亞硫酸鈣 | |
---|---|
IUPAC名 Calcium sulfite | |
別名 | E226 |
識別 | |
CAS號 | 10257-55-3(無水)、72878-03-6(四水)、29501-28-8(半水) |
PubChem | 159274 |
ChemSpider | 8329549 |
SMILES |
|
InChI |
|
InChIKey | GBAOBIBJACZTNA-NUQVWONBAU |
性質 | |
化學式 | CaSO3 |
摩爾質量 | 120.17 g/mol g·mol⁻¹ |
外觀 | 白色固體 |
熔點 | 600 °C(873 K) |
溶解性(水) | 0.0043 g/100 mL, 18℃ |
危險性 | |
閃點 | 不可燃 |
相關物質 | |
其他陰離子 | 硫酸鈣 |
其他陽離子 | 亞硫酸鈉 |
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。 |
亞硫酸鈣屬於亞硫酸鹽與鈣鹽,化學式
CaSO
3
⋅
xH
2
O
{\displaystyle {\ce {CaSO3.xH2O}}}
。亞硫酸鈣有兩種已知結晶水合物:半水合亞硫酸鈣
CaSO
3
⋅
1
2
H
2
O
{\displaystyle {\ce {CaSO3.1/2H2O}}}
與四水合亞硫酸鈣
CaSO
3
⋅
4
H
2
O
{\displaystyle {\ce {CaSO3.4H2O}}}
[1],均爲白色固體。亞硫酸鈣是煙氣脫硫(英語:flue-gas desulfurization)的產物。
目錄
- 1 用途
- 1.1 乾壁
- 1.2 食品添加劑
- 1.3 木漿生產
- 1.4 酸抑制劑
- 2 製備
- 3 結構
- 4 參見
- 5 參考文獻
用途
乾壁
在製備乾壁的主要成分石膏的過程中,亞硫酸鈣是一種中間產物。一間典型的全新美國房屋含有7公噸石膏[2]。
食品添加劑
亞硫酸鈣可用作防腐劑,E編碼爲E226[3]。與其他亞硫酸鹽抗氧化劑類似,亞硫酸鈣廣泛用於保存葡萄酒、蘋果酒、水果汁、罐頭水果、蔬菜等[4]。在溶液中,亞硫酸鹽是強還原劑,作爲除氧劑(英語:oxygen scavenger)起到保存食品的作用。因爲部分人羣對亞硫酸鹽過敏,所以有必要對其進行標註。[5][6]
木漿生產
化學木漿的生產過程是溶解掉木片中的木質素,分離出原本與前者緊密結合的纖維素。在亞硫酸鹽製漿法(英語:sulfite process)中,用來分離木質素的鹽可以是亞硫酸鈣。人們曾經用過亞硫酸鈣,但如今鎂和鈉的亞硫酸鹽與亞硫酸氫鹽已廣泛取代之。另一種製漿法是硫酸鹽製漿法,使用的是氫氧化物與硫化物。[7]
酸抑制劑
煤中的二硫化鐵在空氣中煅燒會生成酸性氣體,溶於水形成酸,污染環境:
F
e
S
2
+
3.5
O
2
+
H
2
O
→
F
e
2
+
+
2
S
O
4
2
−
+
2
H
+
{\displaystyle {\rm {FeS_{2}+3.5O_{2}+H_{2}O\rightarrow Fe^{2+}+2SO_{4}^{2-}+2H^{+}}}}
2
F
e
2
+
+
0.5
O
2
+
2
H
+
→
2
F
e
3
+
+
H
2
O
{\displaystyle {\rm {2Fe^{2+}+0.5O_{2}+2H^{+}\rightarrow 2Fe^{3+}+H_{2}O}}}
F
e
S
2
+
14
F
e
3
+
+
8
H
2
O
→
15
F
e
2
+
+
16
H
+
+
2
S
O
4
2
−
{\displaystyle {\rm {FeS_{2}+14Fe^{3+}+8H_{2}O\rightarrow 15Fe^{2+}+16H^{+}+2SO_{4}^{2-}}}}
亞硫酸鹽具有還原性,可以除去氧氣從而抑制酸的形成。亞硫酸的鈉鹽、鉀鹽和銨鹽都相對較貴且生產規模較小,而已經大規模生產的亞硫酸鈣是該過程中較理想的酸抑制劑。[8]
製備
通過煙氣脫硫(英語:Flue-gas desulfurization)(FGD)可大量製備亞硫酸鈣。煙道氣指的是煤等化石燃料燃燒後得到的一類副產物,通常包括SO2。人們爲了防止酸雨而限制二氧化硫排放,在其他氣體從煙囪排出之前,需要除去二氧化硫。比較經濟的做法是用熟石灰(Ca(OH)2)或石灰石(CaCO3)處理。
理想狀況下,用石灰石除去二氧化硫的反應如下:
- SO2 + CaCO3 → CaSO3 + CO2
理想狀況下,用熟石灰除去二氧化硫的反應如下:[9][10]
- SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O
如果體系中存在氧氣,亞硫酸根就會被氧化爲硫酸根,最後可以得到二水合硫酸鈣晶體,即石膏[11]。
實驗室製法則是令氯化鈣水溶液與亞硫酸鈉水溶液反應:
- CaCl2 + Na2SO3 → CaSO3 + 2 NaCl
結構
亞硫酸鈣的結構已由X射線晶體學檢驗得出[12]。
半水合亞硫酸鈣晶體中,鈣的配位數是6,每個鈣離子連有五個亞硫酸根的氧原子及一個水分子中的氧原子,六個氧原子組成三角反棱柱的形狀。半水合亞硫酸鈣晶體熱力學較穩定的原因可能是Ca-O鍵在整個晶體中延展形成網狀結構。[13]
四水合亞硫酸鈣只在低溫下穩定,在室溫下會迅速轉變爲半水合物,因此獲得四水合物單晶並分析結構較爲困難。不過,使用瓊脂製造溶膠環境即可減慢反應物分子的速度,便於結晶,從而製得晶體。[14]四水合亞硫酸鈣晶體中鈣的配位數同樣爲6,兩個氧原子來自亞硫酸根,四個來自水分子。其熱力學不穩定的原因可能是其中的亞硫酸根離子處於無序狀態。[15]
參見
- 亞硫酸鹽
- 亞硫酸鎂(英語:Magnesium sulfite)
- 亞硫酸鈉
- 亞硫酸氫鈉
- 焦亞硫酸鈉
- 坎普登片劑(英語:Campden tablet)
參考文獻
- ^ Abraham Cohen; Mendel Zangen. Studies On Alkaline Earth Sulfites. Structure and Stability of the New Compound Ca3(SO3)2SO4.12H2O and Its Solid Solution In Calcium Sulfite Tetrahydrate. Chemistry Letters. 1984: 1051–1054. doi:10.1246/cl.1984.1051.
- ^ USGS Gypsum Statistics and Information. USGS. [2017-08-02].
- ^ Current EU approved additives and their E Numbers. United Kingdom: Food Standards Agency. 2010 [2017-08-04].
- ^ Sulfites.org. Sulfites in Foods. [2017-08-04].
- ^ García-Gavín, Juan; Parente, Joana; Goossens, An. Allergic contact dermatitis caused by sodium metabisulfite: a challenging allergen. A case series and literature review. Contact Dermatitis. 2012-11, 67 (5): 260–269. doi:10.1111/j.1600-0536.2012.02135.x.
- ^ Vally, H.; Misso, N. L. A.; Madan, V. Clinical effects of sulphite additives. Clinical & Experimental Allergy. 2009-11, 39 (11): 1643–1651. doi:10.1111/j.1365-2222.2009.03362.x.
- ^ Ropp, Richard. Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Elsevier Science Technology. 2013: 145–148.
- ^ Hao, Yueli; Dick, Warren A. Potential Inhibition of Acid Formation in Pyritic Environments Using Calcium Sulfite Byproduct. Environmental Science & Technology. 2000-06, 34 (11): 2288–2292. doi:10.1021/es9904235.
- ^ Hudson, JL. Sulfur Oxidation in Scrubber Systems. University of Virginia. 1980.
- ^ Miller, Bruce. Coal Energy Systems. Elsevier Science Technology. 2004: 294–299.
- ^ Søren Kiil, Michael L. Michelsen and Kim Dam-Johansen. Experimental Investigation and Modeling of a Wet Flue Gas Desulfurization Pilot Plant. Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 7 (37): 2792–2806. doi:10.1021/ie9709446.
- ^ Yasue, Tamotsu; Arai, Yasuo. Crystal structure of calcium sulfite. Gypsum & Lime (Jap. Language). 1986, 203: 235–244.
- ^ Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The crystal structure of calcium sulfite hemihydrate. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1984, 57 (2): 1155–1156. doi:10.1246/bcsj.57.1155.
- ^ Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The Crystal Structure of Calcium Sulfite Tetrahydrate. Chemistry Letters. 1983, 12 (4): 459–462. doi:10.1246/cl.1983.459.
- ^ Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The Crystal Structure of Calcium Sulfite Tetrahydrate. Interatomic Distances and Angles. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1984, 57 (2): 593–594. doi:10.1246/bcsj.57.593.
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- 鈣化合物
- 亞硫酸鹽
- 無附加數據頁的化學條目
。 常添加食物:乾燥金針、乾燥白木耳、紅棗、枸杞等。 健康疑慮: …
二氧化硫SO2.在地表水中通常不存在亞硫酸鹽。如果亞硫酸鹽排放到出水中來源於 …
物還原漂白,並可抑制氧化作用,防止酵素與非酵素褐變反應,而 …
海事, sulfite, 亞硫酸鹽. 學術名詞 獸醫學, sulfite, 亞硫酸鹽. 學術名詞 礦物學名詞
有效的酵素抑制劑、漂白劑、抗氧化劑、還原劑及防腐劑,且價格便宜。亞硫酸鹽.
還原劑,由於它比其他的亞硫酸鹽有更強的還原性,因此在亞硫酸鹽 …
真正的亞硫酸分子只在氣態有發現,溶液中的尚未觀測到。其對應 …
1.03;相对密度(空气=1)2.8;稳定性:稳定;危险标记:20(酸性腐蚀品);主要用途:用作
…
硫酸分子只在氣態有發現,溶液中的尚未觀測到。 其對應的正鹽為亞硫酸鹽,酸式鹽
…
亚硫酸分子H₂SO₃。亚硫酸是二元中强酸(H2SO3 = H + + HSO3 -),但是亚硫酸 …