二氧化硫的结构与用途

2023年07月12日 07:42

二氧化硫，（英文：sulfur dioxide，二氧化硫）化学式为SO2。它是最常见的硫氧化物，是一种具有强烈刺激性气味的无色气体。主要空气污染物之一。这种气体是在火山喷发期间排放出来的，并且也在许多工业过程中产生。由于煤和石油通常含有硫化合物，因此燃烧时会形成二氧化硫。二氧化硫溶于水后形成亚硫酸（酸雨的主要成分）。 SO2 的进一步氧化（通常在二氧化氮等催化剂存在下）会生成硫酸。这是人们担心使用这些燃料作为能源对环境的影响的原因之一。

结构

SO2为V型分子，对称点群为C2v。硫原子的氧化态为+4，形式电荷为0，周围有5对电子，因此可以描述为高价分子。从分子轨道理论的角度来看，可以认为这些价电子大部分参与了S-O键的形成。

二氧化硫的三个共振结构，中心共振结构对杂化贡献最大

SO2 中的S-O 键长(143.1 pm) 短于一氧化硫中的(148.1 pm)，而O3 中的O-O 键长(127.8 pm) 长于氧O2 中的(120.7 pm)。 SO2 的平均键能(548 kJ mol1) 大于SO (524 kJ mol1)，而O3 的平均键能(297 kJ mol1) 小于O2 (490 kJ)摩尔1)。这一证据使化学家得出结论，二氧化硫中的S-O 键的键级至少为2，这与臭氧中的O-O 键的键级为1.5 不同。

用途

防腐剂

由于其抗菌特性，二氧化硫有时被用于各种食品中，例如干果、腌制蔬菜以及加工肉制品，例如香肠和汉堡包。用于保持水果的外观，或防止食物腐烂。二氧化硫的存在可以赋予水果特殊的化学味道并保持新鲜的外观。

酿酒

二氧化硫是酿酒中非常有用的化合物，其E代码为E220。它甚至存在于所谓的“无硫”葡萄酒中，浓度高达每升10 毫克。它作为一种抗生素和抗氧化剂，保护葡萄酒免受细菌破坏和氧化。它还有助于将挥发性酸度保持在所需水平。酒标上之所以有“含有亚硫酸盐”等字样，就是因为二氧化硫。根据美国和欧盟的法律，如果葡萄酒的SO2浓度低于10ppm，则不需要标注“含有亚硫酸盐”。葡萄酒中允许的SO2浓度上限在美国是350ppm，而在欧盟，红葡萄酒是160ppm，白葡萄酒是210ppm。如果SO2的浓度很低，则很难察觉，但当浓度大于50ppm时，SO2的气味可以用鼻子闻到，用舌头尝到。

SO2 也是啤酒厂卫生的一个非常重要的元素。酒厂和设备必须保持非常清洁，由于酒厂不能使用漂白剂，因此经常使用SO2、水和柠檬酸的混合物清洗水管、水槽和其他设备，以保持清洁和无污染。细菌。