Kén-dioxid

Kén-dioxid
IUPAC-név	Kén-dioxid
Más nevek	Kén(IV)-oxid
Kémiai azonosítók
CAS-szám	7446-09-5
PubChem	1119
EINECS-szám	231-195-2
RTECS szám	WS4550000
SMILES O=S=O
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	SO2
Moláris tömeg	64,054 g/mol
Megjelenés	Színtelen, szúrós szagú gáz
Sűrűség	2,551 g/dm³, gáz (298 K)
Olvadáspont	−72,4 °C (200,75 K) nyomás alatt
Forráspont	−10 °C (263 K), légköri nyomáson szublimál
Oldhatóság (vízben)	9,4 g/100 ml (25 °C)
Kristályszerkezet
Molekulaforma	V alakú
Dipólusmomentum	1,63 D
Veszélyek
EU osztályozás	Toxikus (T)[1]
R mondatok	R23, R34[1]
S mondatok	(S1/2), S9, S26, S36/37/39, S45[1]
Lobbanáspont	nem gyúlékony
PEL	5 ppm (13 mg·m−3)
Rokon vegyületek
Azonos anion	Szelén-dioxid Tellúr-dioxid
Rokon vegyületek	Kén-trioxid Kénessav Kénsav Ózon
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A kén-dioxid (SO₂) egy kémiai vegyület. Szobahőmérsékleten színtelen. Szúrós szagú, mérgező gáz, belélegezve a nyálkahártyát izgatja, a vörösvérsejteket roncsolja. A mikroorganizmusokat is elpusztítja, ezért a konzerviparban tartósításra használják. A színes anyagokat kifehéríti, a foltokat a textíliából eltünteti. A papír- és textiliparban főként fertőtlenítésre használják. Jó redukálószer. −10 °C-on cseppfolyósodik. A kénatom oxidációs száma a kén-dioxidban +4, a molekula V alakú, benne a kötésszög körülbelül 120°.

Manapság nagy hangsúlyt kap a légszennyezéssel kapcsolatban (lásd: szmog). SO₂-t a természetben a vulkánok bocsátanak ki illetve az iparban sok folyamat mellékterméke. Mivel a szén és a kőolajszármazékok változó mennyiségű kén összetevőt tartalmaznak, elégetésük során kén-dioxid is keletkezik. A légköri ózonnal történő további oxidációja kén-trioxidot eredményez, mindkét oxid jelentősen hozzájárul a savas esők keletkezéséhez.

A kén-dioxid reakcióit az alapján csoportosíthatjuk, hogy változik-e a reakcióban a kénatom oxidációs száma, és ha igen, akkor oxidálódik vagy redukálódik.

A kén-dioxid savanhidridnek tekinthető. Ha vízben oldjuk, kénessav keletkezik. Ebben a reakcióban a molekulában található kénatom oxidációs száma nem változik.

${\displaystyle \mathrm {SO_{2}+H_{2}O\rightarrow H_{2}SO_{3}} \,\!}$

A kén-dioxid lehet oxidálószer és redukálószer is. Ha oxidálószer, a benne lévő kénatom redukálódik, oxidációs száma csökken.

${\displaystyle \mathrm {SO_{2}+2\ H_{2}S\rightarrow 3\ S+2\ H_{2}O} \,\!}$

A fenti reakció aktivált Al₂O₃ katalizátor alkalmazásával alkalmas az ipari méretű kén-dioxid-kibocsátás csökkentésére.

A vegyület kénatomja oxidálható, ezekben a folyamatokban a kén-dioxid redukálószer, a benne található kénatom oxidációs száma nő.

${\displaystyle \mathrm {2\ SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2\ SO_{3}} \,\!}$

${\displaystyle \mathrm {SO_{2}+Cl_{2}\rightarrow SO_{2}Cl_{2}} \,\!}$

A kénsav gyártásának alapanyaga, amikor is vanádium-pentoxid katalizátor jelenlétében oxidálják.

${\displaystyle \mathrm {2\ SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2\ SO_{3}} \,\!}$

A kén-dioxid alkalmazásának három olyan alapvető szerepe van, amely rendkívül előnyössé teszi a borászati használatát:

• antioxidáns hatás
• antiszeptikus hatás
• íz, zamat és színalakító hatás

Több olyan adalékanyag is létezik, amely képes a fenti funkciók valamelyikét betölteni. Az aszkorbinsav például kiváló antioxidáns és ízjavító, de nincs antiszeptikus, mikroorganizmusok ellen ható tulajdonsága. A kálium-szorbát hatásos az élesztők ellen, de nincs antioxidáns tulajdonsága. A kén-dioxid egymagában mind a három tulajdonsággal rendelkezik.

A cseppfolyós kén-dioxid különösen alkalmas számos szervetlen kémiai reakció kivitelezésére. Általában a kovalens vegyületek nagyon jól oldódnak benne, pl. Br₂, ICl, BCl₃, CS₂, PCl₃, a szerves aminok, éterek, észterek, alkoholok, savak, merkaptánok.

Számos szolvolízis reakció ismert, pl.:

${\displaystyle \mathrm {UCl_{5}+2\ SO_{2}\rightarrow UO_{2}Cl_{2}+2\ OSCl_{2}} }$

Hasonlóan reagál a nióbium és a volfrám kloridja.

A levegőben megengedett maximális koncentrációja 5 ppm (5·10⁻⁶ g/m³), de néhány növény már 1–2 ppm-nél súlyosan károsodik.

A legnagyobb mennyiség a szén (60%) és a tüzelőolajok (25%) elégetésekor kerül a levegőbe villamos erőművekből. Vulkánkitörésekkor is nagy mennyiség jut a környezetbe (kén-hidrogénnel, kén-trioxiddal és elemi kénnel együtt), ez azonban 1%-nál kisebb arány globális méretekben. A réz-, cink- és ólomfeldolgozás során 12% keletkezik, míg a kénsavgyártás 2%-kal kisebb mértékben járul hozzá a kibocsátáshoz.

• N. N. Greenwood – A. Earnshaw: Az elemek kémiája. Nemzeti Tankönyvkiadó, 2004., 945–949. oldal. ISBN 963-19-5255-X

• Kén-trioxid