連二亞硫酸鈉(英語:sodium dithionite),又稱二硫亞磺酸鈉[1]、低亞硫酸鈉(英語:sodium hydrosulfite),俗稱保險粉,化學式為Na2S2O4,是白色結晶粉末,有硫磺氣味。在乾燥空氣中穩定,在熱水和酸溶液中分解。
連二亞硫酸鈉 | |
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別名 | 低亞硫酸鈉 二硫亞磺酸鈉 亞硫酸氫鈉 保險粉 |
識別 | |
CAS號 | 7775-14-6 ![]() |
PubChem | 24489 |
ChemSpider | 22897 |
SMILES |
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UN編號 | 1384 |
EINECS | 231-890-0 |
ChEBI | 66870 |
RTECS | JP2100000 |
性質 | |
化學式 | Na2S2O4 |
摩爾質量 | (無水)174.107 g/mol (二水)210.146 g·mol⁻¹ |
外觀 | 白色至淺灰色結晶粉末 淺檸檬色薄片 |
氣味 | 淡硫磺味 |
密度 | 2.38 g/cm3 (無水) 1.58 g/cm3(二水) |
熔點 | 52 °C(325 K) |
沸點 | 分解 |
溶解性(水) | 18.2 g/100 mL(無水,20 °C) 21.9 g/100 mL(二水,20 °C) |
溶解性 | 微溶於醇 |
危險性 | |
GHS危險性符號![]() ![]() | |
GHS提示詞 | Danger |
H-術語 | H251, H302 |
P-術語 | P235+410, P264, P270, P280, P301+312, P330, P407, P413, P420, P501 |
NFPA 704 | |
相關物質 | |
其他陰離子 | 亞硫酸鈉 硫酸鈉 |
相關化學品 | 硫代硫酸鈉 亞硫酸氫鈉 焦亞硫酸鈉 硫酸氫鈉 |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
結構
結構已通過拉曼光譜和單晶X射線繞射進行檢查。連二亞硫酸根離子有C2對稱群,有16°的O-S-S-O扭轉角。二水合物(Na
2S
2O
4·2H
2O)的連二亞硫酸根陰離子具有約56°的O-S-S-O扭轉角。[2]
弱S-S鍵的S-S距離239pm,相對於典型的S-S鍵被延長了30pm。[3]由於這種鍵很脆弱,連二亞硫酸鹽陰離子在溶液中解離成[SO2]−自由基,已被EPR光譜證實。還觀察到在中性或酸性溶液中,35S在S2O42−和SO2之間快速交換,與陰離子中的弱S-S鍵一致。[4]
製備
連二亞硫酸鈉在工業上通過還原二氧化硫生產。1990年生產了大約300000噸。[5]
使用鋅粉法為兩步過程:
- 2 SO2 + Zn = ZnS2O4
- ZnS2O4 + 2 NaOH = Na2S2O4 + Zn(OH)2
使用甲酸鈉法製備:
- HCOONa + NaOH + 2 SO2 = Na2S2O4 + CO2 + H2O
使用硼氫化鈉法製備:
- NaBH4 + 8 NaOH + 8 SO2 = 4 Na2S2O4 + NaBO2 + 6 H2O
每份H−還原兩份二氧化硫。甲酸鹽也可被用作還原劑。
性質和反應
連二亞硫酸鈉乾燥時穩定,但水溶液由於以下反應而變質:
- 2 S2O42− + H2O = S2O32− + 2 HSO3−
這是由於連二亞硫酸的不穩定性導致的。因此連二亞硫酸鈉溶液不能長期儲存。[4]
無水連二亞硫酸鈉在空氣中90°C以上會分解成硫酸鈉和二氧化硫。沒有空氣的情況下,在150°C以上會迅速分解為亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、二氧化硫和微量硫。
連二亞硫酸鈉是一種還原劑。在pH為7時,與標準氫電極相比,電位為-0.66V。氧化還原隨着亞硫酸氫鹽的形成而發生:[6]
- S2O42- + 2 H2O = 2 HSO3− + 2 e− + 2 H+
連二亞硫酸鈉與氧氣反應:
- Na2S2O4 + O2 + H2O = NaHSO4 + NaHSO3
這些反應表現出複雜的pH依賴性平衡,包括亞硫酸氫鹽、硫代硫酸鹽和二氧化硫。
在醛的存在下,連二亞硫酸鈉在室溫下反應形成 α-羥基亞磺酸鹽,或者在85°C以上溫度下將醛還原為相應的醇。[7][8]一些酮也在類似條件下被還原。
應用
由於是水溶性的,連二亞硫酸鈉在一些工業染色過程中用作還原劑。在硫化染料和還原染料的情況下,不溶於水的染料可以還原成水溶性鹼金屬鹽(如靛藍)。[9]