सल्फर डाइऑक्साइड (SO2): संरचना, गुण, उपयोग, जोखिम - रसायन विज्ञान - 2025

सल्फर डाइऑक्साइड एक गैसीय अकार्बनिक सल्फर (एस) और ऑक्सीजन (ओ) से मिलकर यौगिक, और इसका रासायनिक सूत्र इतना है ₂ । यह एक रंगहीन गैस है जिसमें जलन और घुटन होती है। इसके अलावा, यह पानी में घुलनशील है, एसिड समाधान बनाता है। ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान वायुमंडल में इसे बाहर निकाल देता है।

यह सल्फर के जैविक और जियोकेमिकल चक्र का हिस्सा है, लेकिन यह कुछ मानव गतिविधियों जैसे कि तेल शोधन और जीवाश्म ईंधन (उदाहरण के लिए कोयला या डीजल) के जलने से बड़ी मात्रा में उत्पन्न होता है।

विस्फोट के दौरान ज्वालामुखियों द्वारा सल्फर डाइऑक्साइड एसओ ₂ उत्सर्जित होता है। ब्रोकेन इंग्लोरी। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

एसओ ₂ एक कम करने वाला एजेंट है जो कागज के गूदे को अन्य यौगिकों के साथ विरंजन के बाद सफेद रहने देता है। यह पानी में क्लोरीन के निशान को हटाने का भी काम करता है जिसका इस रसायन के साथ इलाज किया गया है।

इसका उपयोग कुछ प्रकार के खाद्य पदार्थों को संरक्षित करने के लिए किया जाता है, जहां कंटेनर बनाने के लिए अंगूर का रस का किण्वन बीयर बनाने के लिए शराब या जौ का उत्पादन किया जाता है।

इसका उपयोग कृषि में कवकनाशी के रूप में, सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त करने के लिए, विलायक के रूप में और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक मध्यवर्ती के रूप में भी किया जाता है।

वायुमंडल में मौजूद एसओ ₂ कई पौधों के लिए हानिकारक है, पानी में यह मछली को प्रभावित करता है और यह "एसिड रेन" के लिए जिम्मेदार लोगों में से एक भी है जो मनुष्यों द्वारा बनाई गई सामग्रियों की पुष्टि करता है।

संरचना

सल्फर डाइऑक्साइड अणु सममित है और एक कोण बनाता है। कोण इस तथ्य के कारण है कि SO ₂ में इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी है, अर्थात, ऐसे इलेक्ट्रॉन जो किसी भी परमाणु के साथ एक बंधन नहीं बनाते हैं, लेकिन स्वतंत्र हैं।

सल्फर डाइऑक्साइड की लुईस संरचना जहां इसकी कोणीय आकृति और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी देखी जाती है। WhittleMario। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

शब्दावली

- सल्फर डाइऑक्साइड

- सल्फर एनहाइड्राइड

- सल्फर ऑक्साइड।

गुण

भौतिक अवस्था

रंगहीन गैस।

आणविक वजन

64.07 ग्राम / मोल

गलनांक

-75.5 º सी

क्वथनांक

-10.05 º सी

घनत्व

गैस: २.२६ पर ० ° C (वायु के सापेक्ष, अर्थात वायु घनत्व = १)। इसका मतलब है कि यह हवा से भारी है।

तरल: 1.4 से -10 डिग्री सेल्सियस (पानी के सापेक्ष, अर्थात पानी का घनत्व = 1)।

घुलनशीलता

पानी में घुलनशील: 0 डिग्री सेल्सियस पर 17.7%; 15 डिग्री सेल्सियस पर 11.9%; 25 डिग्री सेल्सियस पर 8.5%; 35 डिग्री सेल्सियस पर 6.4%।

इथेनॉल, डायथाइल ईथर, एसीटोन और क्लोरोफॉर्म में घुलनशील। यह गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में कम घुलनशील है।

पीएच

जलीय एसओ ₂ समाधान अम्लीय हैं।

रासायनिक गुण

एसओ ₂ एक शक्तिशाली कम करने और ऑक्सीकरण एजेंट है। हवा और एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में यह एसओ ₃ को ऑक्सीकरण करता है ।

एसओ ₂ + ओ ₂ → एसओ ₃

इलेक्ट्रॉनों की अकेली जोड़ी कभी-कभी इसे लुईस बेस की तरह व्यवहार करती है, दूसरे शब्दों में, यह उन यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है जहां एक परमाणु है जो इलेक्ट्रॉनों को याद कर रहा है।

यदि SO ₂ गैस और सूखे के रूप में है, तो यह लोहे, स्टील, तांबा-निकल मिश्र, या निकल-क्रोमियम-लोहे पर हमला नहीं करता है। हालांकि, अगर यह तरल या गीली अवस्था में है, तो यह इन धातुओं के क्षरण का कारण बनता है।

0.2% पानी या अधिक के साथ तरल SO ₂ लोहे, पीतल और तांबे के लिए मजबूत जंग पैदा करता है। यह एल्यूमीनियम के लिए संक्षारक है।

जब तरल होता है, तो यह कुछ प्लास्टिक, घिसने वाले और कोटिंग्स पर भी हमला कर सकता है।

जलीय एसओ समाधान

एसओ ₂ पानी में बहुत घुलनशील है। लंबे समय से यह माना जाता था कि पानी में यह सल्फ्यूरिक एसिड एच ₂ एसओ ₃ बनाता है, लेकिन इस एसिड के अस्तित्व का प्रदर्शन नहीं किया गया है।

पानी में एसओ _{2 के} समाधान में निम्नलिखित संतुलन होते हैं:

SO ₂ + H ₂ O ⇔ SO ₂.H ₂ O

SO ₂.H ₂ O H HSO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

एचएसओ ₃ ^- + एच ₂ ओ ₃ एसओ ₃ ^2- + एच ₃ ओ ⁺

जहां HSO ₃ ^- बिसल्फाइट आयन और SO ₃ ^2- सल्फाइट आयन है। सल्फाइट आयन SO ₃ ^2- मुख्य रूप से तब उत्पन्न होता है जब क्षार को SO ₂ विलयन में जोड़ा जाता है ।

एसओ _{2 के} जलीय घोल में गुण कम होते हैं, खासकर अगर वे क्षारीय होते हैं।

अन्य गुण

- यह गर्मी के मुकाबले बेहद स्थिर है, यहाँ तक कि 2000 ° C तक।

- यह ज्वलनशील नहीं है।

प्राप्त

एसओ ₂ हवा में सल्फर (एस) के दहन द्वारा प्राप्त किया जाता है, हालांकि एसओ ₃ की छोटी मात्रा भी बनती है ।

एस + ओ ₂ → एसओ ₂

यह हवा में विभिन्न सल्फाइड को गर्म करके, पाइराइट खनिजों को जलाने और सल्फाइड युक्त खनिजों सहित अन्य लोगों द्वारा भी उत्पादित किया जा सकता है।

लोहे के पायराइट के मामले में, जब ऑक्सीकरण होता है, तो आयरन ऑक्साइड (iii) और SO _{2 प्राप्त होते हैं}:

4 Fes ₂ + 11 हे ₂ → 2 फे ₂ हे ₃ + 8 अतः ₂ ↑

प्रकृति में उपस्थिति

SO ₂ को ज्वालामुखियों (9%) की गतिविधि द्वारा वायुमंडल में छोड़ा जाता है लेकिन यह अन्य प्राकृतिक गतिविधियों (15%) और मानव क्रियाओं (76%) के कारण भी होता है।

विस्फोटक ज्वालामुखी विस्फोट से वायुमंडल में SO _{2 के} महत्वपूर्ण वार्षिक उतार-चढ़ाव या बदलाव होते हैं। यह अनुमान है कि ज्वालामुखियों द्वारा उत्सर्जित SO ₂ का 25% समताप मंडल में पहुंचने से पहले बारिश से धुल जाता है।

प्राकृतिक स्रोत सबसे प्रचुर मात्रा में हैं और सल्फर के जैविक चक्र के कारण हैं।

शहरी और औद्योगिक क्षेत्रों में मानव स्रोत प्रबल होते हैं। इसका उत्पादन करने वाली मुख्य मानवीय गतिविधि कोयला, गैसोलीन और डीजल जैसे जीवाश्म ईंधन का जलना है। अन्य मानव स्रोत तेल शोधन, रासायनिक संयंत्र और गैस उत्पादन हैं।

बिजली के लिए कोयला जलाने जैसी मानवीय गतिविधियाँ SO ₂ प्रदूषण का एक स्रोत हैं । Adrem68। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

स्तनधारियों में, यह अंतर्जात रूप से उत्पन्न होता है, जो कि सल्फर युक्त अमीनो एसिड (एस), विशेष रूप से एल-सिस्टीन के चयापचय के कारण जानवरों और मनुष्यों के शरीर के भीतर होता है।

अनुप्रयोग

सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में

एसओ ₂ के सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक सल्फ्यूरिक एसिड एच ₂ एसओ _{4 प्राप्त करना है} ।

2 एसओ ₂ + 2 एच ₂ ओ + ओ ₂ → 2 एच ₂ एसओ ₄

प्रसंस्कृत खाद्य उद्योग में

सल्फर डाइऑक्साइड का उपयोग खाद्य संरक्षक और स्टेबलाइज़र के रूप में, नमी नियंत्रण एजेंट के रूप में और कुछ खाद्य उत्पादों में स्वाद और बनावट संशोधक के रूप में किया जाता है।

इसका उपयोग उन उपकरणों को कीटाणुरहित करने के लिए भी किया जाता है जो खाद्य पदार्थों, किण्वन उपकरणों, जैसे कि ब्रुअरीज और वाइनरी, खाद्य कंटेनरों, आदि के संपर्क में आते हैं।

यह आपको फलों और सब्जियों को संरक्षित करने की अनुमति देता है, सुपरमार्केट के शेल्फ पर उनके जीवन को बढ़ाता है, रंग और स्वाद के नुकसान को रोकता है और विटामिन सी (एस्कॉर्बिक एसिड) और कैरोटीन (विटामिन ए के अग्रदूत) की अवधारण में मदद करता है।

सूखे फल को कवक से मुक्त रखा जाता है और एसओ _{2 के} लिए बैक्टीरिया को धन्यवाद दिया जाता है । लेखक: इसाबेल रोडेनस स्रोत: Pixabay.com

इसका उपयोग वाइन को संरक्षित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि यह बैक्टीरिया, कवक और अवांछित खमीर को नष्ट कर देता है। इसका उपयोग बीयर में नाइट्रोसैमिने के निर्माण को निष्फल करने और रोकने के लिए भी किया जाता है।

बीयर प्राप्त करने के लिए जौ किण्वन उपकरण एसओ _{2 के} साथ निष्फल है । लेखक: सेर्डेडेबी स्रोत: पिक्साबे

मकई की गुठली को भिगोने के लिए, चुकंदर को सफेद करने के लिए और उच्च फ्रुक्टोज कॉर्न सिरप के निर्माण में रोगाणुरोधी के रूप में भी इसका उपयोग किया जाता है।

एक विलायक और अभिकर्मक के रूप में

यह व्यापक रूप से एक गैर-जलीय विलायक के रूप में उपयोग किया गया है। यद्यपि यह एक आयनीकरण विलायक नहीं है, यह कुछ विश्लेषणात्मक अनुप्रयोगों और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए प्रोटॉन मुक्त विलायक के रूप में उपयोगी है।

इसका उपयोग कार्बनिक संश्लेषण में एक विलायक और अभिकर्मक के रूप में किया जाता है, क्लोरीन डाइऑक्साइड, एसिटाइल क्लोराइड जैसे अन्य यौगिकों के उत्पादन में एक मध्यवर्ती और तेलों के सल्फोनेशन में।

एक कम करने वाले एजेंट के रूप में

यह इतना मजबूत नहीं होने के बावजूद एक कम करने वाले एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है, और क्षारीय समाधान में सल्फाइट आयन बनता है, जो एक अधिक ऊर्जावान कम करने वाला एजेंट है।

विभिन्न अनुप्रयोगों में

SO ₂ का भी उपयोग किया जाता है:

- फसल के बाद अंगूर के लिए एक कवकनाशी और संरक्षक के रूप में कृषि में।

- हाइड्रोसल्फाइट के निर्माण के लिए।

- लकड़ी के पल्प और पेपर को ब्लीच करने के लिए, क्योंकि यह हाइड्रोजन पेरोक्साइड एच ₂ ओ _{2 के} साथ ब्लीचिंग के बाद पल्प को स्थिर करने की अनुमति देता है; एसओ ₂ शेष एच ₂ ओ ₂ को नष्ट करके काम करता है और इस प्रकार लुगदी की चमक को बनाए रखता है, क्योंकि एच ₂ ओ ₂ चमक के उलट का कारण बन सकता है।

- कपड़ा फाइबर और विकर लेख को सफेद करने के लिए।

- पानी का उपचार करने के लिए क्योंकि यह पीने के पानी, अपशिष्ट जल या औद्योगिक पानी के क्लोरीनीकरण के बाद रहने वाले अवशिष्ट क्लोरीन को समाप्त करता है।

- खनिज और धातुओं के शोधन में, खनिज प्रसंस्करण के दौरान लोहे के लिए एक कम करने वाले एजेंट के रूप में।

- तेल शोधन में ऑक्सीजन और मंद जंग, और एक निष्कर्षण विलायक के रूप में।

- एंटीऑक्सीडेंट के रूप में।

- कांच निर्माण में क्षार न्यूट्रलाइजर के रूप में।

- लिथियम बैटरी में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में।

ओएस के प्रभाव

कुछ अध्ययनों से पता चला है कि अंतर्जात या शरीर-निर्मित एसओ ₂ का हृदय प्रणाली पर लाभकारी प्रभाव पड़ता है, जिसमें हृदय समारोह का विनियमन और रक्त वाहिकाओं की छूट शामिल है।

जब एसओ ₂ शरीर में निर्मित होता है, तो इसे उसके डेरिवेटिव बिसल्फाइट एचएसओ ₃ ^- और सल्फाइट एसओ ₃ ^2- में बदल दिया जाता है, जो धमनियों पर वासो-आराम प्रभाव डालते हैं।

एंडोजेनस एसओ ₂ उच्च रक्तचाप को कम करता है, एथेरोस्क्लेरोसिस के विकास को रोकता है, और दिल को मायोकार्डियल क्षति से बचाता है। इसमें एक एंटीऑक्सिडेंट कार्रवाई भी है, सूजन और एपोप्टोसिस (क्रमादेशित कोशिका मृत्यु) को रोकता है।

इन कारणों से यह सोचा जाता है कि यह हृदय रोगों के लिए एक संभावित नई चिकित्सा हो सकती है।

दिल शरीर द्वारा उत्पादित SO ₂ से लाभ उठा सकता है। लेखक: ओपनक्लिपार्ट-वेक्टर्स। स्रोत: पिक्साबे

जोखिम

- गैसीय एसओ _{2 के} संपर्क में आंखों, त्वचा, गले और श्लेष्म झिल्ली तक जलन हो सकती है, ब्रोन्कियल नलियों और फेफड़ों को नुकसान हो सकता है।

- कुछ अध्ययनों की रिपोर्ट है कि यह स्तनधारी और मानव कोशिकाओं के आनुवंशिक सामग्री को नुकसान का एक संभावित खतरा है।

- यह संक्षारक है। यह ज्वलनशील नहीं है।

Ecotoxicity

सल्फर डाइऑक्साइड वायुमंडल में सबसे आम प्रदूषक गैस है, खासकर शहरी और औद्योगिक क्षेत्रों में।

वायुमंडल में इसकी उपस्थिति तथाकथित "अम्ल वर्षा" में योगदान देती है जो जलीय जीवों, मछलियों, स्थलीय वनस्पतियों और मानव निर्मित पदार्थों के क्षरण के लिए हानिकारक है।

तेजाब की बारिश से स्मारक क्षतिग्रस्त नीनो बर्बरी। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

एसओ ₂ मछली के लिए विषाक्त है। हरे पौधे वायुमंडलीय SO _{2 के} लिए अत्यंत संवेदनशील हैं । अल्फाल्फा, कपास, जौ, और गेहूं को कम पर्यावरणीय स्तर पर नुकसान होता है, जबकि आलू, प्याज, और मकई बहुत अधिक प्रतिरोधी होते हैं।

भोजन के साथ इसे निगलना का प्रभाव

हालांकि यह स्वस्थ लोगों के लिए हानिरहित है, जब अधिकृत स्वास्थ्य एजेंसियों द्वारा अनुशंसित सांद्रता में उपयोग किया जाता है, तो एसओ ₂ उन संवेदनशील लोगों में अस्थमा उत्पन्न कर सकता है जो इसे भोजन के साथ निगलना करते हैं।

एसओ ₂ की छोटी मात्रा वाले खाद्य पदार्थ खाने पर संवेदनशील लोग अस्थमा से पीड़ित हो सकते हैं । मलयालम विकिपीडिया पर सूरज। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

आमतौर पर इसमें शामिल खाद्य पदार्थ सूखे मेवे, कृत्रिम शीतल पेय और मादक पेय होते हैं।

संदर्भ

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