمثلة على استخدامات صناعية لثاني أكسيد الكبريت
كمادة حافظة
- يتم استخدام مركب ثاني أكسيد الكبريت أحيانًا على صورة مادة حافظة للمشمش المجفف والفواكه المجففة الأخرى والخضروات وغيرها وذلك نظرًا لخصائصه المضادة للميكروبات، إذ أنه يمنع نمو البكتيريا كما وتستخدم هذه المادة الحافظة للحفاظ على مظهر الفاكهة بدلاً من منع التعفن، علما أنه يمكن أن يعطي وجودها للفاكهة طعمًا كيميائيًا مميزًا.
في صناعة النبيذ
- يعتبر ثاني أكسيد الكبريت مركبًا مهمًا جدًا في صناعة النبيذ ويخصص كأجزاء لكل مليون في النبيذ وهو موجود حتى في ما يسمى بالنبيذ غير الكبريت بتركيزات تصل إلى 10 ملليغرام لكل لتر، يعمل كمضاد حيوي ومضاد للأكسدة ويحمي النبيذ من التلف بالبكتيريا والأكسدة، وثاني أكسيد الكبريت هو أيضًا عنصر مهم جدًا في الصرف الصحي لمصانع النبيذ.
- يجب الحفاظ على مصانع النبيذ والمعدات نظيفة للغاية ولأن المبيض لا يمكن استخدامه في مصنع النبيذ فإن خليط من ثاني أكسيد الكبريت والماء وحمض الستريك يستخدم بشكل شائع لتنظيف الخراطيم والخزانات والمعدات الأخرى لإبقائها نظيفة وخالية من البكتيريا.
كمادة مبيضة مخفضة
- ثاني أكسيد الكبريت هو أيضًا عامل اختزال جيد، في وجود الماء فإنه يمكن لثاني أكسيد الكبريت إزالة لون المواد، وعلى وجه التحديد فهو مفيد في تقليل التبييض للأوراق والمواد الحساسة مثل الملابس، وعادة لا يستمر تأثير التبييض هذا لفترة طويلة، إذ يعمل الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي على إعادة أكسدة الأصباغ المختزلة، واستعادة اللون.
مقدمة لحمض الكبريتيك
- يتم استخدام مركب ثاني أكسيد الكبريت أيضًا في عملية تصنيع حامض الكبريتيك، حيث يتم تحويله إلى ثالث أكسيد الكبريت، ثم إلى زيت الأوليوم الذي يتم تحويله إلى حمض الكبريتيك، ويتكون ثاني أكسيد الكبريت لهذا الغرض عندما يتحد الكبريت مع الأكسجين، وتسمى طريقة تحويل ثاني أكسيد الكبريت إلى حمض الكبريتيك بعملية التلامس.
الأدوار البيوكيميائية والطبية الحيوية
- ثاني أكسيد الكبريت سام بكميات كبيرة، يتم إنتاجه أو بيسلفيت قاعدته المتقارنة بيولوجيًا كوسيط في كل من الكائنات الحية التي تقلل الكبريتات وفي البكتيريا المؤكسدة للكبريت أيضًا، لا دور لثاني أكسيد الكبريت في بيولوجيا الثدييات، يحجب ثاني أكسيد الكبريت الإشارات العصبية من مستقبلات التمدد الرئوي (PSR) ويلغي انعكاس (Hering-Breuer) للتضخم.
كمبرد
- نظرًا لأنه يتكثف بسهولة مع ارتفاع درجة حرارة التبخر، فإن ثاني أكسيد الكبريت هو مادة مرشحة لمواد التبريد، قبل تطوير الفريونات، كان ثاني أكسيد الكبريت يستخدم كمبرد في الثلاجات المنزلية.
ككاشف ومذيب
- ثاني أكسيد الكبريت هو مذيب خامل متعدد الاستخدامات يستخدم على نطاق واسع لإذابة الأملاح شديدة التأكسد، كما أنه يستخدم أحيانًا كمصدر لمجموعة السلفونيل في التخليق العضوي، توفر معالجة أملاح الأريديازونيوم بثاني أكسيد الكبريت كلوريد أريل سلفونيل المقابل.
