Тиосульфат натрия вода уравнение реакции

Тиосульфат натрия

Тиосульфат натрия
Систематическое наименование	тиосульфат натрия
Традиционные названия	гипосульфит
Хим. формула	Na2S2O3, Na2S2O3·5H2O (кристаллогидрат)
Молярная масса	158,11 г/моль
Плотность	2,345 г/см³
Температура
• плавления	48,5 °С (пентагидрат)
• разложения	300 °C
Растворимость
• в воде	70,1 20 ; 229 80 г/100 мл
Рег. номер CAS	7772-98-7
PubChem	24477
Рег. номер EINECS	231-867-5
SMILES
Кодекс Алиментариус	E539
RTECS	XN6476000
ChEBI	132112
ChemSpider	22885
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Тиосульфат натрия (антихлор, гипосульфит, сульфидотриоксосульфат натрия, натрий серноватистокислый) — неорганическое соединение, соль натрия и тиосерной кислоты c химической формулой Na₂S₂O₃ или Na₂SO₃S, образует кристаллогидрат состава Na₂S₂O₃·5H₂O. Применяется в медицине, фотографии и других отраслях промышленности.

Содержание

Получение

• окислением полисульфидов Na;
• кипячение избытка серы с Na₂SO₃:

Na₂SO₃ + S → Na₂S₂O₃

• взаимодействием H₂S и SO₂ с NaOH (побочный продукт в производстве NaHSO₃, сернистых красителей, при очистке промышленных газов от S):

4SO₂ + 2H₂S + 6 NaOH → 3 Na₂S₂O₃ + 5H₂O

• кипячение избытка серы с гидроксидом натрия:

4 S + 6 NaOH → 2Na₂S + Na₂S₂O₃ + 3H₂O

затем по приведённой выше реакции сульфит натрия присоединяет серу, образуя тиосульфат натрия.

Одновременно в ходе этой реакции образуются полисульфиды натрия (они придают раствору жёлтый цвет). Для их разрушения в раствор пропускают SO₂.

• чистый безводный тиосульфат натрия можно получить реакцией серы с нитритом натрия в формамиде. Эта реакция количественно протекает (при 80 °C за 30 минут) по уравнению:

2NaNO₂ + 2 S → Na₂S₂O₃ + N₂O

• растворение сульфида натрия в воде в присутствии кислорода воздуха:

2Na₂S + 2 O₂ + H₂O → Na₂S₂O₃ + 2 NaOH

Физические и химические свойства

Имеет вид бесцветных кристаллов. Образует три модификации: моноклинную α (a = 0,8513, b = 0,8158, c = 0,6425, β = 97,08°, z = 4, пространственная группа P2₁/c), а также β и γ. α-модификация переходит в β при температуре 330 °C, β переходит в γ при 380 °C. Плотность α-модификации 2,345 г/моль.

Растворим в воде (50,1 г/100 мл (0 °C), 70,2 г/100 мл (20 °C), 231,8 г/100 мл (80 °C)).

Молярная масса 248,17 г/моль (пентагидрат). При 48,5 °C кристаллогидрат растворяется в своей кристаллизационной воде, образуя перенасыщенный раствор; обезвоживается около 100 о С.

При нагревании до 220 °C распадается по схеме:

Тиосульфат натрия — сильный восстановитель:

С сильными окислителями, например, свободным хлором, окисляется до сульфатов или серной кислоты:

Более слабыми или медленно действующими окислителями, например, йодом, переводится в соли тетратионовой кислоты:

Приведённая реакция очень важна, так как служит основой йодометрии. Следует отметить, что в щелочной среде окисление тиосульфата натрия йодом может идти до сульфата.

Выделить тиосерную кислоту (тиосульфат водорода) реакцией тиосульфата натрия с сильной кислотой невозможно, так как она неустойчива и тут же разлагается на воду, серу и диоксид серы:

Расплавленный кристаллогидрат Na₂S₂O₃·5H₂O очень склонен к переохлаждению.

Характеристика окислительно-восстановительных свойств серной кислоты. Получение тиосульфата натрия

Реакции получения тиосульфата натрия

Задача 866.
Написать уравнение реакции получения тиосульфата натрия. Какова степень окисленности серы в этом соединении? Окислительные или восстановительные свойства проявляет тиосульфат-ион? Привести примеры реакций.
Решение:
Уравнения реакций получения тиосульфата натрия:
а) Водный раствор сульфита натрия кипятят в присутствии серы, а затем охлаждают, выделяется кристаллогидрат тиосульфата натрия:

Водный раствор сульфита натрия кипятят в присутствии серы, а затем охлаждают, выделяется кристаллогидрат тиосульфата натрия.

б) Окисление полисульфидов кислородом воздуха:

в) Получение тиосульфата натрия путём взаимодействия серы со щёлочью. Реакция протекает с одновременным окислением и восстановлением серы:

г) Непосредственное взаимодействие сернистого ангидрида с сероводородом в щелочной среде. Для этого смесь обеих газов пропускают при сильном размешивании в раствор едкого натра до его нейтрализации, то образуется тиосульфат натрия:

Атомы серы, входящие в состав тиосульфатов имеют различную степень окисленности; у одного атома степень окисленности равна +4, у другого 0.Тиосульфат-ион S₂O₃ 2- проявляет свойства восстановителя. Хлор, бром и другие сильные окислители окисляют его до сульфат-иона SO₄ 2- , например:
Взаимодействие тиосульфата натрия с хлором (при его избытке):

S2O₃ 2- + 4Cl₂ 0 + 5H₂O ↔ 2SO₄ 2- + 8Cl — + 10H +

Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O ↔ 2H 2 SO 4 + 2NaCl + 6HCl l

В данной реакции тиосульфат натрия выступает в роли восстановителя, увеличивая степень окисления одного атома серы от 0 до +4, другого – от +4 до +6.
Под действием слабого окислителя тиосульфат натрия окисляется до соли тетратионовой кислоты H₂S₄O₆.
Взаимодействие тиосульфата натрия с йодом:

В данной реакции тиосульфат натрия выступает в роли восстановителя, увеличивая степень окисления одного атома серы от 0 до +4. При нагревании свыше 200 0С тиосульфат натрия распадается по схеме:

4Na₂S₂O 3Na₂SO₄ + Na₂S + 4S↓

При этом протекает реакция самоокисления-восстановления.

Реакции серной кислоты

Задача 867.
Составить уравнения реакций: а) концентрированной Н₂SO₄ с магнием и с серебром; б) разбавленной Н₂SO₄ с железом.
Решение:
а) 4Mg + 5Н₂SO₄(конц.) → 4MgSO₄ + H₂S↑) + 4H₂O;
б) 2Ag + 2Н₂SO (конц.) → Ag₂SO₄ + SO₂↑ + 2H₂O;
в) Fe + Н₂SO₄(разб.) → FeSO₄ + H₂↑.

Задача 868.
Сколько граммов серной кислоты необходимо для растворения 50 г ртути? Сколько из них пойдет на окисление ртути? Можно ли для растворения ртути взять разбавленную серную кислоту?
Решение:
Уравнение реакции:

Из уравнений окисления-восстановления следует, что на окисление 1 моль Hg затрачивается 1 моль H₂SO₄, следовательно,

200,5 : 98 = 50 : х; х = (98 . 50)/200,5 = 24,44 г.

Находим массу H₂SO₄ из пропорции:

200,5 : (2 . 98) = 50 : х; х = (2 . 98 . 50)/200,5 = 48,88 г.

Ответ: 48,88 г; 24,44 г. Ртуть стоит в ряду напряжений после водорода – поэтому разбавленная серная кислота не действует на ртуть. Следовательно, для растворения ртути нужно взять концентрированную серную кислоту.

Задача 869.
Одинаковое ли количество серной кислоты потребуется для растворения 40 г никеля, если в одном случае взять концентрированную кислоту, а в другом разбавленную? Какая масса серной кислоты пойдет на окисление никеля в каждом случае?
Решение:
Уравнения реакций:

Рассчитаем массу концентрированной серной кислоты идущую на окисление 40 г никеля из пропорции:

58,7 : (2 . 98) = 40 : х; х = (2 . 98 . 40)/58,7 = 133,56, г.

Теперь рассчитаем массу разбавленной серной кислоты идущую на окисление 40 г никеля из пропорции:

58,7 : 98 = 40 : х; х = (98 . 40)/58,7 = 66,78 г.

Ответ: 133,56 г; 66,78 г. На окисление никеля расходуется одинаковое количество серной кислоты.

Тиосульфат натрия

Тиосульфат натрия — неорганическое соединение, натриевая соль тиосульфатнои кислоты состава Na _{2 S 2 O} 3. При обычных условиях находится в форме своего кристаллогидрата Na _{2 S 2 O} 3 · 5H _{2 O,} который является бесцветными кристаллами; при небольшом нагревании теряет кристаллизационную воду. Тиосульфат проявляет сильные восстановительные свойства, способен образовывать координационные соединения с металлами.

Полулетальные доза тиосульфата натрия составляет 7,5 ± 0,752 г / кг тела (для мышей). Благодаря своей низкой токсичности, тиосульфат может свободно использоваться в медицинских целях — он антидотом при отравлениях цианидами и соединениями серебра.

Тиосульфат натрия применяется в фотографии для растворения бромида серебра, в целлюлозно-бумажной и текстильной отраслях — для нейтрализации остатков хлора. Тиосульфат является реагентом для определения содержания йода, брома, хлора и серы по методу йодометрии. В пищевой промышленности тиосульфат натрия применяется в качестве антиоксиданта и СЕКВЕСТРАНТЫ; в международном реестре пищевых добавок он имеет код E539.

Физические свойства

Чистый тиосульфат натрия представляет собой белый, тяжелым порошком, однако при обычных условиях он находится в форме своего пентагидрата Na _{2 S 2 O} 3 · 5H _{2 O,} который кристаллизуется из растворов в виде коротких призматических или продолговатых кристаллов. На сухом воздухе, при 33 ° C, он теряет влагу, а при 48 ° C тиосульфат растворяется в собственной кристаллизационной воде.

Растворимость тиосульфата калия в воде,%

0 ° C	10 ° C	20 ° C	25 ° C	30 ° C	40 ° C	50 ° C	60 ° C	70 ° C	80 ° C	90 ° C	100 ° C
33,1	36,3	40,6	43,3	45,9	52,0	62,3	65,7	68,8	69,4	70,1	71,0

Получение

В промышленности тиосульфат натрия синтезируют окислением сульфида, гидросульфида или полисульфидов натрия. Кроме того, одним из распространенных способов является взаимодействие серы с сульфитом натрия:

Добавление серы в суспензии сульфита проводят при постоянном перемешивании. Внесение катионных поверхностно-активных веществ увеличивает смачивания серы и, соответственно, скорость реакции. Выход реакции зависит от температуры, количества серы и интенсивности перемешивания. Растворы тиосульфата натрия фильтруют горячим, предварительно избавившись избытка серы, и при охлаждении из них кристаллизуется гидрат Na _{2 S 2 O} 3 · 5H _{2 O,} который дегидратують при температуре 60-105 ° C при атмосферном или пониженного давления. Чистота продукта составляет около 99% и имеет незначительные примеси сульфита и сульфата натрия.

Другими промышленными способами являются обработка соединений натрия диоксидом серы:

Тиосульфат натрия также синтезируется в качестве побочного продукта в производстве серных красителей, где полисульфиды натрия окисляются нитросоединениями:

Химические свойства

Находясь в обычных условиях в форме кристаллогидрата, тиосульфат теряет воду при слабом нагреве:

Дальнейшее нагревание вызывает разложение вещества: с образованием серы или пентасульфиду натрия (с примесями других полисульфидов):

В затемненном месте раствор тиосульфата может сохраняться в течение нескольких месяцев, но при кипячении он сразу разлагается.

Тиосульфат является неустойчивым к действию кислот:

Он является сильным восстановителем:

При взаимодействии с галогенами тиосульфат восстанавливает их в галогенидов:

Последняя реакция нашла применение в аналитической химии в титриметрическом методе йодометрия.

Тиосульфат участвует в реакциях комплексообразования, связывая соединения некоторых металлов, например, серебра:

Применение

Тиосульфат натрия широко применяется в фотографическом деле для растворения бромида серебра с негативов или отпечатков. В целлюлозно-бумажной и текстильной отраслях тиосульфат применяется для нейтрализации остатков хлора он участвует в дехлорирования воды.

В горном Na _{2 S 2 O} 3 выполняет роль экстрагента серебра с его руд. Тиосульфат является реагентом для определения содержания йода, брома, хлора и серы по методу йодометрии. Также тиосульфат является антидотом при отравлениях цианидами и соединениями серебра.