亞硫酸鈣
亞硫酸鈣 | |
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IUPAC名 Calcium sulfite | |
別名 | E226 |
識別 | |
CAS編號 | 10257-55-3(無水) 72878-03-6(四水) [NIST] 29501-28-8(半水) [NIST] |
PubChem | 159274 |
ChemSpider | 8329549 |
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | GBAOBIBJACZTNA-NUQVWONBAU |
性質 | |
化學式 | CaSO3 |
莫耳質量 | 120.17 g·mol⁻¹ |
外觀 | 白色固體 |
熔點 | 600 °C(873 K) |
溶解性(水) | 0.0043 g/100 mL, 18℃ |
危險性 | |
閃點 | 不可燃 |
相關物質 | |
其他陰離子 | 硫酸鈣 |
其他陽離子 | 亞硫酸鈉 |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
亞硫酸鈣屬於亞硫酸鹽與鈣鹽,化學式。亞硫酸鈣有兩種已知結晶水合物:半水合亞硫酸鈣與四水合亞硫酸鈣[1],均為白色固體。亞硫酸鈣是煙氣脫硫的產物之一。
用途
[編輯]乾壁
[編輯]在製備乾壁的主要成分石膏的過程中,亞硫酸鈣是一種中間產物。一間典型的全新美國房屋含有7公噸石膏[2]。
食品添加劑
[編輯]亞硫酸鈣可用作防腐劑,E編碼為E226[3]。與其他亞硫酸鹽抗氧化劑類似,亞硫酸鈣廣泛用於保存葡萄酒、蘋果酒、水果汁、罐頭水果、蔬菜等[4]。在溶液中,亞硫酸鹽是強還原劑,作為除氧劑起到保存食品的作用。因為部分人群對亞硫酸鹽過敏,所以有必要對其進行標註。[5][6]
木漿生產
[編輯]化學木漿的生產過程是溶解掉木片中的木質素,分離出原本與前者緊密結合的纖維素。在亞硫酸鹽製漿法中,用來分離木質素的鹽可以是亞硫酸鈣。人們曾經用過亞硫酸鈣,但如今鎂和鈉的亞硫酸鹽與亞硫酸氫鹽已廣泛取代之。另一種製漿法是硫酸鹽製漿法,使用的是氫氧化物與硫化物。[來源請求]
酸抑制劑
[編輯]煤中的二硫化鐵在空氣中煅燒會生成酸性氣體,溶於水形成酸,污染環境:
亞硫酸鹽具有還原性,可以除去氧氣從而抑制酸的形成。亞硫酸的鈉鹽、鉀鹽和銨鹽都相對較貴且生產規模較小,而已經大規模生產的亞硫酸鈣是該過程中較理想的酸抑制劑。[7]
製備
[編輯]通過煙氣脫硫(FGD)可大量製備亞硫酸鈣。煙道氣指的是煤等化石燃料燃燒後得到的一類副產物,通常包括SO2。人們為了防止酸雨而限制二氧化硫排放,在其他氣體從煙囪排出之前,需要除去二氧化硫。比較經濟的做法是用熟石灰(Ca(OH)2)或石灰石(CaCO3)處理。
理想狀況下,用石灰石除去二氧化硫的反應如下:
- SO2 + CaCO3 → CaSO3 + CO2
- SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O
如果體系中存在氧氣,亞硫酸根就會被氧化為硫酸根,最後可以得到二水合硫酸鈣晶體,即石膏[10]。
- CaCl2 + Na2SO3 → CaSO3 + 2 NaCl
結構
[編輯]半水合亞硫酸鈣晶體中,鈣的配位數是6,每個鈣離子連有五個亞硫酸根的氧原子及一個水分子中的氧原子,六個氧原子組成三角反稜柱的形狀。半水合亞硫酸鈣晶體熱力學較穩定的原因可能是Ca-O鍵在整個晶體中延展形成網狀結構。[12]
四水合亞硫酸鈣只在低溫下穩定,在室溫下會迅速轉變為半水合物,因此獲得四水合物單晶並分析結構較為困難。不過,使用瓊脂製造溶膠環境即可減慢反應物分子的速度,便於結晶,從而製得晶體。[13]四水合亞硫酸鈣晶體中鈣的配位數同樣為6,兩個氧原子來自亞硫酸根,四個來自水分子。其熱力學不穩定的原因可能是其中的亞硫酸根離子處於無序狀態。[14]
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ Abraham Cohen; Mendel Zangen. Studies On Alkaline Earth Sulfites. Structure and Stability of the New Compound Ca3(SO3)2SO4.12H2O and Its Solid Solution In Calcium Sulfite Tetrahydrate. Chemistry Letters. 1984: 1051–1054. doi:10.1246/cl.1984.1051.
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