Dwutlenek siarki

Dwutlenek siarki, ditlenek siarki, nazwa Stocka: tlenek siarki (IV), SO
2 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków siarki, w którym siarka znajduje się na IV stopniu utlenienia. W warunkach normalnych jest to bezbarwny gaz o ostrym, gryzącym i duszącym zapachu, silnie drażniący drogi oddechowe. Jest trujący dla zwierząt i szkodliwy dla roślin. Ma własności bakteriobójcze i pleśniobójcze. Jest produktem ubocznym spalania paliw kopalnych, przez co przyczynia się do zanieczyszczenia atmosfery (smog). Jego wzrost stężenia w powietrzu wpływa na liczbę ostrych zespołów wieńcowych^[10]. Stosowany jako konserwant (E220), szczególnie powszechnie do win, także markowych. Dwutlenek siarki wykorzystuje się również do produkcji siarczynów, do bielenia (w przemyśle tekstylnym i papierniczym), dezynfekcji (znany już w starożytności) i jako czynnik chłodniczy. Jest produktem pośrednim podczas produkcji kwasu siarkowego. Rozpuszcza się m.in. w wodzie i acetonie.

Dwutlenek siarki

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) konst. ditlenek siarki, tlenek siarki(IV) addyt. dioksydosiarka[1] Inne nazwy i oznaczenia Stocka tlenek siarki(IV) inne dwutlenek siarki, bezwodnik siarkawy
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	SO2
Masa molowa	64,06 g/mol
Wygląd	bezbarwny gaz[2]
Identyfikacja
Numer CAS	7446-09-5
PubChem	1119
DrugBank	DB16426
InChI InChI=1S/O2S/c1-3-2 InChIKey RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 0,002619 g/cm³[3]; gaz Rozpuszczalność w wodzie 9,4 g/100 ml w innych rozpuszczalnikach etanol, eter dietylowy, chloroform[3] Temperatura topnienia −75,5 °C[3] Temperatura wrzenia −10,05 °C[3] Punkt krytyczny 157,49 °C[4]; 7,884 MPa[4] Kwasowość (pKa) 1,8 Lepkość 12,9 μPa·s (27 °C)[5]
Budowa Moment dipolowy 1,63305 D[6]
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2019-02-24] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[7] Niebezpieczeństwo Zwroty H H314, H331 Zwroty P P261, P280, P305+P351+P338, P310, P410+P403[8] NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[9] 0 3 0   Numer RTECS WS4550000
Podobne związki
Podobne związki	ditlenek selenu, ditlenek telluru, tlenek siarki, tritlenek siarki
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Budowa cząsteczki

W fazie gazowej cząsteczka SO
2 ma kształt litery V^[11]. Oba wiązania siarka–tlen mają długość 143 pm, a kąt między nimi wynosi 119,5°^[12]. Atom siarki ma hybrydyzację sp² i ma jedną wolną parą elektronową^[11][13]. Struktury elektronowej cząsteczki SO
2 nie da się przedstawić jednym wzorem Lewisa(inne języki) z oktetem elektronów wokół atomu siarki^[14] i cząsteczka bywa przedstawiana za pomocą struktur rezonansowych^[13][14][15]:

Jednak długość wiązania siarka–tlen (143 pm) jest bardzo zbliżona do wiązania podwójnego (d_S=O = 140 pm) i znacznie mniejsza niż wiązanie pojedyncze (d_S−O = 163 pm), a kąt wiązań tlen–siarka–tlen wynosi 119°, wskazując na hybrydyzację sp^2[11]. Także z porównania długości i energii wiązań w cząsteczkach SO
2 i SO z izoelektronowymi O
3 i O
2 można wnioskować, że rząd wiązania siarka–tlen w SO
2 wynosi co najmniej 2^[16][17][18]:

Porównanie wiązań tlen–tlen
i siarka–tlen^[16]

Wiązanie siarka–tlen	O 2	O 3	SO	SO 2
Długość [pm]	121	128	148	143
Energia [kJ/mol]	490	297	524	548
Kąt wiązania[12][19]	–	116,8	–	119,5
Stabilność	+	–	–	+
Rząd wiązania	2	1,5	?	≥ 2

Zgodnie z tymi informacjami budowę cząsteczki można zobrazować wzorem^{[17][18][11][19]}:

W celu wyjaśnienia takiej struktury cząsteczki przywołuje się czasem udział pustego orbitalu 3d, co jednak jest zbędne^[20] i nie znalazło potwierdzenia w modelach teoretycznych^[21]. Wiązania siarka–tlen w SO
2 o rzędzie co najmniej 2 tłumaczy natomiast wkład wiązania kowalencyjnego rzędu ok. 1,5 wzmocnionego przez wiązanie jonowe rzędu ok. 1, spowodowanego różnicą elektroujemności atomów S i O^[21][17][18]. Ponieważ w cząsteczce ozonu brak jest takich oddziaływań jonowych, ma ona odmienną geometrię, pomimo izoelektronowej struktury^[16][11][19].

Charakterystyka chemiczna

Przemysłowo otrzymywany jest przez spalanie siarki^[14][16]:

S + O
2 → SO
2

lub siarkowodoru^[16]:

2H
2S + 3O
2 → 2SO
2 + 2H
2O

lub podczas prażenia rud siarczkowych w obecności powietrza, np.^[14][16]:

4FeS
2 + 11O
2 → 2Fe
2O
3 + 8SO
2

W obecności katalizatora (np. V₂O₅) powstały dwutlenek utlenia się do trójtlenku siarki:

2SO
2 + O
2 → 2SO
3

(podobna reakcja zachodzi także w atmosferze z udziałem promieniowania UV lub ozonu)

Dwutlenek siarki dobrze rozpuszcza się w wodzie, dając słaby kwas siarkawy:

SO
2 + H
2O ⇄ H
2SO
3