Διοξείδιο του θείου

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Το διοξείδιο του θείου είναι ανόργανη χημική ένωση με μοριακό τύπο SO2. Το μόριό του είναι τριατομικό και δεν είναι γραμμικό. Είναι αέριο με οσμή «καιόμενου θείου», και πράγματι αποτελεί το κυριότερο προϊόν της καύσεως ουσιών που περιέχουν θείο, γεγονός με περιβαλλοντική σημασία. Το διοξείδιο του θείου απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα κατά τις εκρήξεις των ηφαιστείων και σε μικρότερες ποσότητες από διάφορες βιομηχανίες και την καύση ορυκτών καυσίμων. Επειδή οι γαιάνθρακες (κάρβουνο) και το πετρέλαιο περιέχουν ενώσεις του θείου, αναπόφευκτα η καύση τους εκλύει διοξείδιο του θείου. Με την παρουσία υγρασίας και περισσότερο κάποιου καταλύτη όπως το διοξείδιο του αζώτου, το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται παραπέρα σε τριοξείδιο του θείου (το οποίο διαλυόμενο στο νερό δίνει θειικό οξύ), πράγμα που όταν γίνεται στην ατμόσφαιρα δημιουργεί το φαινόμενο της όξινης βροχής.

Το διοξείδιο του θείου υγροποιείται εύκολα και για τον λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκε στα πρώτα οικιακά ψυγεία.

Δομή και συγκόλληση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου (SO2) είναι ένα λυγισμένο μόριο με ομάδα σημείου συμμετρίας C 2v.Μια προσέγγιση θεωρίας δεσμού σθένους, που λαμβάνει υπόψη μόνο τα τροχιακά s και p, θα περιέγραφε τον δεσμό από την άποψη του συντονισμού μεταξύ δύο δομών συντονισμού.

Δύο δομές συντονισμού διοξειδίου του θείου

Ο δεσμός θείου-οξυγόνου έχει τάξη δεσμού 1,5. Υπάρχει υποστήριξη για αυτή την απλή προσέγγιση που δεν επικαλείται d τροχιακή συμμετοχή. [1]Όσον αφορά τον φορμαλισμό μέτρησης ηλεκτρονίων, το άτομο θείου έχει κατάσταση οξείδωσης +4 και τυπικό φορτίο +1.

Εμφάνιση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι μπλε λάμψεις σέλας της ανώτερης ατμόσφαιρας της Ιώ προκαλούνται από το ηφαιστειακό διοξείδιο του θείου.

Το διοξείδιο του θείου βρίσκεται στη Γη και υπάρχει σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις και στην ατμόσφαιρα σε περίπου 1 ppm. [2] [3]

Σε άλλους πλανήτες, το διοξείδιο του θείου μπορεί να βρεθεί σε διάφορες συγκεντρώσεις, με την πιο σημαντική να βρίσκεται στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, όπου είναι το τρίτο πιο άφθονο ατμοσφαιρικό αέριο, με 150 ppm. Εκεί, αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει σύννεφα θειικού οξέος όπου αποτελεί βασικό συστατικό του παγκόσμιου ατμοσφαιρικού κύκλου θείου του πλανήτη και συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη. [4] Έχει εμπλακεί ως βασικός παράγοντας στη θέρμανση του πρώιμου Άρη, με εκτιμήσεις συγκεντρώσεων στην κατώτερη ατμόσφαιρα έως και 100 ppm, [5] αν και υπάρχει μόνο σε ίχνη. Και στην Αφροδίτη και στον Άρη, όπως και στη Γη, η κύρια πηγή του πιστεύεται ότι είναι ηφαιστειακή. Η ατμόσφαιρα της Ιώ, ενός φυσικού δορυφόρου του Δία, είναι 90% διοξείδιο του θείου [6] και ίχνη πιστεύεται ότι υπάρχουν και στην ατμόσφαιρα του Δία.

Ως πάγος, πιστεύεται ότι υπάρχει σε αφθονία στα φεγγάρια του Γαλιλαίου, ως εξαχνώσιμος πάγος ή παγετός στο ύστερο ημισφαίριο της Ιώ [7] και στον φλοιό και τον μανδύα της Ευρώπης, του Γανυμήδη και της Καλλιστώ, πιθανώς επίσης σε υγρή μορφή, και αντιδρά εύκολα με το νερό. [8]

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου παράγεται κυρίως για την παρασκευή θειικού οξέος (βλ. διαδικασία επαφής). Στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1979, 23,6 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι διοξειδίου του θείου χρησιμοποιήθηκαν με αυτόν τον τρόπο, σε σύγκριση με 150.000 μετρικούς τόνους, που χρησιμοποιήθηκαν για άλλους σκοπούς. Το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του θείου παράγεται από την καύση στοιχειακού θείου. Ένα μέρος του διοξειδίου του θείου παράγεται επίσης με ψήσιμο πυρίτη και άλλων θειούχων μεταλλευμάτων στον αέρα.

Ένα πείραμα που δείχνει καύση θείου σε οξυγόνο. Χρησιμοποιείται ένας θάλαμος ροής συνδεδεμένος με μια φιάλη πλύσης αερίου (γεμάτη με διάλυμα μεθυλ πορτοκαλιού). Το προϊόν είναι διοξείδιο του θείου (SO2 ), με μερικά ίχνη τριοξειδίου του θείου (SO3). Ο «καπνός» που εξέρχεται από τη φιάλη πλύσης αερίου είναι, στην πραγματικότητα, μια ομίχλη θειικού οξέος, που δημιουργείται στην αντίδραση.

Διαδρομές καύσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου είναι το προϊόν της καύσης θείου ή καύσης υλικών που περιέχουν θείο:

S + O2 → SO2, ΔH = −297 kJ/mol

Για την υποβοήθηση της καύσης, υγροποιημένο θείο (140–150 °C, 284-302 °F) ψεκάζεται μέσω ενός ακροφυσίου ψεκασμού, για τη δημιουργία λεπτών σταγόνων θείου με μεγάλη επιφάνεια. Η αντίδραση είναι εξώθερμη και η καύση παράγει θερμοκρασίες 1000–1600 °C (1832–2912 °F). Η σημαντική ποσότητα θερμότητας που παράγεται ανακτάται από την παραγωγή ατμού, που μπορεί στη συνέχεια να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η καύση του υδρόθειου και των οργανοθείων ενώσεων προχωρά παρόμοια. Για παράδειγμα:

Το ψήσιμο θειούχων μεταλλευμάτων όπως ο πυρίτης, ο φαλερίτης και η κιννάβαρη (θειούχος υδράργυρος) απελευθερώνει επίσης SO2 : [9]

Ένας συνδυασμός αυτών των αντιδράσεων είναι υπεύθυνος για τη μεγαλύτερη πηγή διοξειδίου του θείου, τις ηφαιστειακές εκρήξεις. Αυτά τα γεγονότα μπορούν να απελευθερώσουν εκατομμύρια τόνους SO2 .

Αναγωγή υψηλότερων οξειδίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου μπορεί επίσης να είναι ένα υποπροϊόν στην κατασκευή τσιμέντου πυριτικού ασβεστίου, το CaSO4 θερμαίνεται με κοκ και άμμο σε αυτή τη διαδικασία:

Μέχρι τη δεκαετία του 1970, εμπορικές ποσότητες θειικού οξέος και τσιμέντου παράγονταν με αυτή τη διαδικασία στο Whitehaven της Αγγλίας. Μετά την ανάμιξη με σχιστόλιθο ή μάργα και το καβούρδισμα, το θειικό απελευθέρωσε αέριο διοξείδιο του θείου, που χρησιμοποιείται στην παραγωγή θειικού οξέος, η αντίδραση παρήγαγε επίσης πυριτικό ασβέστιο, έναν πρόδρομο στην παραγωγή τσιμέντου. [10]

Σε εργαστηριακή κλίμακα, η δράση του θερμού συμπυκνωμένου θειικού οξέος στις χάλκινες τομές παράγει διοξείδιο του θείου.

Από θειώδη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα θειώδη προκύπτουν από τη δράση της υδατικής βάσης στο διοξείδιο του θείου:

Η αντίστροφη αντίδραση εμφανίζεται κατά την οξίνιση:

H+ + HSO3 → SO2 + H2O

Αντιδράσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με το θείο σε κατάσταση οξείδωσης +4, το διοξείδιο του θείου είναι ένας αναγωγικός παράγοντας. Οξειδώνεται από αλογόνα, για να δώσει τα σουλφουρυλο αλογονίδια, όπως το σουλφουρυλοχλωρίδιο:

SO2 + Cl2 → SO2Cl2

Το διοξείδιο του θείου είναι ο οξειδωτικός παράγοντας στη διαδικασία Claus, η οποία διεξάγεται σε μεγάλη κλίμακα στα διυλιστήρια πετρελαίου. Εδώ, το διοξείδιο του θείου ανάγεται με υδρόθειο για να δώσει στοιχειακό θείο:

Η διαδοχική οξείδωση του διοξειδίου του θείου, ακολουθούμενη από την ενυδάτωσή του, χρησιμοποιείται για την παραγωγή θειικού οξέος.

Εργαστηριακές αντιδράσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου είναι ένα από τα λίγα κοινά όξινα αλλά αναγωγικά αέρια. Γίνεται υγρό ρόδινο (όξινο), και στη συνέχεια λευκό (λόγω της λευκαντικής του δράσης). Μπορεί να αναγνωριστεί διοχετεύοντάς το μέσω ενός διχρωμικού διαλύματος, μετατρέποντας το διάλυμα από πορτοκαλί σε πράσινο (Cr3+ (aq)). Μπορεί επίσης να μειώσει τα ιόντα σιδήρου σε σίδηρο. [11]

Το διοξείδιο του θείου μπορεί να αντιδράσει με ορισμένα 1,3-διένια σε μια χελετροπική αντίδραση για να σχηματίσει κυκλικές σουλφόνες. Αυτή η αντίδραση αξιοποιείται σε βιομηχανική κλίμακα για τη σύνθεση σουλφολάνης, η οποία είναι ένας σημαντικός διαλύτης στην πετροχημική βιομηχανία.

Το διοξείδιο του θείου μπορεί να συνδεθεί με ιόντα μετάλλων ως πρόσδεμα για να σχηματίσει σύμπλοκα διοξειδίου του θείου-μετάλλου, τυπικά όπου το μέταλλο μετάπτωσης βρίσκεται σε κατάσταση οξείδωσης 0 ή +1. Αναγνωρίζονται πολλοί διαφορετικοί τρόποι σύνδεσης (γεωμετρίες), αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις, το πρόσδεμα είναι μονοοδοντωτό, προσκολλημένο στο μέταλλο μέσω θείου, το οποίο μπορεί να είναι επίπεδο ή πυραμιδικό η1. Ως η1 -SO2 (επίπεδο με δεσμό S) το διοξείδιο του θείου λειτουργεί ως βάση Lewis, χρησιμοποιώντας το μοναχικό ζεύγος στο S. Το διοξείδιο του θείου (SO2) λειτουργεί ως οξέα Lewis στον τρόπο σύνδεσης η1 -SO2 (πυραμιδική με δεσμό S) με μέταλλα και στα προϊόντα προσθήκης 1:1 με βάσεις Lewis όπως διμεθυλακεταμίδιο και τριμεθυλαμίνη. Κατά τη σύνδεση με βάσεις Lewis, οι όξινες παράμετροι του SO2 είναι EA = 0,51 και EA = 1,56.

Χρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η γενική, κυρίαρχη χρήση του διοξειδίου του θείου είναι στην παραγωγή θειικού οξέος.

Πρόδρομος του θειικού οξέος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου είναι ένα ενδιάμεσο στην παραγωγή θειικού οξέος, το οποίο μετατρέπεται σε τριοξείδιο του θείου, και στη συνέχεια σε ελαιούχο, το οποίο μετατρέπεται σε θειικό οξύ. Το διοξείδιο του θείου για το σκοπό αυτό παράγεται, όταν το θείο ενώνεται με το οξυγόνο. Η μέθοδος μετατροπής του διοξειδίου του θείου σε θειικό οξύ ονομάζεται διαδικασία επαφής. Πολλά δισεκατομμύρια κιλά παράγονται ετησίως, για το σκοπό αυτό.

Συντηρητικό τροφίμων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιείται μερικές φορές ως συντηρητικό για τα αποξηραμένα βερίκοκα, τα αποξηραμένα σύκα και άλλα αποξηραμένα φρούτα, λόγω των αντιμικροβιακών του ιδιοτήτων και της ικανότητάς του να αποτρέπει την οξείδωση . Ονομάζεται E220, [12] όταν χρησιμοποιείται με αυτόν τον τρόπο στην Ευρώπη. Ως συντηρητικό, διατηρεί την πολύχρωμη εμφάνιση των φρούτων και αποτρέπει τη σήψη. Προστίθεται επίσης σε θειωμένη μελάσα. Το εξαχνωμένο θειώδες αναφλέγεται και καίγεται σε κλειστό χώρο με τους καρπούς. Αυτό γίνεται συνήθως σε εξωτερικούς χώρους. [13] Τα φρούτα μπορούν να θειωθούν με εμβάπτιση είτε σε όξινο θειώδες νάτριο, είτε σε θειώδες νάτριο, είτε σε μεταδιθειώδες νάτριο. [13]

Οινοποίηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στην οινοποίηση από τους Ρωμαίους, όταν ανακάλυψαν ότι το κάψιμο των κεριών θείου μέσα σε άδεια δοχεία κρασιού τα κρατά φρέσκα και απαλλαγμένα από τη μυρωδιά του ξιδιού. [14]

Εξακολουθεί να είναι μια σημαντική ένωση στην οινοποίηση και μετράται σε μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) στο κρασί. Υπάρχει ακόμη και στο λεγόμενο μη θειούχο κρασί σε συγκεντρώσεις έως και 10mg/L. [15] Χρησιμεύει ως αντιβιοτικό και ως αντιοξειδωτικό, προστατεύοντας το κρασί από την αλλοίωση από βακτήρια και την οξείδωση, ένα φαινόμενο που οδηγεί στο μαύρισμα του κρασιού και στην απώλεια των ειδικών γεύσεων της ποικιλίας. [16] [17] Η αντιμικροβιακή του δράση βοηθά επίσης στην ελαχιστοποίηση της πτητικής οξύτητας. Τα κρασιά που περιέχουν διοξείδιο του θείου συνήθως φέρουν την ένδειξη "περιέχουν θειώδη".

Το διοξείδιο του θείου υπάρχει στο κρασί σε ελεύθερη και δεσμευμένη μορφή και οι συνδυασμοί αναφέρονται ως ολικό SO2. Η σύνδεση, για παράδειγμα με την καρβονυλική ομάδα της ακεταλδεΰδης, ποικίλλει ανάλογα με το εν λόγω κρασί. Η ελεύθερη μορφή υπάρχει σε ισορροπία μεταξύ του μοριακού SO2 (ως διαλυμένο αέριο) και του διθειώδους ιόντος, το οποίο με τη σειρά του βρίσκεται σε ισορροπία με το θειώδες ιόν. Αυτές οι ισορροπίες εξαρτώνται από το pH του κρασιού. Το χαμηλότερο pH μετατοπίζει την ισορροπία προς το μοριακό (αέριο) SO2, που είναι η ενεργή μορφή, ενώ σε υψηλότερο pH βρίσκεται περισσότερο SO2 στις ανενεργές θειώδες και διθειώδεις μορφές. Το μοριακό SO2 είναι ενεργό ως αντιμικροβιακό και αντιοξειδωτικό, και αυτή είναι επίσης η μορφή που μπορεί να γίνει αντιληπτή ως έντονη οσμή σε υψηλά επίπεδα. Τα κρασιά με ολικές συγκεντρώσεις SO2 κάτω από 10 ppm δεν απαιτούν την ένδειξη "περιέχει θειώδη" στην ετικέτα από τη νομοθεσία των ΗΠΑ και της Ευρωπαϊκής Ένωσης Το ανώτατο όριο του συνολικού SO2 που επιτρέπεται στο κρασί στις ΗΠΑ είναι 350 ppm και στην ΕΕ είναι 160 ppm για τα κόκκινα κρασιά και 210 ppm για τα λευκά και τα ροζέ κρασιά. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις, το SO2 είναι ως επί το πλείστον μη ανιχνεύσιμο στο κρασί, αλλά σε συγκεντρώσεις ελεύθερου SO2 πάνω από 50 ppm, το SO2 γίνεται εμφανές στη μυρωδιά και τη γεύση του κρασιού.

Το SO2 είναι επίσης μια πολύ σημαντική ένωση στην υγιεινή του οινοποιείου. Τα οινοποιεία και ο εξοπλισμός πρέπει να διατηρούνται καθαρά και επειδή η χλωρίνη δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα οινοποιείο, λόγω του κινδύνου λεκέδων από φελλό, [18] ένα μείγμα SO2, νερού και κιτρικού οξέος χρησιμοποιείται συνήθως, για τον καθαρισμό και την απολύμανση του εξοπλισμού. Το όζον (O3) χρησιμοποιείται πλέον εκτενώς για απολύμανση στα οινοποιεία, λόγω της αποτελεσματικότητάς του και επειδή δεν επηρεάζει το κρασί ή τον περισσότερο εξοπλισμό. [19]

Ως αναγωγικός παράγοντας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου είναι επίσης καλό αναγωγικό. Με την παρουσία νερού, το διοξείδιο του θείου μπορεί να αποχρωματίσει ουσίες. Συγκεκριμένα, είναι ένα χρήσιμο αναγωγικό λευκαντικό για χαρτιά και ευαίσθητα υλικά, όπως ρούχα. Αυτό το αποτέλεσμα λεύκανσης συνήθως δεν διαρκεί πολύ. Το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα επαναοξειδώνει τις μειωμένες βαφές, αποκαθιστώντας το χρώμα. Στην επεξεργασία αστικών λυμάτων, το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιείται για την επεξεργασία των χλωριωμένων λυμάτων πριν από την απελευθέρωση.

Το διοξείδιο του θείου είναι αρκετά διαλυτό στο νερό και με φασματοσκοπία IR και Raman. Το υποθετικό θειώδες οξύ, (H2SO3), δεν υπάρχει σε κανένα βαθμό. Ωστόσο, τέτοια διαλύματα δείχνουν φάσματα του ιόντος υδρόθειου, HSO3, με αντίδραση με νερό, και στην πραγματικότητα είναι ο πραγματικός αναγωγικός παράγοντας που υπάρχει:

Ως υποκαπνιστικό[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στις αρχές του 20ου αιώνα, το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιήθηκε στο Μπουένος Άιρες ως υποκαπνιστικό για να σκοτώσει αρουραίους που έφεραν το βακτήριο Yersinia pestis, το οποίο προκαλεί τη βουβωνική πανώλη. Η εφαρμογή ήταν επιτυχής και η εφαρμογή αυτής της μεθόδου επεκτάθηκε και σε άλλες περιοχές στη Νότια Αμερική. Στο Μπουένος Άιρες, όπου αυτές οι συσκευές ήταν γνωστές ως Sulfurozador, αλλά αργότερα και στο Ρίο ντε Τζανέιρο, τη Νέα Ορλεάνη και το Σαν Φρανσίσκο, οι μηχανές επεξεργασίας διοξειδίου του θείου βγήκαν στους δρόμους για να επιτρέψουν εκτεταμένες εκστρατείες απολύμανσης, με αποτελεσματικά αποτελέσματα. [20]

Βιοχημικοί και βιοϊατρικοί ρόλοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου ή το όξινο θειώδες της συζευγμένης βάσης του παράγεται βιολογικά ως ενδιάμεσο τόσο σε οργανισμούς που μειώνουν τα θειικά όσο και σε βακτήρια που οξειδώνουν το θείο. Ο ρόλος του διοξειδίου του θείου στη βιολογία των θηλαστικών δεν είναι ακόμη καλά κατανοητός. [21] Το διοξείδιο του θείου μπλοκάρει τα νευρικά σήματα από τους υποδοχείς του πνευμονικού τεντώματος και καταργεί το αντανακλαστικό διόγκωσης Hering-Breuer.

Θεωρείται ότι το ενδογενές διοξείδιο του θείου παίζει σημαντικό φυσιολογικό ρόλο στη ρύθμιση της λειτουργίας της καρδιάς και των αιμοφόρων αγγείων και ο ανώμαλος ή ανεπαρκής μεταβολισμός του διοξειδίου του θείου μπορεί να συμβάλει σε διάφορες καρδιαγγειακές παθήσεις, όπως η αρτηριακή υπέρταση, η αθηροσκλήρωση, η πνευμονική αρτηριακή υπέρταση και η στενοκαρδία. [22]

Φάνηκε ότι σε παιδιά με πνευμονική αρτηριακή υπέρταση λόγω συγγενών καρδιοπαθειών το επίπεδο της ομοκυστεΐνης είναι υψηλότερο και το επίπεδο του ενδογενούς διοξειδίου του θείου είναι χαμηλότερο από ό,τι στα φυσιολογικά παιδιά. Επιπλέον, αυτές οι βιοχημικές παράμετροι συσχετίζονται ισχυρά με τη σοβαρότητα της πνευμονικής αρτηριακής υπέρτασης. Οι συγγραφείς θεώρησαν ότι η ομοκυστεΐνη είναι ένας από τους χρήσιμους βιοχημικούς δείκτες της σοβαρότητας της νόσου και ο μεταβολισμός του διοξειδίου του θείου ως ένας από τους πιθανούς θεραπευτικούς στόχους σε αυτούς τους ασθενείς. [23]

Το ενδογενές διοξείδιο του θείου έχει επίσης αποδειχθεί ότι μειώνει τον ρυθμό πολλαπλασιασμού των ενδοθηλιακών λείων μυϊκών κυττάρων στα αιμοφόρα αγγεία, μέσω της μείωσης της δραστηριότητας MAPK και της ενεργοποίησης της αδενυλυλοκυκλάσης και της πρωτεϊνικής κινάσης Α . [24] πολλαπλασιασμός των κυττάρων των λείων μυών είναι ένας από τους σημαντικούς μηχανισμούς υπερτασικής αναδιαμόρφωσης των αιμοφόρων αγγείων και της στένωσής τους, επομένως είναι ένας σημαντικός παθογενετικός μηχανισμός στην αρτηριακή υπέρταση και την αθηροσκλήρωση.

Το ενδογενές διοξείδιο του θείου σε χαμηλές συγκεντρώσεις προκαλεί αγγειοδιαστολή, που εξαρτάται από το ενδοθήλιο. Σε υψηλότερες συγκεντρώσεις προκαλεί αγγειοδιαστολή ανεξάρτητη από το ενδοθήλιο και έχει αρνητική ινότροπη επίδραση στη λειτουργία της καρδιακής παροχής, μειώνοντας έτσι αποτελεσματικά την αρτηριακή πίεση και την κατανάλωση οξυγόνου του μυοκαρδίου. Οι αγγειοδιασταλτικές και βρογχοδιασταλτικές επιδράσεις του διοξειδίου του θείου μεσολαβούνται μέσω διαύλων ασβεστίου που εξαρτώνται από το ΑΤΡ και διαύλων ασβεστίου τύπου L ("διυδροπυριδίνη"). Το ενδογενές διοξείδιο του θείου είναι επίσης ένας ισχυρός αντιφλεγμονώδης, αντιοξειδωτικός και κυτταροπροστατευτικός παράγοντας. Μειώνει την αρτηριακή πίεση και επιβραδύνει την υπερτασική αναδόμηση των αιμοφόρων αγγείων, ιδιαίτερα την πάχυνση του έσω χιτώνα τους. Ρυθμίζει επίσης τον μεταβολισμό των λιπιδίων. [25]

Το ενδογενές διοξείδιο του θείου μειώνει επίσης τη βλάβη του μυοκαρδίου, που προκαλείται από την αδρενεργική υπερδιέγερση της ισοπροτερενόλης, και ενισχύει το απόθεμα αντιοξειδωτικής άμυνας του μυοκαρδίου. [26]

Ως αντιδραστήριο και διαλύτης στο εργαστήριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διοξείδιο του θείου είναι ένας ευέλικτος αδρανής διαλύτης που χρησιμοποιείται ευρέως για τη διάλυση αλάτων υψηλής οξείδωσης. Χρησιμοποιείται επίσης περιστασιακά ως πηγή της σουλφονυλικής ομάδας στην οργανική σύνθεση. Η επεξεργασία των αλάτων του αρυλοδιαζωνίου με διοξείδιο του θείου και χλωριούχο χαλκό αποδίδει το αντίστοιχο αρυλοσουλφονυλοχλωρίδιο, για παράδειγμα:

Ως αποτέλεσμα της πολύ χαμηλής βασικότητάς του κατά Lewis, χρησιμοποιείται συχνά ως διαλύτης/αραιωτικό χαμηλής θερμοκρασίας για υπεροξέα όπως το μαγικό οξύ (FSO3H/SbF5), επιτρέποντας την φασματοσκοπική παρατήρηση ειδών υψηλής αντίδρασης όπως το κατιόν τριτ -βουτυλίου. σε χαμηλή θερμοκρασία (αν και τα τριτογενή καρβοκατιόντα αντιδρούν με SO2 πάνω από περίπου –30°C, και ακόμη λιγότεροι αντιδραστικοί διαλύτες όπως το SO2ClF πρέπει να χρησιμοποιούνται σε αυτές τις υψηλότερες θερμοκρασίες). [27]

Φιλόδοξες εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ως ψυκτικό μέσο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Καθώς συμπυκνώνεται εύκολα και διαθέτει υψηλή θερμότητα εξάτμισης, το διοξείδιο του θείου είναι ένα υποψήφιο υλικό για ψυκτικά μέσα. Πριν από την ανάπτυξη των χλωροφθορανθράκων, το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιήθηκε ως ψυκτικό στα οικιακά ψυγεία.

Κλιματική μηχανική[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι ενέσεις διοξειδίου του θείου στη στρατόσφαιρα έχουν προταθεί στην κλιματική μηχανική. Το φαινόμενο ψύξης θα ήταν παρόμοιο με αυτό που έχει παρατηρηθεί μετά τη μεγάλη εκρηκτική έκρηξη του όρους Pinatubo το 1991. Ωστόσο, αυτή η μορφή γεωμηχανικής θα είχε αβέβαιες περιφερειακές συνέπειες στα πρότυπα βροχοπτώσεων, για παράδειγμα σε περιοχές μουσώνων. [28]

Ως ατμοσφαιρικός ρύπος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μια συλλογή από εκτιμήσεις προηγούμενων και μελλοντικών ανθρωπογενών παγκόσμιων εκπομπών διοξειδίου του θείου. Οι Cofala et al. Οι εκτιμήσεις αφορούν μελέτες ευαισθησίας σχετικά με τις πολιτικές εκπομπών SO2, CLE: Τρέχουσα νομοθεσία, MFR: Μέγιστες εφικτές μειώσεις. Τα RCP (Representative Concentration Pathways) χρησιμοποιούνται σε προσομοιώσεις CMIP5 για την τελευταία (2013–2014) 5η έκθεση αξιολόγησης της IPCC.

Το διοξείδιο του θείου είναι ένα αξιοσημείωτο συστατικό στην ατμόσφαιρα, ειδικά μετά από ηφαιστειακές εκρήξεις. [29] Σύμφωνα με την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών (EPA), [30] η ποσότητα διοξειδίου του θείου που απελευθερώνεται στις ΗΠΑ ανά έτος ήταν:

Έτος SO2 σε μεγατόνους (Mt)
1970 28,3
1980 23,5
1990 21,5
1996 17,1
1997 17,6
1998 17,7
1999 17,1

Το διοξείδιο του θείου είναι ένας σημαντικός ατμοσφαιρικός ρύπος και έχει σημαντικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. [31] Επιπλέον, η συγκέντρωση διοξειδίου του θείου στην ατμόσφαιρα μπορεί να επηρεάσει την καταλληλότητα των οικοτόπων για τις φυτικές κοινότητες, καθώς και τη ζωή των ζώων. [32] Οι εκπομπές διοξειδίου του θείου είναι πρόδρομος της όξινης βροχής και των σωματιδίων της ατμόσφαιρας. Λόγω κυρίως του προγράμματος όξινης βροχής της EPA των ΗΠΑ, οι ΗΠΑ είχαν μείωση 33% στις εκπομπές μεταξύ 1983 και 2002. Αυτή η βελτίωση προέκυψε εν μέρει από την αποθείωση καυσαερίων, μια τεχνολογία που επιτρέπει στο SO2 να δεσμεύεται χημικά σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας που καίνε άνθρακα ή πετρέλαιο, που περιέχει θείο. Συγκεκριμένα, το οξείδιο του ασβεστίου (άσβεστος) αντιδρά με το διοξείδιο του θείου για να σχηματίσει θειώδες ασβέστιο:

Η αερόβια οξείδωση του CaSO3 δίνει CaSO4, ανυδρίτη. Το μεγαλύτερο μέρος του γύψου που πωλείται στην Ευρώπη προέρχεται από την αποθείωση των καυσαερίων.

Για τον έλεγχο των εκπομπών θείου, έχουν αναπτυχθεί δεκάδες μέθοδοι με σχετικά υψηλές αποδόσεις για την τοποθέτηση σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα. [33]

Το θείο μπορεί να αφαιρεθεί από τον άνθρακα κατά την καύση χρησιμοποιώντας ασβεστόλιθο ως υλικό κλίνης στην καύση ρευστοποιημένης κλίνης. [34]

Το θείο μπορεί επίσης να αφαιρεθεί από τα καύσιμα πριν καεί, αποτρέποντας το σχηματισμό SO2 όταν το καύσιμο καίγεται. Η διαδικασία Claus χρησιμοποιείται σε διυλιστήρια για την παραγωγή θείου ως υποπροϊόντος. Η διαδικασία Stretford έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για την αφαίρεση του θείου από τα καύσιμα. Οι διεργασίες οξειδοαναγωγής που χρησιμοποιούν οξείδια σιδήρου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν, για παράδειγμα, Lo-Cat [35] ή Sulferox. [36]

Μια ανάλυση διαπίστωσε ότι 18 σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα στα δυτικά Βαλκάνια εκπέμπουν δυόμισι φορές περισσότερο διοξείδιο του θείου από ό,τι και οι 221 μονάδες άνθρακα στην ΕΕ μαζί. [37]

Πρόσθετα καυσίμων, όπως πρόσθετα ασβεστίου και καρβοξυλικό μαγνήσιο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κινητήρες θαλάσσης για τη μείωση της εκπομπής αερίων διοξειδίου του θείου στην ατμόσφαιρα.

Από το 2006, η Κίνα ήταν ο μεγαλύτερος ρυπαντής διοξειδίου του θείου στον κόσμο, με τις εκπομπές του 2005 να υπολογίζονται σε 23,12 μεγατόνους (Mt). Αυτή η ποσότητα αντιπροσωπεύει αύξηση 27% από το 2000 και είναι περίπου συγκρίσιμη με τις εκπομπές των ΗΠΑ το 1980. [38]

Ασφάλεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Εθελοντής του Γεωλογικού Ινστιτούτου των ΗΠΑ πραγματοποιεί δοκιμές για διοξείδιο του θείου μετά την έκρηξη της Κάτω Πούνα το 2018.

Εισπνοή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η τυχαία έκθεση στο διοξείδιο του θείου είναι ρουτίνα, π.χ. ο καπνός από τα σπίρτα, τον άνθρακα και τα καύσιμα που περιέχουν θείο.

Το διοξείδιο του θείου είναι ήπια τοξικό και μπορεί να είναι επικίνδυνο σε υψηλές συγκεντρώσεις. [39] Η μακροχρόνια έκθεση σε χαμηλές συγκεντρώσεις είναι επίσης προβληματική. Μια συστηματική ανασκόπηση του 2011 κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η έκθεση στο διοξείδιο του θείου, σχετίζεται με τον πρόωρο τοκετό. [40]

Έγχυση στο στομάχι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το Centre for Science in the Public Interest αναφέρει τα δύο συντηρητικά τροφίμων, το διοξείδιο του θείου και το όξινο θειώδες νάτριο, ως ασφαλή για ανθρώπινη κατανάλωση, εκτός από ορισμένα ασθματικά άτομα που μπορεί να είναι ευαίσθητα σε αυτά, ειδικά σε μεγάλες ποσότητες. [41] Τα συμπτώματα ευαισθησίας σε παράγοντες θείωσης, συμπεριλαμβανομένου του διοξειδίου του θείου, εκδηλώνονται ως δυνητικά απειλητική για τη ζωή δυσκολία στην αναπνοή μέσα σε λίγα λεπτά από την κατάποση. [42] Τα θειώδη μπορεί επίσης να προκαλέσουν συμπτώματα σε μη ασθματικά άτομα, συγκεκριμένα δερματίτιδα, κνίδωση, έξαψη, υπόταση, κοιλιακό άλγος και διάρροια, ακόμη και απειλητική για τη ζωή αναφυλαξία. [43]

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Cunningham, Terence P.; Cooper, David L.; Gerratt, Joseph; Karadakov, Peter B.; Raimondi, Mario (1997). «Chemical bonding in oxofluorides of hypercoordinatesulfur». Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 93 (13): 2247–2254. doi:10.1039/A700708F. 
  2. Owen, Lewis A.· Pickering, Kevin T (1997). An Introduction to Global Environmental Issues. Taylor copper extraction& Francis. σελίδες 33–. ISBN 978-0-203-97400-1. 
  3. Taylor, J.A.; Simpson, R.W.; Jakeman, A.J. (1987). «A hybrid model for predicting the distribution of sulphur dioxide concentrations observed near elevated point sources». Ecological Modelling 36 (3–4): 269–296. doi:10.1016/0304-3800(87)90071-8. ISSN 0304-3800. 
  4. Marcq, Emmanuel; Bertaux, Jean-Loup; Montmessin, Franck; Belyaev, Denis (2012). «Variations of sulphur dioxide at the cloud top of Venus's dynamic atmosphere». Nature Geoscience 6 (1): 25–28. doi:10.1038/ngeo1650. ISSN 1752-0894. Bibcode2013NatGe...6...25M. 
  5. Halevy, I.; Zuber, M. T.; Schrag, D. P. (2007). «A Sulfur Dioxide Climate Feedback on Early Mars». Science 318 (5858): 1903–1907. doi:10.1126/science.1147039. ISSN 0036-8075. PMID 18096802. Bibcode2007Sci...318.1903H. https://semanticscholar.org/paper/ef65437f2090afa004f173a1907ec1233d8ff3ac. 
  6. Lellouch, E. (2007). «Io's atmosphere». Στο: Lopes, R. M. C. Io after Galileo. Springer-Praxis. σελίδες 231–264. ISBN 978-3-540-34681-4. 
  7. Cruikshank, D. P.· Howell, R. R. (1985). «Sulfur Dioxide Ice on IO». ICES in the Solar System. σελίδες 805–815. ISBN 978-94-010-8891-6. 
  8. Europa's Hidden Ice Chemistry – NASA Jet Propulsion Laboratory.
  9. Shriver, Atkins.
  10. WHITEHAVEN COAST ARCHAEOLOGICAL SURVEY. lakestay.co.uk (2007)
  11. «Information archivée dans le Web» (PDF). 
  12. Current EU approved additives and their E Numbers, The Food Standards Agency website.
  13. 13,0 13,1 Preserving foods: Drying fruits and Vegetable, University of Georgia cooperative extension service, https://nchfp.uga.edu/publications/uga/uga_dry_fruit.pdf 
  14. «Practical Winery & vineyard Journal Jan/Feb 2009». www.practicalwinery.com. 1 Φεβρουαρίου 2009. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 28 Σεπτεμβρίου 2013. 
  15. Sulphites in wine, MoreThanOrganic.com.
  16. Jackson, R.S. (2008) Wine science: principles and applications, Amsterdam; Boston: Elsevier/Academic Press
  17. Guerrero, Raúl F; Cantos-Villar, Emma (2015). «Demonstrating the efficiency of sulphur dioxide replacements in wine: A parameter review». Trends in Food Science & Technology 42: 27–43. doi:10.1016/j.tifs.2014.11.004. 
  18. Chlorine Use in the Winery.
  19. Use of ozone for winery and environmental sanitation Αρχειοθετήθηκε 2017-09-12 στο Wayback Machine., Practical Winery & Vineyard Journal.
  20. Engelmann, Lukas (July 2018). «Fumigating the Hygienic Model City: Bubonic Plague and the Sulfurozador in Early-Twentieth-Century Buenos Aires». Medical History 62 (3): 360–382. doi:10.1017/mdh.2018.37. PMID 29886876. 
  21. Liu, D.; Jin, H.; Tang, C.; Du, J. (2010). «Sulfur Dioxide: a Novel Gaseous Signal in the Regulation of Cardiovascular Functions». Mini-Reviews in Medicinal Chemistry 10 (11): 1039–1045. doi:10.2174/1389557511009011039. PMID 20540708. 
  22. Tian, Hong (5 November 2014). «Advances in the study on endogenous sulfur dioxide in the cardiovascular system». Chinese Medical Journal 127 (21): 3803–3807. doi:10.3760/cma.j.issn.0366-6999.20133031 (inactive 31 July 2022). PMID 25382339. https://journals.lww.com/25382339.pmid. 
  23. «Correlation between endogenous sulfur dioxide and homocysteine in children with pulmonary arterial hypertension associated with congenital heart disease» (στα zh). Zhonghua Er Ke Za Zhi 52 (8): 625–629. Aug 2014. PMID 25224243. 
  24. «Sulfur dioxide inhibits vascular smooth muscle cell proliferation via suppressing the Erk/MAP kinase pathway mediated by cAMP/PKA signaling». Cell Death Dis. 5 (5): e1251. May 2014. doi:10.1038/cddis.2014.229. PMID 24853429. 
  25. «The biological effect of endogenous sulfur dioxide in the cardiovascular system.». Eur J Pharmacol 670 (1): 1–6. 16 Nov 2011. doi:10.1016/j.ejphar.2011.08.031. PMID 21925165. 
  26. «Endogenous sulfur dioxide protects against isoproterenol-induced myocardial injury and increases myocardial antioxidant capacity in rats.». Lab. Invest. 91 (1): 12–23. Jan 2011. doi:10.1038/labinvest.2010.156. PMID 20733562. 
  27. Olah, George A.; Lukas, Joachim. (1967-08-01). «Stable carbonium ions. XLVII. Alkylcarbonium ion formation from alkanes via hydride (alkide) ion abstraction in fluorosulfonic acid-antimony pentafluoride-sulfuryl chlorofluoride solution». Journal of the American Chemical Society 89 (18): 4739–4744. doi:10.1021/ja00994a030. ISSN 0002-7863. 
  28. Clarke L., K. Jiang, K. Akimoto, M. Babiker, G. Blanford, K. Fisher-Vanden, J.-C. Hourcade, V. Krey, E. Kriegler, A. Löschel, D. McCollum, S. Paltsev, S. Rose, P. R. Shukla, M. Tavoni, B. C. C. van der Zwaan, and D.P. van Vuuren, 2014: Assessing Transformation Pathways.
  29. Volcanic Gases and Their Effects.
  30. National Trends in Sulfur Dioxide Levels, United States Environmental Protection Agency.
  31. Sulfur Dioxide (SO2) Pollution.
  32. Hogan, C. Michael (2010).
  33. Lin, Cheng-Kuan; Lin, Ro-Ting; Chen, Pi-Cheng; Wang, Pu; De Marcellis-Warin, Nathalie; Zigler, Corwin; Christiani, David C. (2018-02-08). «A Global Perspective on Sulfur Oxide Controls in Coal-Fired Power Plants and Cardiovascular Disease» (στα αγγλικά). Scientific Reports 8 (1): 2611. doi:10.1038/s41598-018-20404-2. ISSN 2045-2322. PMID 29422539. Bibcode2018NatSR...8.2611L. 
  34. Lindeburg, Michael R. (2006). Mechanical Engineering Reference Manual for the PE Exam. Belmont, C.A.: Professional Publications, Inc. σελίδες 27–3. ISBN 978-1-59126-049-3. 
  35. FAQ’s About Sulfur Removal and Recovery using the LO-CAT® Hydrogen Sulfide Removal System. gtp-merichem.com
  36. Process screening analysis of alternative gas treating and sulfur removal for gasification.
  37. Carrington, Damian (6 Σεπτεμβρίου 2021). «More global aid goes to fossil fuel projects than tackling dirty air – study». The Guardian (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 7 Σεπτεμβρίου 2021. 
  38. China has its worst spell of acid rain, United Press International (2006-09-22).
  39. Sulfur Dioxide Basics U.S. Environmental Protection Agency
  40. Shah PS, Balkhair T, Knowledge Synthesis Group on Determinants of Preterm/LBW Births (2011). «Air pollution and birth outcomes: a systematic review». Environ Int 37 (2): 498–516. doi:10.1016/j.envint.2010.10.009. PMID 21112090. 
  41. «Center for Science in the Public Interest – Chemical Cuisine». Ανακτήθηκε στις 17 Μαρτίου 2010. 
  42. «California Department of Public Health: Food and Drug Branch: Sulfites» (PDF). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 23 Ιουλίου 2012. Ανακτήθηκε στις 27 Σεπτεμβρίου 2013. 
  43. «Adverse reactions to the sulphite additives». Gastroenterol Hepatol Bed Bench 5 (1): 16–23. 2012. PMID 24834193. 

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Πολυμέσα σχετικά με το θέμα Sulfur dioxide στο Wikimedia Commons