Sulfate

Sulfate
Nom IUPAC sulfate
Autres noms sulfate
Identificateurs
Numéro CAS	14808-79-8
Propriétés
Formule moléculaire	SO 4 2-
Masse molaire	96,06
Structure
Coordination géométrie	Tetrahedral
Des composés apparentés
Des composés apparentés	Sulfonate
Sauf indication contraire, les données sont données pour le matériel dans leur état standard (à 25 ° C, 100 kPa)
Références d'Infobox

En chimie inorganique , un sulfate ( UICPA orthographe recommandée; également en sulfate Anglais britannique) est un sel de l'acide sulfurique .

Propriétés chimiques

L'ion sulfate est un polyatomique anion avec le formule empirique S O ₄ ^2- et une masse moléculaire de 96,06 daltons; il est constitué d'un central soufre atome entouré par quatre atomes d'oxygène équivalent à une tétraédrique arrangement. L'ion de sulfate porte un deux négative charger et est le Conjugué de la base de bisulfate d'ions (ou le sulfate d'hydrogène), HSO ₄ ^-, qui est la base conjuguée d'H ₂ SO _4, l'acide sulfurique . Des sulfates organiques, tels que le sulfate de diméthyle, sont des composés covalents et esters de l'acide sulfurique.

Préparation

Méthodes de préparation des sulfates ioniques comprennent:

• la dissolution d'un métal dans l'acide sulfurique
• la réaction d' acide sulfurique avec un oxyde ou hydroxyde métallique
• métallique oxydant sulfures ou sulfites

Propriétés

De nombreux exemples de sulfates ioniques sont connus, et beaucoup d'entre eux sont très solubles dans l'eau . Les exceptions incluent le sulfate de calcium, sulfate de strontium, et le sulfate de baryum, qui sont faiblement solubles. Le dérivé de baryum est utile dans le analyse gravimétrique de sulfate: on ajoute une solution de, peut-être, le chlorure de baryum à une solution contenant des ions sulfate. L'apparition d'un précipité blanc, qui est le sulfate de baryum, indique que les anions sulfates sont présents.

L'ion sulfate peut agir comme un ligand de fixation, soit par un atome d'oxygène (monodenté) ou par deux atomes d'oxygène comme un navigateur chélate ou d'un pont. Un exemple est le complexe métallique neutre PTSO ₄ P (C ₆ H _{5) 2 3} où l'ion sulfate agit comme un ligand bidenté. Les liaisons métal-oxygène dans les complexes de sulfate peuvent avoir un caractère significatif covalente.

Structure de liaison et

La longueur de la liaison SO de 149 heures est plus courte que prévu pour un SO liaison simple; par exemple, les longueurs de liaison à l'acide sulfurique sont 157 h S-OH. La géométrie tétraédrique de l'ion sulfate est tel que prédit par Théorie VSEPR.

La première description de la liaison en termes modernes était par Gilbert Lewis dans son papier révolutionnaire de 1916 où il décrit la liaison en termes d'octets d'électrons autour de chaque atome, ce est à dire pas de doubles liaisons et un accusation formelle de 2+ sur l'atome de soufre.

Plus tard, Linus Pauling utilisé la théorie de la valence de liaison de proposer que canoniques de résonance les plus importantes ont eu deux liaisons de π (voir ci-dessus) impliquant orbitales d. Son raisonnement était que la charge de soufre a ainsi été réduit, conformément à son principe de l'électroneutralité. La double liaison a été prise par Pauling pour tenir compte de la brièveté de la liaison SO (149 h).

L'utilisation de Pauling des orbitales d provoqué un débat sur l'importance relative de la liaison π et la polarité des obligations (d'attraction électrostatique) en provoquant le raccourcissement de la liaison SO. Le résultat a été un large consensus orbitales d jouent un rôle, mais ne sont pas aussi importants que Pauling avait cru. Une description largement acceptée implique pπ - liaison dπ, initialement proposée par DWJ Cruickshank, où orbitales p entièrement occupé sur le chevauchement de l'oxygène avec le soufre vides orbitales d (principalement le _z d ^₂ et d _{x ² - y ^2).} Dans cette description, alors qu'il ya un certain caractère de π aux obligations ainsi, l'obligation a un caractère ionique significative. Cette explication est cité dans certains manuels scolaires actuels. La représentation de liaison Pauling pour le sulfate et d'autres principaux composés du groupe avec l'oxygène est un moyen courant de représenter la liaison dans de nombreux manuels.

Utilisations

Les sulfates sont importantes à la fois dans l'industrie chimique et les systèmes biologiques:

• Le Batterie acide-plomb utilise généralement l'acide sulfurique.
• Certains micro-organismes anaérobies, tels que ceux qui vivent à proximité de la mer profonde évents thermiques utilisent les sulfates comme accepteurs d'électrons.
• Le sulfate de cuivre est une commune algicide .
• Le sulfate de magnésium, communément appelée Sels d'Epsom, est utilisé dans des bains thérapeutiques.
• Gypse , le naturel minérale forme de hydraté le sulfate de calcium, est utilisé pour produire plâtre.
• L'ion sulfate est utilisé en tant que contre-ion pour certains cationiques médicaments.

Histoire

Certains sulfates étaient connus pour alchimistes. Les sels de vitriol, de la vitreolum latin, vitreux, ont été soi-disant parce qu'ils étaient certains des premiers cristaux transparents connus. Vitriol vert est le sulfate ferreux heptahydraté, FeSO ₄ · 7H ₂ O; vitriol bleu est le sulfate de cuivre pentahydraté, CuSO ₄ · 5H ₂ O et vitriol blanc est sulfate de zinc heptahydraté, ZnSO ₄ · 7H ₂ O. L'alun, un sulfate double de la formule K ₂ Al ₂ (SO _{4) 4} · 24H ₂ O, compris dans le développement de l'industrie chimique.

Effets sur l'environnement

Sulfates produisent des particules microscopiques comme ( aérosols) résultant de combustibles fossiles et combustion de la biomasse. Ils augmentent l'acidité de l' atmosphère et de la forme de pluies acides .

Principaux effets sur le climat

Le principal effet direct de sulfates sur le climat implique la diffusion de la lumière, de plus en plus efficace de la Terre de l'albédo . Cet effet est assez bien comprise et conduit à un refroidissement à partir du négatif forçage radiatif d'environ 0,5 W / m ² par rapport aux valeurs pré-industrielles, compensant partiellement la plus importante (environ 2,4 W / m ²⁾ effet de réchauffement des gaz à effet de serre . L'effet est fortement spatialement non uniforme, en étant plus grande en aval de grandes zones industrielles.

Le premier effet indirect est également connu comme le Effet Twomey. Aérosols sulfatés peuvent agir comme nuage noyaux de condensation et cela conduit à un plus grand nombre de petites gouttelettes d'eau. Beaucoup de petites gouttelettes peuvent diffuser la lumière plus efficacement que quelques gouttelettes plus grosses.

Le deuxième effet indirect est la poursuite de knock-sur les effets d'avoir plus de noyaux de condensation des nuages. Il est proposé que ces comprennent la suppression de la bruine, augmenté la hauteur des nuages, pour faciliter cloud formation à basse humidités et plus nuage durée de vie. Sulfate peut également entraîner des changements dans la distribution de taille des particules, qui peuvent affecter les propriétés radiatives des nuages d'une manière qui ne sont pas entièrement comprises. Les effets chimiques tels que la dissolution des gaz solubles et substances peu solubles, la dépression de la tension de surface par les substances organiques et les changements de coefficients de logement sont également inclus dans le deuxième effet indirect.

Les effets indirects ont probablement un effet de refroidissement, peut-être jusqu'à 2 W / m ^2, bien que l'incertitude est très grande. Les sulfates sont donc impliquées dans obscurcissement global, qui peuvent avoir agi pour compenser certains des effets de réchauffement de la planète .

Autres oxoanions de soufre