Натрия сульфит

сульфит натрия: состав и молярная масса

Химическая формула

Молярная масса Na2SO3, сульфит натрия 126.04274 г/моль

22,98977·2+32,065+15,9994·3

Массовые доли элементов в соединении

Элемент Символ Атомная масса Число атомов Массовая доля
Natrium Na 22.98977 2 36.480%
Sulfur S 32.065 1 25.440%
Oxygenium O 15.9994 3 38.081%

Использование калькулятора молярной массы

  • Химические формулы нужно вводить с учетом регистра
  • Индексы вводятся как обычные числа
  • Точка на средней линии (знак умножения), применяемая, например, в формулах кристаллогидратов, заменяется обычной точкой.
  • Пример: вместо CuSO₄·5H₂O в конвертере для удобства ввода используется написание CuSO4.5H2O.
Picture

История

В фотографии впервые было использовано в 1882 году Х. Б. Беркли для пирогаллоловых проявителей с целью уменьшить пятна, возникающие на фотоматериале в процессе обработки. С 1882 года многие составы включали в себя сульфитные ионы, как правило с целями защиты проявителя от окисления, но в целом роль этих ионов была малопонятна и только спустя годы исследований удалось выявить значительный ряд функций этого соединения в составе проявляющих растворов[2].

Транспортировка олеума

Задача 870. Олеум перевозят в железных цистернах. Можно ли заменить их свинцовыми? Почему олеум не растворяет железо?Решение: Олеум – это насыщенный раствор  SO3 в 96 – 98% H2SO4. Олеум перевозят в железных цистернах, потому что в присутствии серной кислоты, концентрация которой близка к 100%, железо становится пассивным, и взаимодействия его с кислотой практически нет. Олеум нельзя перевозить в свинцовых цистернах, потому что свинец интенсивно растворяется в концентрированной серной кислоте с образованием растворимой кислой соли:

Pb + 3H2SO4(конц.)  ↔  Pb(HSO4)2 + SO2↑ + 2H2O

Разбавленная серная кислота практически не действует на свинец. Это связано с тем, что образуется малорастворимый сульфат свинца, который, откладываясь на поверхности свинца пассивирует его по отношению к кислоте:

Pb + H2SO4(разб.) ↔ PbSO4 + Н2↑

Железо же в разбавленной серной кислоте растворяется с образованием хорошо растворимого сульфата железа:

Fe + H2SO4(разб.) ↔   FeSO4 + Н2

Таким образом, концентрированную серную кислоту и олеум можно перевозить и хранить в железных ёмкостях, а разбавленную серную кислоту можно хранить в свинцовых емкостях.

Названия вещества

Основное — сульфит натрия.

Могут встречаться также названия: sodium sulphite

  • сернистокислый натрий,
  • натриевая соль сернистой кислоты,
  • sodium sulphite (англ.),
  • sodium sulfite (USA),
  • sulfite de sodium (фр.),
  • natriumsulfite (нем.),
  • Е-221,
  • E221,
  • E-221.

Сульфит натрия

Натрия сульфит

Сульфи́т на́трия (сернистокислый натрий) — неорганическое соединение, соль натрия и сернистой кислотыс формулой Na2SO3. Применяют в фотографии, при изготовлении тканей и вискозного волокна, при обработке руд цветных металлов и для обезвреживания сточных вод.

Физические свойства[ | ]

Соединение имеет вид бесцветных кристаллов гексагональной сингонии с параметрами: a=0,5459 нм, с=0,6160 нм, z=2, пространственная группа C3. Плотность 2,633 г/см3.

Растворим в воде, при этом с ростом температуры растворимость сначала растет (в 100 г воды): 14,29 г (при 0 °C), 26,10 г (при 20 °C), 36,99 г (при 40 °C), дальше падает: 29,20 г (при 80 °C).

Предел температуры, после которой начинается уменьшение растворимости и начало кристаллизации — 33,4 °C[1].

Образует гептагидрат Na2SO3·7H2O при кристаллизации из водных растворов ниже 33,4 °C. Гептагидрат сульфита натрия имеет плотность 1,539 г/см3[1].

Химические свойства[ | ]

Сульфит натрия устойчив на воздухе при комнатной температуре, но при нагревании разлагается с образованием сульфата натрия и сульфида натрия, при этом при температуре выше 800 °C разложение идет до образования оксида натрия и диоксида серы[1].

Гептагидрат сульфита натрия во влажном воздухе легко окисляется до сульфата натрия, для замедления окисления используют ингибиторы — гидрохинон, пирогаллол, 1,4-фенилендиамин. В сухом воздухе гептагидрат не окисляется, но частично теряет кристаллизационную воду, полностью обезвоживаясь при температуре 150—160 °C[1].

Сульфит натрия является сильным восстановителем. В водных растворах находится в частично гидролизованном состоянии, легко окисляется кислородом воздуха, перманганатом калия, бихроматом калия, бромом, иодом и другими окислителями до сульфата натрия.

Растворы сульфита натрия поглощают диоксид серы, образуя гидросульфит натрия, а при кипячении присоединяют серу с образованием тиосульфата натрия. В кислых растворах хлорида титана (III), двуххлористого олова и хлорида железа (II) восстанавливается до дитионита натрия или до сульфида натрия[1].

Реагирует с перекисью водорода(реакция экзотермическая)

Na2SO3+H2O2 → Na2SO4+H2O+15°C

Фотографические свойства[ | ]

Зависимость скорости окисления водного растворасмеси сульфита и метола при pH 6,6[2].Ось X — доля сульфита в смеси;Ось Y — скорость поглощения O2, см3/мин.

Основная роль сульфита натрия в составе фотографических проявляющих растворов заключается в защите органических проявляющих веществ от окисления кислородом воздуха.

При высоком значении pH раствора проявляющее вещество в отсутствии сульфита быстро окисляется, становясь фотографически неактивным.

Например, гидрохинон сначала превращается в хинон, вследствии чего раствор приобретает жёлтую окраску, а затем в фотографически неактивный оксихинон, окрашивающий раствор в тёмно-коричневый цвет.

Небольшое количество сульфита натрия резко замедляет этот процесс за счет того, что вместо гидрохинона с кислородом в первую очередь будет реагировать сам сульфит с образованием сульфата натрия. Присутствие же органического проявляющего вещества, в свою очередь, является ингибитором процесса окисления сульфита кислородом[3].

Точный механизм ингибирования окисления органических проявляющих веществ неизвестен, но предполагается, что он обусловлен связыванием сульфитом натрия окрашенных окисленных форм проявляющих веществ, которые в несвязанном состоянии катализируют дальнейшее окисление своей неокисленной формы[3].

Окисление гидрохинона кислородом воздуха в растворах, содержащих сульфит натрия, будет происходить уже не с образованием хинона и оксихинона, а с образованием бесцветного добезилата натрия, который также является проявляющим веществом[3]:

+ O2 + 2 Na2SO3 → H 2 O {displaystyle {ce {->[H_{2}O]}}} + Na2SO4 + NaOH

Получение[ | ]

Сульфит натрия получают:

  • взаимодействием растворов Na2CO3 с SO2:

N a 2 C O 3 + S O 2 → N a 2 S O 3 + C O 2 {displaystyle {mathsf {Na_{2}CO_{3}+SO_{2}
ightarrow Na_{2}SO_{3}+CO_{2}}}}

  • нейтрализацией раствора NaHSO3 раствором гидроксида натрия при 38—40 °C с последующим охлаждением и кристаллизацией .

N a H S O 3 + N a O H → N a 2 S O 3 + H 2 O {displaystyle {mathsf {NaHSO_{3}+NaOH
ightarrow Na_{2}SO_{3}+H_{2}O}}}

  • реакцией гидроксида натрия и диоксида серы:

2 N a O H + S O 2 → N a 2 S O 3 + H 2 O {displaystyle {mathsf {2NaOH+SO_{2}
ightarrow Na_{2}SO_{3}+H_{2}O}}}

Безводную соль:

  • выделяют кристаллизацией при 95—100 °C или обезвоживанием ;
  • получают реакцией NaHSO3 с Са(ОН)2:

2 NaHSO 3 + Ca ( OH ) 2 ⟶ CaSO 3 ↓ + Na 2 SO 3 + 2 H 2 O {displaystyle {ce {2NaHSO3 + Ca(OH)2 -> CaSO3v + Na2SO3 + 2H2O}}}

  • получают как побочный продукт при производстве фенола из .

Применение[ | ]

Применяют для удаления следов хлора после отбеливания тканей, для удаления серы из вискозного волокна после формования, как для руд цветных металлов, в производстве пестицидов, для обезвреживания сточных вод, содержащих хром.

https://www.youtube.com/watch?v=crAit6ur3_A

В фотографии используют как основное сохраняющее вещество в проявителях, входит в состав других растворов[4].

Безопасность[ | ]

Временно допустимая концентрация в воздухе 0,1 мг/м3[1].

Литература[ | ]

  • Белоусова А. П. Натрия сульфит : статья // Химическая энциклопедия / Гл. ред. Кнунянц И. Л. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Меди — Полимерные. — С. 186. — 639 с. — ISBN 5-85270-039-8.
  • Гурлев Д. С.

Физические свойства

Соединение имеет вид бесцветных кристаллов гексагональной сингонии с параметрами: a=0,5459 нм, с=0,6160 нм, z=2, пространственная группа C3. Плотность 2,633 г/см3. Растворим в воде, при этом с ростом температуры растворимость сначала растет (в 100 г воды): 14,29 г (при 0 °C), 26,10 г (при 20 °C), 36,99 г (при 40 °C), дальше падает: 29,20 г (при 80 °C). Предел температуры, после которой начинается уменьшение растворимости и начало кристаллизации — 33,4 °C[3].

Образует гептагидрат Na2SO3·7H2O при кристаллизации из водных растворов ниже 33,4 °C. Гептагидрат сульфита натрия имеет плотность 1,539 г/см3[3].

Тип вещества

Является натриевой солью сернистой кислоты.

Ее получают соединением карбоната натрия с сернистым ангидридом. Другой способ — реакцией сернистой кислоты с гидроксидом натрия.

Химические свойства

Сульфит натрия устойчив на воздухе при комнатной температуре, но при нагревании разлагается с образованием сульфата натрия и сульфида натрия, при этом при температуре выше 800 °C разложение идет до образования оксида натрия и диоксида серы[3].

Гептагидрат сульфита натрия во влажном воздухе легко окисляется до сульфата натрия, для замедления окисления используют ингибиторы — гидрохинон, пирогаллол, 1,4-фенилендиамин. В сухом воздухе гептагидрат не окисляется, но частично теряет кристаллизационную воду, полностью обезвоживаясь при температуре 150—160 °C[3].

Водные растворы сульфита натрия имеют щелочную реакцию, при их подкислении происходит выделение диоксида серы[4].

Сульфит натрия является сильным восстановителем. В водных растворах находится в частично гидролизованном состоянии, легко окисляется кислородом воздуха, перманганатом калия, бихроматом калия, бромом, иодом и другими окислителями до сульфата натрия. Растворы сульфита натрия поглощают диоксид серы, образуя гидросульфит натрия, а при кипячении присоединяют серу с образованием тиосульфата натрия. В кислых растворах хлорида титана (III), двуххлористого олова и хлорида железа (II) восстанавливается до дитионита натрия или до сульфида натрия[3].

Фотографические свойства

Многочисленные исследования свойств сульфита натрия в составе проявляющих растворов показали, что действие этого соединения не ограничивается узкой областью снижения количества пятен на эмульсии, образующихся в процессе обработки в некоторых окрашивающих проявителях, для чего это соединение было предложено изначально. Практически сразу сульфит натрия стал использоваться в своей роли основного универсального сохраняющего вещества, что было вызвано его многоаспектным действием на фотографические составы при всех этапах проявления и хранения растворов[5].

Антиоксидант

Зависимость скорости окисления водного раствора

смеси сульфита и

метола

при pH 6,6

[6]

.

Ось X — доля сульфита в смеси;

Ось Y — скорость поглощения O

2

, см

3

/мин.

Основная роль сульфита натрия в составе фотографических проявляющих растворов заключается в защите органических проявляющих веществ от окисления кислородом воздуха. При высоком значении pH раствора проявляющее вещество в отсутствии сульфита быстро окисляется, становясь фотографически неактивным. Например, гидрохинон сначала превращается в хинон, вследствие чего раствор приобретает жёлтую окраску, а затем в фотографически неактивный оксихинон, окрашивающий раствор в тёмно-коричневый цвет. Небольшое количество сульфита натрия резко замедляет этот процесс за счет того, что вместо гидрохинона с кислородом в первую очередь будет реагировать сам сульфит с образованием сульфата натрия. Присутствие же органического проявляющего вещества, в свою очередь, является ингибитором процесса окисления сульфита кислородом[7].

Точный механизм ингибирования окисления органических проявляющих веществ неизвестен, но предполагается, что он обусловлен связыванием сульфитом натрия окрашенных окисленных форм проявляющих веществ, которые в несвязанном состоянии катализируют дальнейшее окисление своей неокисленной формы[7].

Окисление гидрохинона кислородом воздуха в растворах, содержащих сульфит натрия, будет происходить уже не с образованием хинона и оксихинона, а с образованием бесцветного добезилата натрия, который также является проявляющим веществом[7]:

гидрохинон + O2 + 2 Na2SO3 →H2O{\displaystyle {\ce {->[H_{2}O]}}} {\displaystyle {\ce {->[H_{2}O]}}}

При проявлении гидрохиноном и его производными в растворе образуются семихиноны — высокоактивные и нестабильные соединения. Они имеют тенденцию к полимеризации в гуминовые кислоты, цепи которых в типичных условиях для фотографического проявления образуются из порядка 10 молекул окисленных остатков гидрохинона и имеют тёмную окраску. Так как на стадии образования семихинона сульфит реагирует с ним, то полимеризации, как правило, не происходит, а следовательно, не будет и каталитического воздействия данных полимерных соединений на неокисленную форму проявляющего вещества. Тем не менее, для пирогаллола сульфит не способен взаимодействовать с нерастворимыми окрашенными продуктами окисления, аналогично и для слабоокрашенных продуктов окисления фенидона и L-аскорбиновой кислоты[5].

Натрия сульфит

Гуминовая кислота, образующаяся из 10 молекул гидроксигидрохинона в безсульфитных проявителях по Х. Тилю и Х. Кеттнеру

[5]

Обесцвечивающий агент

Сульфит натрия в описанном выше процессе связывания окрашенных форм образует бесцветные соединения, вместо сильноокрашенных, тем самым снижая нежелательные пятна и окраску результирующего изображения[5].

Поддержание активности проявления

Окисленные остатки проявляющего вещества в растворе, хотя и непосредственно не реагируют с галогенидом серебра в эмульсии, но изменяют pH среды и другие её показатели, что может вести либо к нарастанию скорости проявления, либо к её спаду. Лишь немногие проявляющие вещества не дают подобного эффекта. Рост активности наблюдается в проработавших растворах проявляющих веществ, имеющих активные гидроксогруппы, например у глицина-фото. Если же проявляющее вещество имеет только аминогруппы, то скорость проявления будет падать. Превращение окисленных форм в сульфонаты при реакции с сульфитом стабилизирует и поддерживает активность, тем самым позволяя избегнуть нежелательного пере- или недопроявления[5].

Основные свойства

Сульфит натрия хорошо растворим в воде. Он сильный восстановитель, поэтому на воздухе быстро окисляется.

Показатель Стандартные значения
Цвет белый или розоватый
Состав Na2SO3
Внешний вид мелкие кристаллы
Запах слабый
Растворимость 20,82 % (при 19,9° C); 21,70 % (при 99° C)
Плотность 2,63 г/см3
Кислотоустойчивость под действием кислот распадается на диоксид серы и сероводород

Упаковка

Упаковывают консервант в полиэтиленовые мешки, или в бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем. Фасовка — по 0,5кг, 25, 35 и 50 кг.

Безопасность

Временно допустимая концентрация в воздухе 0,1 мг/м3[3].

Производители

  • АО «Химзавод им.Л.Я.Карпова, г.Менделеевск;
  • ООО Байкальский химпром, г.Ангарск;
  • ООО «Компонент-реактив», г.Москва.

Производится в республике Беларусь, Украине и др. странах.

Примечания

  1. 1 2 SODIUM SULFITE
  2. Haist, 1979, с. 220.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 Белоусова, 1992.
  4. Стасиневич, 1964.
  5. 1 2 3 4 5 Haist, 1979, с. 220—229.
  6. Редько, 2006, с. 857.
  7. 1 2 3 Редько, 2006, с. 856.
  8. Гурлев, 1988, с. 296.

Литература

  • Белоусова А. П. Натрия сульфит : статья // Химическая энциклопедия / Гл. ред. Кнунянц И. Л. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Меди — Полимерные. — С. 186. — 639 с. — ISBN 5-85270-039-8.
  • Гурлев Д. С. Справочник по фотографии (обработка фотоматериалов). — К.: Тэхника, 1988. — ISBN 5-335-00125-4.
  • Редько А. В. Химия фотографических процессов. — СПб. : НПО “Профессионал”, 2006. — С. 837—954. — 1464 с. — (Новый справочник химика и технолога / ред. Москвин А. В. ; вып. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии.). — ISBN 978-5-91259-013-9.
  • Стасиневич Д. С. Натрия сульфит : статья // Краткая химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. (отв. ред.) и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1964. — Т. 3: Мальтаза—Пиролиз. — С. 384.
  • Haist G. M. Modern Photographic Processing. — New York, Chichester, Brisbane, Toronto: John Whiley and sons, 1979. — Т. 1. — (Photographic science and technology and graphic arts). —
    • ГОСТ 5644-75 Сульфит натрия безводный. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3, 4). (неопр.). Государственный комитет СССР по стандартам. Дата обращения: 15 апреля 2019.

Польза и вред

Уровень токсичности этой добавки признан умеренным, если не превышать допустимой концентрации.

В сутки можно принять с пищей не более 0,7 мг E221 на каждый кг массы тела.

Например, для человека с весом 70 кг безопасное количество сернистокислого натрия доходит до 0,05 г в день. В организме E221 легко растворяется и быстро выводится почками вместе с избытком других солей.

Но в больших дозах сульфит натрия вызывает нарушения пищеварительной, выделительной и нервной системы. Е221 разрушает витамин В1Кроме того, примерно у 0,5% людей E221 разрушает витамин В1 в организме, что довольно опасно. Это связано с наследственными особенностями обмена веществ. Существует и аллергия на сульфит натрия. Тяжесть ее проявлений доходит до астматического приступа и даже анафилактического шока. Подозрение на такую аллергию может вызвать появление на теле и лице красных высыпаний при употреблении сухого вина.

Пользы от приема сульфита натрия нет, но обойтись без его стабилизирующих свойств в настоящее время не получается. Никто не спорит с тем, что свежие фрукты лучше консервированных или сушеных. С другой стороны, многие привыкли к компотам из сухофруктов или замороженному картофелю-фри. И, наконец, столовые вина — от них трудно отказаться. И можно не отказываться, пока E221 признан одним из наименее опасных для здоровья сульфитов, в отличие от Е220 (диоксид серы), который часто можно встретить в составе вина.

Ссылка на основную публикацию