SULFAMINSÄURE: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, SYNTHESE, VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Die Sulfaminsäure ist eine anorganische Verbindung, die aus einem Schwefelatom (S) besteht, das durch Einfachbindung und eine Hydroxylgruppe (-OH) und eine Aminogruppe (-NH ₂ ) kovalent verbunden ist , und zwei Atomen doppelt bindet Sauerstoff (O). Es ist ein weißer kristalliner Feststoff. Seine chemische Formel lautet NH ₂ SO ₃ H. Es ist auch als Aminosulfonsäure, Amidosulfonsäure, Amidosulfonsäure und Sulfamidsäure bekannt.

Sulfaminsäure ist eine starke Säure. Kann mit Metallen, Metalloxiden und Carbonaten reagieren. Seine Salze sind im Allgemeinen wasserlöslich, was es zu einem guten Zunderentferner in Prozessanlagen macht. Es wird häufig in Zuckermühlen verwendet, um Carbonatverkrustungen in Verdampferanlagen zu reinigen.

Struktur der Sulfaminsäure. Benjah-bmm27. Quelle: Wikipedia Commons.

Sulfaminsäure ist ein Nitritreduzierer (NO ₂ ^- ) und diese chemische Eigenschaft wird in verschiedenen Anwendungen verwendet, beispielsweise in der Farbstoffindustrie und in der Nitritanalyse.

Es wird beim Gerben von Leder und beim Bleichen von Zellstoff zur Papierherstellung verwendet. Tatsächlich handelt es sich um eine Lebensmittelverunreinigung, wie sie häufig in Papieren und Pappe zum Verpacken von Lebensmitteln enthalten ist.

Es wird auch bei der galvanischen Abscheidung von Metallen als Laborstandard verwendet und eines seiner Derivate ist ein sehr wirksames Herbizid.

Struktur

Sulfaminsäure kristallisiert in Form von orthorhombischen dipyramidalen Kristallen. Es bildet kompakte Prismen und Platten, wenn es aus kalter Lösung kristallisiert, sowie Diamantplatten, wenn es aus heißer wässriger Lösung kristallisiert.

Nomenklatur

- Sulfaminsäure

- Aminosulfonsäure

- Amidosulfonsäure

- Amidoschwefelsäure

- Sulfamidsäure

Eigenschaften

Körperlicher Status

Weißer kristalliner Feststoff.

Molekulargewicht

97,1 g / mol.

Schmelzpunkt

205 ° C, zersetzt sich bei 209 ° C.

Dichte

2,15 g / cm ³

Löslichkeit

In Wasser löslich:

- 12,8% bei 0 ° C.

- 17,57% bei 20 ° C.

- 22,77% bei 40 ° C.

In Methanol schwer löslich, in Aceton schwer löslich, in Ether unlöslich.

In löslichen Basen und in stickstoffhaltigen organischen Lösungsmitteln gut löslich.

Unlöslich in Schwefelkohlenstoff (CS ₂ ) und Tetrachlorkohlenstoff (CCl ₄ ).

pH

0,41 (in 1 N Lösung, dh 1 Äquivalent / l).

Dissoziationskonstante

0,101 bei 25 ° C.

Chemische Eigenschaften

Es ist eine starke Säure. Fast so viel wie Salzsäure (HCl), Salpetersäure (HNO ₃ ) und Schwefelsäure (H ₂ SO ₄ ).

Wässrige Lösungen von Sulfaminsäure sind stark ionisiert. Sein pH-Wert ist niedriger als bei Lösungen von Ameisensäure, Phosphorsäure und Oxalsäure.

In Wasser verliert Sulfaminsäure nur das Proton, das an Sauerstoff gebunden ist. An Stickstoff gebundene Wasserstoffatome halten fest zusammen.

In wässriger Lösung wird es langsam zu saurem Ammoniumsulfat (NH ₄ HSO ₄ ) hydrolysiert . Es ist unter trockenen Bedingungen stabil.

Sulfaminsäure greift Metalle, Metalloxide und Carbonate an, um Sulfamate zu erzeugen. Beispielsweise bildet es mit dem Metall Kalium (K) Kaliumsulfamat (KOSO ₂ NH ₂ ) und Wasserstoff (H ₂ ).

Alle Sulfaminsäuresalze sind wasserlöslich. Die Salze von Calcium, Blei und Barium sind im Gegensatz zu den entsprechenden Salzen der Schwefelsäure in Wasser sehr gut löslich.

Salpetersäure (HNO ₂ ) reagiert quantitativ mit der Aminogruppe der Sulfaminsäure und setzt Stickstoff (N ₂ ) frei. Es wird angenommen, dass das Sulfamation bei dieser Reaktion als Amid und nicht als Amin fungiert.

Sulfaminsäure wird durch Chlor, Brom oder Kaliumchlorat oxidiert, um sie in Schwefelsäure umzuwandeln. Diese Reaktion tritt bei anderen Oxidationsmitteln wie Chromsäure oder Kaliumpermanganat nicht auf.

Es ist nicht kompatibel (reagiert) mit starken Laugen, Chlor, Hypochlorsäure, Hypochloriten, Cyaniden und Sulfiden.

Andere Eigenschaften

Es ist nicht hygroskopisch (dies bedeutet, dass es keine Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt).

Beim Erhitzen zur Zersetzung entstehen hochgiftige Dämpfe von Schwefeloxiden und Chlorwasserstoff (HCl).

Eines seiner Derivate, Ammoniumsulfamat, ist feuerhemmend.

Es ist mäßig giftig.

Synthese

Sulfaminsäure wird erhalten, indem Harnstoff CO (NH ₂ ) ₂ mit rauchender Schwefelsäure, dh konzentrierter Schwefelsäure (H ₂ SO ₄ ), die Schwefeltrioxid (SO ₃ ) enthält, umgesetzt wird.

Es kann auch durch Umsetzung von Chlorsulfonsäure (HClO ₃ Cl) und Ammoniak (NH ₃ ) synthetisiert werden .

Anwendungen

In der Farbstoffindustrie

Sulfaminsäure wird verwendet, um überschüssige Nitrite bei Diazotierungsreaktionen bei der Synthese von Farbstoffen schnell und effektiv zu entfernen. Zu diesem Zweck ist es viel praktischer als Harnstoff.

In der Lederverarbeitung

Während des Ledergerbens liefert die Verwendung von Sulfaminsäure anstelle von Schwefelsäure eine feinere und seidigere Textur.

Da Calciumsulfamat im Gegensatz zu Calciumsulfat in Wasser löslich ist, kann Sulfaminsäure außerdem im Entkalkungsprozess verwendet werden, ohne die Flecken zu hinterlassen, die manchmal auf Leder auftreten, wenn Schwefelsäure verwendet wird.

Lederschuhe. Quelle: Pixabay.

In Reinigungsprozessen

Sulfaminsäure wird als Entkalkungsreiniger in Kesseln, Reaktoren, Rohren, Kühlsystemen und Wärmetauschern verwendet.

Bei dieser Ausrüstung wird der Maßstab durch die Zirkulation von Wasser oder Prozessverbindungen in Kraftwerken, Chemiefabriken, Stahlwerken, Papierfabriken, Kompressionsstationen und anderen Industrien gebildet.

Ablagerungen oder feste Ablagerungen können organisch (Algen, Schlick, Pilze) oder anorganisch (Eisenoxide, Eisensulfide, Calcium- oder Magnesiumcarbonate, Sulfate, Phosphate oder Silikate) sein.

Sulfaminsäure ist sehr effektiv, wenn sie zur Entfernung von Calciumcarbonatablagerungen verwendet wird. Es kann für Geräte aus Kupfer, Messing, Edelstahl, Gusseisen und verzinktem Stahl verwendet werden.

Es wird in Form einer 5-10 Gew .-% igen Lösung verwendet. Es wird insbesondere in Zuckermühlen verwendet, um die Verdampfer aus Gusseisen mit Kupferwärmetauschern zu reinigen.

Verdampferausrüstung in einer Zuckermühle. Verfasser: Antriksh Kumar. Quelle: Pixabay

Es sollte bei Temperaturen von nicht mehr als 50-60 ºC verwendet werden. Temperaturen von 70 ºC führen zur Bildung unlöslicher Sulfate wie CaSO ₄ .

In Kombination mit Natriumchlorid tritt ein synergistischer Effekt auf und die Lösung ermöglicht die langsame Auflösung des Eisenoxids. In diesem Fall sollte es nicht mit Edelstahl verwendet werden, da Salzsäure freigesetzt wird, die Korrosion in diesem Material verursachen kann.

In der Metallveredelung

Das Galvanisieren von Metallen wie Kupfer, Silber, Kobalt, Nickel, Zink, Cadmium, Eisen und Blei kann erfolgreich in Sulfaminsäurelösungen durchgeführt werden. Dies kann viel einfacher gehandhabt werden als Flusskieselsäure (H ₂ SiF ₆ ).

Als Standardreagenz im Labor

Aufgrund bestimmter Eigenschaften von Sulfaminsäure, wie z. B. seiner Stärke als Säure, ihrer Leichtigkeit, durch Rekristallisation in Wasser gereinigt zu werden, seiner Stabilität und seiner Nichthygroskopizität, wurde es als Primärstandard auf Laborebene verwendet. Dies bedeutet, dass es für quantitative Alkalibestimmungen verwendet wird.

Labor. PublicDomainPictures. Quelle: Pixabay

In der Nitritanalyse

Aufgrund seiner leichten Reaktion mit Nitriten wird Sulfaminsäure verwendet, um diese in Lösung zu bestimmen.

Bei der Analyse von gelöstem Sauerstoff in Wasser

Da Sulfaminsäure mit den Nitriten im Wasser reagiert und Stickstoff freigesetzt wird, kann die Bestimmung des in Wasser gelösten Sauerstoffs durchgeführt werden, indem die durch Nitrite verursachten Störungen beseitigt werden.

Bei der Herstellung von Lachgas

Sulfaminsäure reagiert mit Salpetersäure unter Bildung von Lachgas (N ₂ O). Diese Reaktion ist sicherer als die von Ammoniumnitrat, um dieses Gas zu erhalten.

In der Landwirtschaft

Ein Derivat der Sulfaminsäure, Ammoniumsulfamat, ist ein wirksames ungiftiges Herbizid für Tiere.

Es wird durch Tau auf die Blätter der Art aufgetragen, um am Ende des Sommers oder Frühherbstes, vorzugsweise bei feuchtem Wetter, entfernt zu werden. Während die Verbindung von den Blättern zu den Wurzeln wandert, stirbt die Pflanze ab.

Herbizidspray-Anwendung. Verfasser: Zefe Wu. Quelle: Pixabay

Ein weiterer Vorteil dieser Verbindung ist, dass sie den Boden nicht dauerhaft sterilisiert. In der Tat wird ein Teil des Stickstoffs aus Ammoniumsulfamat in der nächsten Saison im Boden für das Pflanzenwachstum verfügbar sein.

In feuerfesten Stoffen

Seine Verträglichkeit mit Cellulose und seine feuerhemmenden Eigenschaften machen Ammoniumsulfamat zu einem Mittel zur Gewinnung feuerfester Stoffe und Papiere.

Es werden 10% des Stoffgewichts verwendet, dessen Aussehen und Haptik unverändert bleiben. Der Stoff sollte während des Gebrauchs chemisch gereinigt und niemals mit Wasser gewaschen werden, um das Sulfamat nicht aufzulösen.

Es ist besonders nützlich in Theatervorhängen oder ähnlichen Orten.

Theater. Autor: MustangJoe Quelle: Pixabay

In verschiedenen Anwendungen

Es wird als Katalysator bei einigen chemischen Reaktionen verwendet, beispielsweise bei der Herstellung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen. Es ist auch nützlich als Bakterizid und Chlorstabilisator in Schwimmbädern und als Holzzellstoffbleiche in Zellstoff- und Papierfabriken.

Verweise

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