Natri thiosulfat

Natri thiosulfat (Na₂S₂O₃) là một hợp chất tinh thể không màu thường ở dạng ngậm 5 nước, Na₂S₂O₃•5H₂O, một chất tinh thể đơn tà nở hoa còn gọi là natri hyposulfit hay "hypo".

Natri thiosulfat
Natri thiosulfat
Cấu trúc tinh thể của phân tử natri thiosulfat ngậm 5 nước
Danh pháp IUPAC	Natri thiosulfat
Tên khác	Natri hyposulfit
Nhận dạng
Số CAS	7772-98-7
PubChem	24477
ChEMBL	1201157
Số RTECS	XN6476000
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S
InChI	đầy đủ 1/2Na.H2O3S2/c;;1-5(2,3)4/h;;(H2,1,2,3,4)/q2*+1;/p-2
UNII	L0IYT1O31N
Thuộc tính
Công thức phân tử	Na2S2O3
Khối lượng mol	158.11 g/mol
Bề ngoài	tinh thể màu trắng
Mùi	không mùi
Khối lượng riêng	1.667 g/cm³
Điểm nóng chảy	48.3 °C (ngậm 5 nước)
Điểm sôi	100 °C (ngậm 5 nước, - 5H2O phân hủy)
Độ hòa tan trong nước	76.4 g/100 g H20(20 °C)
Cấu trúc
Các nguy hiểm
MSDS	External MSDS
Chỉ mục EU	không có trong danh sách
NFPA 704	0 1 0
Điểm bắt lửa	không cháy
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). N kiểm chứng (cái gì YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Anion thiosulfat có dạng tứ diện và xuất phát từ việc thế một trong những nguyên tử oxy bằng một nguyên tử lưu huỳnh trong anion sulfat. Độ dài liên kết S-S cho biết một liên kết đơn, có nghĩa là nguyên tử lưu huỳnh mạng điện tích âm đáng kể và tương tác S-O có tính chất của một liên kết đôi. Proton hóa ion thiosulfat lần thứ nhất xảy ra ở lưu huỳnh.

Sản xuất trong công nghiệp và tổng hợp trong phòng thí nghiệm

Theo phương pháp công nghiệp, natri thiosulfat được sản xuất chủ yếu từ sản phẩm thải của quá trình sản xuất natri sulfide hay thuốc nhuộm lưu huỳnh.^[1] Trong phòng thí nghiệm, muối này có thể điều chế từ phản ứng giữa natri sulfit với lưu huỳnh khi đun nóng.

Các phản ứng chủ yếu và ứng dụng

Anion thiosulfat phản ứng đặc trưng với các acid loãng tạo ra lưu huỳnh, lưu huỳnh dioxide và nước:^[1]

Na₂S₂O₃ + 2 HCl → 2 NaCl + S + SO₂ + H₂O

Phản ứng trên còn được biết là "phản ứng chuẩn độ", vì khi lưu huỳnh đạt đến nồng độ nào đó dung dịch chuyển từ không màu sang vàng nhạt. Phản ứng trên đang được dùng để tạo lưu huỳnh dạng keo. Khi proton hóa thực hiện ở nhiệt độ thấp, H₂S₂O₃ (acid thiosulfuric) được tạo ra. Nó là một acid có độ mạnh tương đối với pK_as khoảng 0.6 và 1.7 cho sự phân ly lần lượt H⁺.

Phép chuẩn độ iod

Trong hóa học phân tích, ứng dụng quan trọng nhất đến từ phản ứng định lượng với iod của anion thiosulfat, khử iod thành ion iođua trong khi nó bị oxy hóa thành ion tetrathionat:

2 S₂O₃²⁻(aq) + I₂(aq) → S₄O₆²⁻(aq) + 2 I⁻(aq)

Do bản chất định lượng của phản ứng, cũng như sự thật rằng Na₂S₂O₃•5H₂O có thời hạn sử dụng lâu dài, nó được dùng làm chất chuẩn độ trong phép chuẩn độ iod.

Ứng dụng quan trọng này có thể tiến hành để đo lượng oxy của nước qua một chuỗi phản ứng dài. Nó còn dùng trong việc đánh giá nồng độ về thể tích của một dung dịch nào đó và đánh giá hàm lượng clo trong các loại nước và bột tẩy.

Trong xử lý ảnh

Nguyên tử lưu huỳnh bậc bốn trong S₂O₃²⁻ kết hợp với các kim loại mềm với ái lực cao. Vì thế, các muối bạc halide, như AgBr, thành phần tiêu biểu của chất nhũ ảnh, hòa tan khi xử lý với dung dịch thiosulfat:

2 S₂O₃²⁻ + AgBr → [Ag(S₂O₃)₂]³⁻ + Br⁻

Trong ứng dụng này đến xử lý ảnh, khám phá bởi John Herschel và dùng cho cả các cuôn phim và giấy ảnh, natri thiosulfat được biết dưới tên chất xử lý ảnh, và còn gọi là thuốc hypo, từ tên ban đầu của nó, natri hyposulfit.^[2]

Tinh chế vàng

Natri thiosulfat là một thành phần của một chất ngâm chiết thay thế cho cyanide để tách lọc vàng.^[3] Nó hình thành một phức chất bền với ion vàng(I), [Au(S₂O₃)₂]³⁻. Điều thuận lợi của phương pháp này là thiosulfat không độc và các quặng chịu nhiệt trong quá trình cyanide (như carbon hay quặng Carlin) có thể tách bởi thiosulfat. Quá trình này vẫn gặp một số vấn đề như mức tiêu hao cao của thiosulfat, và thiếu công nghệ tái tạo hợp lý, vì [Au(S₂O₃)₂]³⁻ không hấp thụ trong than hoạt tính, công nghệ chuẩn dùng trong quá trình cyanide để tách phức vàng ra khỏi hồ quặng.

Hóa học phân tích

Natri thiosulfat còn được dùng trong hóa phân tích. Khi đun nóng với một mẫu thử chứa cation nhôm, nó có thể tạo ra kết tủa trắng:

2 Al³⁺ + 3 S₂O₃²⁻ + 3 H₂O → 3 SO₂ + 3 S + 2 Al(OH)₃

Y khoa

• Nó dùng trong chất giải độc cyanide^[4][5] Thiosulfat hoạt động như một phần tử cho lưu huỳnh để biến đổi cyanide thành thioxyanat (sau đó có thể thải ra ngoài một cách an toàn qua đường tiết niệu), xúc tác bởi enzim rhodanase.
• Nó đang được dùng để xử lý chứng phản vệ calci trong việc thẩm tách máu bệnh nhân suy thận mãn tính giai đoạn cuối.^[6]
• Nó dùng trong việc quản lý sự thoát mạch nước tiểu trong quá trình hóa trị liệu. Natri thiosulfat ngăn ngừa sự ankyl hóa và phá hủy mô bằng việc cung cấp một chất nền cho tác nhân ankyl hóa lan tỏa khắp các mô dưới da. Liều dùng có thể là 2mL dung dịch 0.17M (một dung dịch chứa 4mL natri thiosulfat 10% và 6mL nước vô trùng làm thuốc tiêm). Nó có thể nhỏ dưới da ở nhiều chỗ khi dùng một bơm kim tiêm nhỏ. Có những dữ liệu hạn chế về phương pháp này với một ít khuyến cáo.
• Trong việc tắm đứng để chữa bệnh ecpet mảng tròn, và là một chất diệt nấm tiêu biểu cho chứng đốm nấm lông.
• Trong việc đo thể tích dịch ngoại bào và tỉ lệ lọc của cầu thận.

Các ứng dụng khác

Natri thiosulfat còn dùng trong:

• Thành phần của đồ sưởi tay và các loại túi nhiệt khác sinh nhiệt bởi quá trình kết tinh tỏa nhiệt của một dung dịch siêu lạnh.
• Thuốc tẩy
• Đo pH của các chất tẩy. Các chất chỉ thị phổ biến và các chất chỉ thị pH dạng lỏng khác bị phá hủy bởi thuốc tẩy, làm cho chúng không có khả năng đo pH. Nếu thêm vào natri thiosulfat vào các dung dịch trên, nó sẽ trung hòa khả năng tẩy màu của thuốc tẩy và cho phép các chất chỉ thị đo pH của dung dịch thuốc tẩy với chất chỉ thị lỏng. Phản ứng này có vẻ giống phản ứng với iod: thiosulfat khử hypoclorit (thành phần hoạt động của thuốc tẩy) và trong khi đó bị oxy hóa thành sulfat. Phản ứng đầy đủ là:

4 NaClO + Na₂S₂O₃ + 2 NaOH → 4 NaCl + 2 Na₂SO₄ + H₂O

• Khử clo nước vòi cho bể cá hay xử lý dòng nước thải từ quá trình xử lý nước thải đầu tiên để xả xuống sông. Phản ứng tương tự phản ứng khử iod. Xử lý cho bể cá cần 0.1 đến 0.3 gam tinh thể natri thiosulfat ngâm nước cho 10 lít nước.
• Làm giảm nồng độ clo trong hồ bơi và hồ nước nóng sau khi clo hóa tối đa.
• Tẩy màu iod, ví dụ như sau khi nổ nitơ triiođua.
• Tương tự, natri thiosulfat phản ứng với brom tạo ra các sản phẩm vô hại. Dung dịch natri thiosulfat thường dùng để phòng ngừa trong phòng thí nghiệm sau khi làm việc với brom.
• Đánh giá nước trong vi khuẩn học.
• Thuộc da.
• Chứng minh khái niệm tốc độ phản ứng trong môn hóa học. Ion thiosulfat có thể phan hủy thành ion sulfit và huyền phù lưu huỳnh dạng keo mờ. Phương trình cho phản ứng xúc tác acid này như sau:

S₂O₃²⁻(aq) → SO₃²⁻(aq) + S(s)

• Chứng minh khái niệm siêu lạnh trong môn vật lý. Natri thiosulfat đóng băng rất dễ làm quá lạnh ở nhiệt độ phòng và khi tinh thể được hình thành, nhiệt độ nhảy vọt lên 48.3 °C có thể kiểm chứng bằng xúc giác.
• Một phần của công thức gỉ đồng ở các hợp kim đồng.
• Dùng để điều chế dược phẩm - chất hoạt động bề mặt anion giúp cho quá trình phân tán.
• Làm chất tan rất thú vị trong các thí nghiệm quá bão hòa..

Chú thích

1. Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5
2. Charles Robert Gibson (1908). Nhiếp ảnh hiện đại, khám phá và thành tựu. Seeley & Co. tr. 37.
3. Aylmore, M. G.; Muir, D. M. "Thiosulfat chất tách chiết vàng", Kĩ thuật khoáng chất, 2001, 14, 135-174
4. “Chất độc, cyanide: Tổng quát - eMedicine”. Truy cập ngày 1 tháng 1 năm 2009.
5. Hall AH, Dart R, Bogdan G (2007). “Natri thiosulfat hay hiđroxocobalamin trong việc chữa ngộ độc cyanide theo kinh nghiệm”. Ann Emerg Med. 49 (6): 806–13. doi:10.1016/j.annemergmed.2006.09.021. PMID 17098327.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết)
6. Cicone JS, Petronis JB, Embert CD, Spector DA (2004). “Chữa trị thành công chứng phản vệ calci với natri thiosulfat theo đường tĩnh mạch”. Am. J. Kidney Dis. 43 (6): 1104–8. doi:10.1053/j.ajkd.2004.03.018. PMID 15168392.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết)