|
'''חומצה גפריתית''' היא חומצה חלשה הנוצרת בתגובה של גפרית דו חמצנית SO<sub>2</sub> ומים
{{לשכתב|סיבה=מבולגן עד חוסר קריאות, עוסק בחומצה גופרתית ולא גופריתית}}
<math>SO_2 + H_2O \to H_2SO_3</math>
{{לאחד|חומצה גופרתית}}
זהו ייצוג פורמלי- H<sub>2</sub>SO<sub>3</sub>כנראה לא קיים כמולקולה "עצמאית".
'''חומצה גופרתית''' היא נוזל חסר צבע ובעל ריח חריף, משקלה המולקולרי הינו 90.08 גרם למול.
גפרית דו חמצנית מסיסה מאוד במים אך תוצר התגובה כפי שנרשמה לא נמצאה בתמיסה ואינה ניתנת להפרדה (בחימום יפלט SO<sub>2</sub> גזי).
נראה שהריאקציה של SO<sub>2</sub> במים היא <br />
<math>SO_2 + xH_2O \to SO_2\bullet xH_2O </math> <br />
<math>SO_2\bullet xH_2O\to HSO_3^- +H_3O^+ +(x-2)H_2O </math>
בריאקציה הראשונה (ההמסה) יצרנו גפרית דו חמצנית מהודרטת שהיא החומצה שנותנת את היון <math>HSO_3^-</math> (ביסולפיט bisulfite) בתמיסה. קבוע החומצה של SO<sub>2</sub> הוא 0.013.
מכיוון ש[[הקבוע הדיאלקטרי]] (ε=110) של ה[[חומצה]] גבוהה משל מים היא מהווה ממס טוב לחומרים [[יון|יונים]]. החומצה הגופרתית עוברת [[יוניזציה]] עצמית גדולה:
אטום המימן ביון הביסולפיט לא קשור לחמצן אלא דוקא לגפרית וקבוע החומצה שלו:<br />
HSO<sub>3</sub><sup>−</sup> → SO<sub>3</sub><sup>2−</sup> + H<sup>+</sup>
:::''K''<sub>a</sub> = 1.02x10<sup>−7</sup> L/mol; p''K''<sub>a</sub> = 6.97.
תמיסות של חומצה גפריתית משמשות כחומר מחזר וכן כמלבין עדין (לחומרים שייפגעו ממלבינים על בסיס כלור).
2H2SO4 H3SO4+ + HSO4-
החומצה הנ"ל הינה היגרוסקופית כלומר "מוציאה" מים מחומרים רבים ולכן במגע עם העור גורמת לכוויות וצריבות. מבנה החומצה הינו טטרהדרלי:
קשרי מימן בין מולקולריים מקנים לה טמפ' רתיחה גבוהה (ומכאן שניתן לעבוד איתה בטמפ' גבוהות) וכן מסיסות טובה במים. בתמיסה מרוכזת וחמה החומצה הינה בעלת יכולת חמצון (בתמיסה מהולה כמעט ולא מתרחש):
Cu(s) + 5H2SO4(l) Cu2+(aq) + SO2 + 4HSO4-(aq) + 2H3O+(aq)
[[en: Sulfericsulfurous acid]] ▼אולם היא אינה עוברת [[חמצון]] בקלות ולכן מתאימה לשמש כממס בריאקציות [[חמצון]]. רק לשם המחשה ניתן אף להשתמש ביון הכרומט (Cr2O72-) הנחשב למחמצן חזק והיון SO42- לא יפגע מכך. כל הבסיסים במים הם גם בסיסים ב[[חומצה גופרתית]]. קיימות [[חומצות]] אחרות שבהוספתן ל[[חומצה גופרתית]] הן תתנהגנה כבסיס, דוגמה לכך הינן החומצה אצטית (CH3COOH) והחומצה חנקתית (HNO3). אמידים ומים למשל יתנהגו כבסיס בעת הוספתם לחומצה זו. אולם ה- super acid (סופר חומצה) fluorosulfuric acid (FSO3H) תגרום לכך ש[[חומצה]] גופרתית תתנהג כבסיס ותקבל [[פרוטון]] (H+). ה[[חומצה]] H3BO3 תיהיה [[חומצה]] חזקה מאוד בסביבת [[חומצה גופרתית]]:
H3BO3 + 6H2SO4 B(HSO4)4- + 3H3O+ + 2HSO4-
בסביבה מימית ההתפרקות של ה[[חומצה]] תיהיה מלווה בפליטה של חום לסביבה (תגובה אקסותורמית). ה[[חומצה הגופרתית]] הינה חומצה דו פרוטית חזקה, כלומר בתגובה עם בסיס היא עוברת פרוק מלא אך זה מתרחש בשני שלבים, בשלב הראשון, תתרחש סתירה חלקית (פרוטון ראשון, H+) יון ה[[הידרוקסיד]] המקבל מהבסיס נקשר עם הפרוטון הנמסר מה[[חומצה]] ליצירת מולקולת מים ראשונה,נקודה B ,עם המשך התגובה מתקבלת סתירה מלאה, יון [[הידרוקסיד]] נוסף נקשר ל[[פרוטון]] השני של ה[[חומצה]] ליצירת [[מולקולת]] מים שנייה, נקודה C:
HSO4- + H2O + Na+ H2SO4 + NaOH
HSO4- + NaOH SO42- + H2O + Na+
להלן תרשים המתאר את אופן טיטרציה של [[חומצה גופרתית]] עם הסיס [[נתרן]] [[הידרוקסיד]]:
תהליך הפקת החומצה:
א. שריפת הגופרית:
ב. חמצון ה- SO2 ל- SO3 (בנוכחות זרז):
ג. הידרוליזה במים לקבלת ה[[חומצה]]:
בתעשייה משתמשים ב[[חומצה הגופרתית]] לייצור דשנים, צבעים, סבונים, דטרגנטים ועוד.
אמצעי זהירות:
חומצה זו גורמת לגירויים בעור ובעיניים לכן בעת עבודה עם חומצה זו חשוב להקפיד לעבוד עם כפפות וכן משקפי מגן. חשוב להקפיד תמיד להוסיף חומצה למים ולא מים לחומצה. יש להקפיד על עבודה בכלי זכוכית שכן ה[[חומצה]] הינה קורוזיבית ולכן תפגע בכלי מתכת. בריכוזים גבוהים [[חומצה]] זו רעילה בנשימה ולכן חשוב להקפיד על עבודה במנדף. אחד השימושים במחקר הינו כאשר יש צורך בממס פולרי חומצי מאוד לתגובה בקטליזה חומצית.
| 