Серни́стая кислота́, иногда се́рнистая, химическая формула H2SO3 — неорганическая двухосновная кислота средней силы, существующая только в виде водного раствора. Образуется при взаимодействии сернистого ангидрида (диоксида серы) с водой. Ввиду своей неустойчивости сернистая кислота не может быть выделена в чистом виде из водных растворов. При +70°C и под давлением в присутствии сульфата меди необратимо окисляется кислородом до серной кислоты.
Соли и эфиры называются сульфи́тами или ги́дросульфи́тами (кислые соли, при неполном замещении). Сернистая кислота — сильный восстановитель, её применяют для беления шерсти, шёлка и других материалов, которые не выдерживают отбеливания с помощью сильных окислителей. Употребляется также при консервировании и производстве вина.
Сернистая кислота в определениях и кратких цитатах
Если в раствор мышьяковой кислоты или мышьяково-кислой соли пропустить сернистую кислоту и нагревать его, то мышьяковая кислота перейдёт в мышьяковистую...[1]
...сто́ит обмакнуть красный или почти чёрный лист какого-нибудь <...> пестролистного растения в слабый раствор сернистой кислоты, и он тотчас позеленеет. Это зависит от того, что сернистая кислота, обесцвечивая красный раствор, не действует на хлорофилл.[2]
Действию паров сернистой кислоты, которую следует считать негодным для дыхания газом, так как она изгоняет кислород из его соединения с красными кровяными шариками, подвержены рабочие при отбелке соломенных шляп, часто производимой весьма нецелесообразным способом.[3]
Раствор сернистой кислоты необходимо предохранять от доступа воздуха, иначе она, поглощая из воздуха кислород, медленно окисляется в серную кислоту.[7]:372
Обыкновенная вода, в которой 45 секунд полежала медная пластина, ускоряет окисление сернистой кислоты в 80 раз.[8]
— Роман Подольный, «Одно неизвестное и двадцать гипотез...», 1965
Сернистая кислота непрочная <...>. В водном растворе присутствует преимущественно смесь SO2 и Н2O, что и объясняет поведение сернистой кислоты, как кислоты слабой.[9]:266
— Сергей Оленин, Герман Фадеев, «Неорганическая химия», 1978
Способность играть роль как окислителя, так и восстановителя определяет склонность сернистой кислоты и её солей к реакциям самоокисления — самовосстановления.[9]:267
— Сергей Оленин, Герман Фадеев, «Неорганическая химия», 1978
Диоксид серы и оксиды азота в воздухе соединяются с парами воды, концентрируясь в первую очередь у основания облаков. Затем вместе с дождями (туманами) они выпадают на землю...[11]
— Владимир Максаковский. «Географическая картина мира» (Книга I. Общая характеристика мира), 2003
Содержащийся в углях минерал пирит (FeS2), разлагаясь при высоких температурах, образует газообразный оксид серы, при взаимодействии которого с парами воды возникает сернистая кислота, разрушающая оборудование тепловых электростанций.[12]
Все органические тела отличаются способностью сгорать при известных условиях: возвышении температуры, достаточном количестве кислорода, содействии тел окисляющих и проч. При этом неорганические элементы органического тела образуют обыкновенно с кислородом двойные неорганические соединения, которые бывают различны по самому составу органического тела. Всегдашние продукты горения суть вода и углекислота, затем, если тело содержало азот, то он отделяется неизмененным, если были в составе сера, мышьяк, то образуется сернистая или мышьяковистая кислота.[13]
— Александр Бутлеров, «Об окислении органических соединений» (диссертация), 1851
Кислоты и щёлочи на пятисернистый мышьяк производят такое же действие, как и на трёхсернистый. Если в раствор мышьяковой кислоты или мышьяково-кислой соли пропустить сернистую кислоту и нагревать его, то мышьяковая кислота перейдёт в мышьяковистую (AsO5, 2SO2 = AsO3, 2SO3); избыток сернистой кислоты может быть отделён из раствора посредством кипячения, тогда сернистый водород тотчас производит в нём жёлтый осадок трёхсернистого мышьяка.[1]
Скопившееся в приемнике масло отделялось от водной жидкости, промывалось и перегонялось с водой; полученный маслянистый погон был прозрачен и окрашен свободным иодом в красновато-коричневый цвет. Для удаления иода к погону осторожно добавлялся до обесцвечивания водный раствор сернистой кислоты, вещество промывалось водой и сушилось над хлористым кальцием. Полученный таким образом продукт представляет собой бесцветную маслянистую жидкость тяжелее воды, с едким сладковатым вкусом и своеобразным запахом, напоминающим нефть и мяту.[13]
Согласно первой формуле, сера соединена с углеродом непосредственно; согласно второй ― через кислород. <...> Согласно первому предположению, которое кажется более вероятным, изотионовая кислота приближалась бы к кислотам гликоловой, молочной и их гомологам. Различие сернистой и серной кислот вызывалось бы, следовательно, количеством химической силы, которым действует сера. Этот элемент проявлял бы себя четырехатомным) в первой и шестиатомным во второй из этих кислот. Существование ангидридов придает определённую степень вероятности этому предположению.[13]
— Александр Бутлеров, «О различных объяснениях некоторых случаев изомерии», 1864
В надежде, что полимеризация этилена наступит при более высоких температурах, мы заказали <к прибору для поглощения> особую воздушную баню из листового железа, с помощью которой можно было нагревать поглощающий прибор выше 200°, но и эта попытка не привела к желаемому результату. Также безуспешен был опыт с дымящейся серной кислотой, содержащей значительное количество ангидрида. Этилен жадно ею поглощается, но здесь происходит уже частью разрушение <органического> вещества; вытекающая из прибора кислая жидкость окрашена в тёмный цвет и сильно пахнет сернистой кислотой, но не содержит продуктов уплотнения.[13]
— Александр Бутлеров (совместно с В.Горяиновым), «О полимеризации углеводородов этиленного ряда и о превращении этилена в этильный алкоголь»,[14] 1873
Согласно первой формуле, сера соединена с углеродом непосредственно; согласно второй ― через кислород. <...> Согласно первому предположению, которое кажется более вероятным, изэтионовая кислота приближалась бы к кислотам гликоловой, молочной и их гомологам. Различие сернистой и серной кислот вызывалось бы, следовательно, количеством химической силы, которым действует сера. Этот элемент проявлял бы себя четырехатомным) в первой и шестиатомным во второй из этих кислот. Существование ангидридов придает определенную степень вероятности этому предположению.[13]
— Александр Бутлеров, «О различных объяснениях некоторых случаев изомерии», 1864
В пестролистных растениях цвет зависит от присутствия в соке клеточек ярких растворов, которые маскируют, скрывают зеленые зерна хлорофилла, но под микроскопом эти зерна нетрудно обнаружить. Еще легче обнаружить их следующим образом: стоит обмакнуть красный или почти чёрный лист какого-нибудь Coleus или другого пестролистного растения в слабый раствор сернистой кислоты, и он тотчас позеленеет. Это зависит от того, что сернистая кислота, обесцвечивая красный раствор, не действует на хлорофилл.[2]
Диоксид серы хорошо растворяется в воде (около 40 объемов в 1 объеме воды при 20°С); при этом частично происходит реакция с водой и образуется сернистая кислота: SO2 + Н20 ↔ H2SO3
Таким образом, диоксид серы является ангидридом сернистой кислоты. При нагревании растворимость SO2 уменьшается и равновесие смещается влево; постепенно весь диоксид серы снова выделяется из раствора.[7]:372
Сернистая кислота H2SO3 — очень непрочное соединение. Она известна только в водных растворах. При попытках выделить сернистую кислоту она распадается на SO2 и воду. Например, при действии концентрированной серной кислоты на сульфит натрия вместо сернистой кислоты выделяется диоксид серы. <...>
Раствор сернистой кислоты необходимо предохранять от доступа воздуха, иначе она, поглощая из воздуха кислород, медленно окисляется в серную кислоту.[7]:372
Сернистая кислота — хороший восстановитель. Например, свободные галогены восстанавливаются ею в галогеноводороды...
Однако при взаимодействии с сильными восстановителями сернистая кислота может играть роль окислителя. <...> Как и кислота, сульфиты и гидросульфиты являются восстановителями. При их окислении получаются соли серной кислоты.[7]:372-373
...в быстроте нет ничего сверхъестественного и невозможного. Живой организм обладает мощнейшими ускорителями химических процессов ― ферментами. Да и неорганические катализаторы в обычнейших пробирках дают порой фантастические результаты. Обыкновенная вода, в которой 45 секунд полежала медная пластина, ускоряет окисление сернистой кислоты в 80 раз![8]
— Роман Подольный, «Одно неизвестное и двадцать гипотез...», 1965
Растворяясь в воде, SO2 образует слабую двухосновную сернистую кислоту SO2 + Н2O ↔ H2SO3
Сернистая кислота непрочная и равновесие приведённой выше реакции сдвинуто справа налево. В водном растворе присутствует преимущественно смесь SO2 и Н2O, что и объясняет поведение сернистой кислоты, как кислоты слабой.[9]:266
— Сергей Оленин, Герман Фадеев, «Неорганическая химия», 1978
Сернистый газ, сернистая кислота и монооксид серы обычно играют роль восстановителей. <...> В некоторых случаях сернистая кислота и её соли, аналогично оксиду серы (IV) проявляют окислительные свойства, например, взаимодействуя с сероводородом. Способность играть роль как окислителя, так и восстановителя определяет склонность сернистой кислоты и её солей к реакциям самоокисления — самовосстановления. Например, сульфит калия при нагревании разлагается на сульфат и сульфид...[9]:266-267
— Сергей Оленин, Герман Фадеев, «Неорганическая химия», 1978
При восстановлении сернистой кислоты сероводородом конечным продуктом является коллоидальная сера, но этот процесс протекает по стадиям и характеризуется образованием длинных цепочек последовательно соединённых атомов серы. Концевые группировки замыкаются через кислород с водородом. Образуются кислоты с общей формулой H2SxO6 <где x больше двух>. Их объединяют под названием политионовых.[9]:267
— Сергей Оленин, Герман Фадеев, «Неорганическая химия», 1978
...глубинный серный фонтан может выбросить из расселины заграждающий ему путь слой снега на расстояние примерно в 70 км. Ну, а уж ближайшие к ней десятки километров должны быть просто засыпаны этим странным на наш взгляд «снегом». И все это не просто умозрительные предположения — нет, на «вояджеровских» снимках <Ио> отчетливо различимы и эскарпы, и сопутствующие им яркие и темные потоки всех описанных выше форм и очертаний, и области, засыпанные слоями «сернистокислого» снега.[10]
Общий объем поступлений сернистого газа, или диоксида серы (S02), в атмосферу Земли в разных источниках обычно оценивается от 100 млн. до 150 млн. т. в год, оксида азота ― около 100 млн т. С попаданием в атмосферу соединений серы, а также азота непосредственно связана становящаяся все более актуальной проблема так называемых кислотных (кислых) дождей. Механизм их образования очень прост. Диоксид серы и оксиды азота в воздухе соединяются с парами воды, концентрируясь в первую очередь у основания облаков. Затем вместе с дождями (туманами) они выпадают на землю фактически в виде разбавленных серной, <сернистой> и азотной кислот. Такие осадки резко нарушают нормы кислотности почвы, ухудшают водообмен растений, способствуя высыханию лесов, особенно хвойных. Попадая в реки и озера, они угнетающе действуют на их фауну и флору, нередко приводя к полному уничтожению биологической жизни ― от рыб до микроорганизмов. Большой вред они наносят и различным конструкционным материалам, ускоряя коррозию металлов, разрушение исторических и архитектурных памятников.[11]
— Владимир Максаковский. «Географическая картина мира» (Книга I. Общая характеристика мира), 2003
Сернистая кислота в публицистике и документальной прозе
Вредное влияние фосфорных паров на здоровье рабочих, занятых на спичечных фабриках, а в особенности часто возникающее у этих рабочих тяжелое заболевание челюстей, известно уже более полстолетия. Известно также уже давно, что опасность заболеваний грозит не только челюстям, но и другим костям, а равно и дыхательным органам и вообще всему организму рабочего, принужденного вдыхать фосфорные пары (отчасти также и пары сернистой кислоты) на фабриках, где для производства спичек употребляется белый фосфор.[3]
Пары сернистой кислоты всегда производят раздражение дыхательных органов, не позволяющее человеку продолжительного пребывания в атмосфере, богатой этими парами. При постоянном действии на человека весьма разреженной сернистой кислоты, не производящей явного раздражения дыхательных органов, являются катаральные воспаления соединительной оболочки глаз, стеснение в груди, расстройство пищеварения и в конце концов общий упадок питания. К производствам, в которых развитие паров сернистой кислоты достигает вредной для рабочих степени, относится главным образом фабрикация соломенных шляп: для беления соломенные шляпы подвергаются в течение нескольких часов парам горящей серы; при этом воздух помещений нередко содержит 15% сернистой кислоты и более. Далее рабочие подвергаются парам этой кислоты при фабрикации серной кислоты, при серении винных бочек, при фабрикации ультрамарина. Однако при всех этих манипуляциях содержание сернистой кислоты в воздухе, по словам Гирта, не превышает 7%, так что о большом вреде для здоровья рабочих не может быть речи.[3]
Важно не одно только количество нагроможденных в беспорядке образов, как это часто бывает у наших многочисленных последователей и подражателей. В произведениях наших вместо механической смеси образов ― их химическое соединение, некий организованный сплав. Для иллюстрации один пример из химии. Формула сернистой кислоты H2SO3. Прибавьте один атом кислорода, получится H2SO4 ― формула серной кислоты. Как видите, только от одного лишнего атома кислорода получилась серная кислота, тело, обладающее иными качествами, чем сернистая кислота. Итак: количество при известных условиях переходит в качество.[15]
Сернистый и другие газы, растворяясь в капельках тумана, росы или дождя, образуют кислоты, портящие, разъедающие металлические конструкции и железные крыши, разрушающие облицовку зданий. Пресловутая американская статуя Свободы покрыта с ног до головы зелёной окисью. <...> Но как «уловить» пыль или золу, уносимую из топки в трубу стремительным потоком раскаленных газов? Как выделить из этого потока ядовитые сернистые газы? Лучшими из существующих золоуловителей являются электрофильтры. <...>
Чаще всего применяется известковый способ. Сернистый газ нейтрализуют известковым молоком. Оно же нейтрализует и серную кислоту, которая получается при соединении газа с водой.[6]
— Михаил Калинушкин, «Чистый воздух», 1951
Однако даже после обработки сока известью и углекислым газом в нем остается еще немало красящих веществ. Обесцветить сок полностью помогает сернистый ангидрид (SO2). Операция эта называется сульфитацией от латинского названия серы ― Sulfur. Сернистый ангидрид, растворяясь в воде, образует сернистую кислоту. Та окисляется в серную кислоту и выделяет свободный водород. В нем-то всё и дело! Водород связывает хромофоры ― цветообразующие группы окрашенных веществ, и сами вещества становятся бесцветными.[16]
Соединяясь с водой, сернистый газ образует слабую сернистую кислоту H2SO3, существующую только в <сильно разбавленных> растворах. В присутствии влаги сернистый газ обесцвечивает многие красители. Это свойство используется для отбелки шерсти, шёлка, соломы. Но такие соединения, как правило, не обладают большой стойкостью, и белые соломенные шляпки со временем приобретают первоначальную грязно-жёлтую окраску. [17]
— Борис Горзев, «Что вы знаете и чего не знаете о сере и её соединениях», 1967
При сжигании топлива, содержащего серу, образуется сернистый газ. Будучи выброшен в атмосферу, он, соединяясь с водой, дает сильную сернистую кислоту, разрушительно действующую на многие строительные материалы. Из-за этого приходилось отказываться от дешевых топлив, если в них содержалась сера, или очищать их, что, естественно, приводило к возрастанию стоимости. Фирма «Свенска Флёкт Фабрикен» предложила интересное решение. Дымовые газы, содержащие двуокись серы, пропускаются через реактор, в который непрерывно подается влажная и рыхлая известь. В результате высушивания и поглощения почти 98% сернистого газа на выходе из реактора получается сухой порошок, состоящий из сульфитов и карбонатов. Спрессованный в гранулы или брикеты, этот порошок ― прекрасный строительный материал.[18]
— «Не так страшна сера…», 1974
Некоторые минеральные компоненты снижают качество угля даже при допустимой зольности. Примеров можно привести много. Содержащийся в углях минерал пирит (FeS2), разлагаясь при высоких температурах, образует газообразный оксид серы, при взаимодействии которого с парами воды возникает сернистая кислота, разрушающая оборудование тепловых электростанций. Та часть оксидов серы, которая с дымовыми газами выбрасывается в атмосферу, становится одним из самых серьёзных загрязнителей природной среды.[12]
Надо заметить, что в Сузунском заводе много десятков тысяч сернистых руд обрабатывают в пожогах, так что в это время отделяется большое количество сернистой кислоты и нередко по всему селению пахнет тухлыми яйцами, а возгонная сера тонким желтоватым налетом садится поблизости пожогов, что в особенности заметно на дождевых лужах. От таких сернистых отделений поблизости завода не живут куры и пропадают вместе с некоторыми злаками, растущими в огородах. Вся медная посуда и серебряные вещи чернеют до того, что их трудно отчистить; по этому случаю пожоги по возможности делаются осенью и зимою.[19]
Взобраться на вулкан <Алагёз> можно со стороны так называемого восточного прорыва. Он имеет четыре вершинки, с каждой из которых открывается вид вниз, на кратер. Что же в конце концов происходит с лавой при её извержении? Мы встречаемся прежде всего в кратере с огромным количеством квасцов. Квасцы ― это химическое перерождение лавы, т. е. полевого шпата, под влиянием сернистого газа и воды.[5]
Из этих поясов в изобилии вытекала вода, уже довольно горячая, так как температура на достигнутой глубине дошла до 45°. Работа становилась более трудной и без вентиляции была бы совершенно невозможной. Атмосфера в нижнем отделении шахты уже напоминала хорошую баню и была наполнена парами воды с сернистым запахом. Насосы опять работали непрерывно, компрессор вдувал холодный воздух, и тем не менее температура держалась около 27°.[4]
Зазвонил телефон. Гриша снял трубку:
— Слушаю. Я. Это ты, Юрка?.. А ты что, не успел записать? Ну, пиши. Значит, на завтра: по литературе — лирика Пушкина и наизусть выучить «Я помню чудное мгновенье». Записал? Дальше. По истории — культура и просвещение Русского государства в двенадцатом веке. Что? Тринадцатый не надо. На завтра только один век задали. Записал? Теперь дальше. По химии — сернистый газ и сернистая кислота. Потом серный ангидрид и серная кислота. Там немного, всего восемь страниц.[20]
Вновь собиралась страсть в прыжок,
и как в припадке Божьей мести,
пройдя жару грудей и щёк,
сернистый дождь любви ожёг
всех тех, чей грех, кто были вместе.[21]
— Сергей Петров, «В дыму морозном тёплый дом...», 12 августа 1942
↑ 12Н. А. Иванов. Учебник аналитической химии. — СПб.: в типографии Александра Якобсона, 1854 г. — стр.60-61
↑ 12К.А.Тимирязев. «Жизнь растения» (по изданию 1919 года). — М.: Сельхозгиз, 1936 г.
↑ 1234Ф.Ф.Эрисман. Избранные произведения: в 2 т. — М.: Медгиз, 1959 г.
↑ 12Обручев В.А. «Путешествие в прошлое и будущее»: повести и рассказы. ― М.: Наука, 1965 г.
↑ 12Мариэтта Шагинян. Дневники. 1917—1931. — Л.: Издательство писателей в Ленинграде, 1932 г.
↑ 123Михаил Калинушкин. Чистый воздух — М.: «Техника — молодежи», № 1, 1951 г.
↑ 12345Н. Л. Глинка. Общая химия: Учебное пособие для вузов (под. ред. В.А.Рабиновича, издание 16-е, исправленное и дополненное). ― Л.: Химия, 1973 г. ― 720 стр.
↑ 12Р. Подольный. Одно неизвестное и двадцать гипотез... — М.: «Химия и жизнь», № 2, 1965 год
↑ 12345С. С. Оленин, Г. Н. Фадеев, Неорганическая химия (для медико-биологических специальностей). — М.: «Высшая школа», 1979 г.
↑ 12Борис Силкин. «Странный мир Ио». — М.: «Химия и жизнь», № 4, 1982 г.
