В каком количестве вещества тиосульфата натрия содержится

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.

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 → 3Na2S2O3 + 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 100оС.

При нагревании до 220 °C распадается по схеме:

 4Na2S2O3 → 3Na2SO4 + Na2S + 4 S

Тиосульфат натрия — сильный восстановитель:

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

 Na2S2O3 + 4 Cl2 + 5H2O → 2H2SO4 + 2 NaCl + 6 HCl

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

 2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2 NaI

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:

 Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + S + SO2

Расплавленный кристаллогидрат Na2S2O3·5H2O очень склонен к переохлаждению.

Применение

• для удаления следов хлора после отбеливания тканей;
• для извлечения серебра из руд;
• фиксаж в фотографии;
• реактив в йодометрии;
• противоядие при отравлении: As, Br, Hg и другими тяжёлыми металлами, цианидами (переводит их в роданиды) и др.;
• для дезинфекции кишечника;
• для лечения чесотки (совместно с соляной кислотой);
• противовоспалительное и противоожоговое средство;
• как среда для определения молекулярных весов по понижению точки замерзания (криоскопическая константа 4,26°);
• в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E539;
• добавки для бетона;
• для очищения тканей от йода;
• марлевые повязки, пропитанные раствором тиосульфатом натрия, использовали для защиты органов дыхания от отравляющего вещества хлора в Первую мировую войну;
• антидот при передозировке лидокаина.

У этого термина существуют и другие значения, см. Тиосульфаты.

Тиосульфа́ты — соли и сложные эфиры тиосерной кислоты, H2S2O3. Тиосульфаты неустойчивы, поэтому в природе не встречаются. Наиболее широкое применение имеют тиосульфат натрия и тиосульфат аммония.

История открытия и исследования[править | править код]

Органические тиосульфаты были исследованы немецким химиком Гансом Бунте в 1872 году[1] в его докторской диссертации.

Строение[править | править код]

Тиосульфат-ион по строению близок к сульфат-иону. В тетраэдре [SO3S]2− связь S−S (1,97 Å) длиннее, чем связи S−O (1,48 Å).

Физические свойства[править | править код]

Растворимость в воде (г/100 г):

• K2S2O3 200,1 (35 °C), 233,4 (56 °C)
• (NH4)2S2O3 150 (20 °C)
• MgS2O3 49,8 (20 °C)
• CaS2O3 42,9 (10 °C)
• SrS2O3 15,3 (10 °C)
• BaS2O3 0,2 (0 °C)
• Tl2S2O3 0,18 (25 °C)
• PbS2O3 0,02 (18 °C)

Образуют кристаллогидраты, при нагревании которых происходит плавление, представляющее собой растворение тиосульфатов в кристаллизационной воде.

• К2S2O3·5Н2О — температура плавления 35,0 °C
• К2S2O3·3Н2О — температура плавления 56,1 °C
• K2S2O3·H2О — температура плавления 78,3 °C, плотность 2,590 г/см³
• MgS2O3·6H2O — температура плавления выше 82 °C, плотность 1,818 г/см³
• CaS2O3·6H2O — температура плавления выше 40 °C, плотность 1,872 г/см³

Получение[править | править код]

Тиосульфаты получаются при взаимодействии растворов сульфитов с сероводородом:

При кипячении растворов сульфитов с серой:

При окислении полисульфидов кислородом воздуха:

Химические свойства[править | править код]

Тиосерная кислота H2S2O3 в присутствии воды разлагается:

поэтому её выделение из водного раствора невозможно. Свободная тиосерная кислота может быть получена при взаимодействии хлорсульфоновой кислоты с сероводородом при низкой температуре:

Выше 0 °C свободная тиосерная кислота необратимо разлагается по вышеприведённой реакции.

Благодаря наличию серы в степени окисления −2 тиосульфат-ион обладает восстановительными свойствами. Слабыми окислителями (I2, Fe3+) тиосульфаты окисляются до тетратионатов:

Более сильные окислители окисляют тиосульфаты до сульфатов:

Сильные восстановители восстанавливают тиосульфат-ион до сульфида, например:

Тиосульфат-ион также является сильным комплексообразователем:

Так как тиосульфат-ион координируется с металлами через атом серы в степени окисления −2, в кислой среде тиосульфатные комплексы легко переходят в сульфиды:

Из-за наличия атомов серы в разных степенях окисления в кислой среде тиосульфаты склонны к реакциям конпропорционирования:

Применение[править | править код]

Тиосульфаты используются в:

• фотографии в качестве компонента фиксажа
• аналитической и органической химии
• горнорудной промышленности
• текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности
• пищевой промышленности
• Химчистке
• медицине

Фотография[править | править код]

Использование тиосульфата натрия в фотографии в качестве фиксажа основана на способности тиосульфат-иона переводить нерастворимые в воде светочувствительные галогениды серебра в растворимые несветочувствительные комплексы:

Фиксажи условно делятся на нейтральные, кислые, дубящие и быстрые.

Нейтральный фиксаж представляет собой раствор тиосульфата натрия в воде (250 г/л). Для более быстрого прекращения действия проявляющих веществ, занесённых из проявителя в эмульсионном слое во избежание появления вуали на изображении фиксирование обычно проводят в слабокислой среде. В качестве подкислителей используют серную и уксусную кислоты, а также гидросульфит или метабисульфит (K2S2O5) калия.

Для упрочнения эмульсионного слоя используют дубящие фиксажи. В качестве дубящих веществ в разных рецептурах могут использоваться тетраборат натрия (бура), борная кислота (одновременно как подкислитель), хромокалиевые или алюмокалиевые квасцы и формалин.

Скорость реакции комплексообразованя уменьшается от AgCl к AgI, поэтому при использовании бромсеребряных и иодсеребряных фотоматериалов используются быстрые фиксажи на основе тиосульфата аммония. Ускорение процесса фиксирования происходит за счёт промежуточной стадии — быстро протекающего образования аммиачного комплекса серебра:

Из-за гигроскопичности тиосульфата аммония обычно применяют смесь тиосульфата натрия и хлорида аммония.

Химия[править | править код]

В аналитической химии тиосульфат натрия используется в качестве реагента в иодометрии. Его использование основано на реакции окисления тиосульфат-иона иодом до тетратионата:

Растворы тиосульфата натрия нестабильны из-за взаимодействия с углекислым газом, содержащемся в воздухе и растворённом в воде:

и вследствие окисления кислородом воздуха:

и в результате контаминации растворов тионовыми бактериями, которые окисляют тиосульфаты до сульфатов, осуществляя хемосинтез. Поэтому приготовление раствора тиосульфата натрия из навески нецелесообразно. Обычно готовят раствор приблизительной концентрации и устанавливают точную концентрацию титрованием раствором бихромата калия или иода.

При иодометрическом титровании применяют метод обратного титрования, то есть прибавляют избыток раствора иодида калия точной концентрации, а затем титруют образовавшийся иод раствором тиосульфата натрия..

Горнорудная промышленность[править | править код]

В горнорудной промышленности тиосульфат натрия используется для извлечения серебра и золота из руд и минералов как альтернатива цианидному выщелачиванию

Процесс тиосульфатного выщелачивания основан на окислении золота и серебра кислородом воздуха в присутствии тиосульфата натрия (тиосульфатное выщелачивание):

в кислой среде или двухвалентной медью:

в щелочной среде (тиосульфатно-аммиачное выщелачивание).

Аналогичные процессы происходят и при выщелачивании серебра.

Преимуществами тиосульфатно-аммиачного выщелачивания перед цианидным является отсутствие необходимости в использовании высокотоксичных реагентов, а также более полное извлечение металлов из руд, содержащих большие количества меди и марганца. При тиосульфатно-аммиачном выщелачивании в рабочий раствор добавляют серу и сульфит аммония, что позволяет обеспечить извлечение золота до 50—95 %

Текстильная промышленность[править | править код]

После отбеливания тканей хлором их обрабатывают тиосульфатом натрия для удаления следов хлора и придания прочности:

Пищевая промышленность[править | править код]

В пищевой промышленности тиосульфат натрия применяется как пищевая добавка Е539 (регулятор кислотности).

Химчистка[править | править код]

При химчистке текстильных и кожных изделий тиосульфат натрия используется для удаления пятен, вызванных галогенами и их соединениями: йод, соединения хлора, бром.

Медицина[править | править код]

В медицине тиосульфат натрия используется:

• как антидот при отравлениях тяжёлыми металлами (ртуть, свинец, мышьяк), цианидами, солями иода и брома, лекарственными средствами[2], а также при детоксикации больных с алкогольными психозами;
• при лечении аллергических заболеваний, артрита и невралгии;
• при лечении кожных заболеваний (чесотка, псориаз).

См. также[править | править код]

• Органические тиосульфаты
• Тиосульфат натрия
• Тиосульфат натрия (лекарственное средство)
• Фиксаж

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Спиридонов Ф. М., Зломанов В. П. 13.1 Тиосерная кислота и тиосульфаты // Химия халькогенов. Учебное пособие. — М.: МГУ, 2000.
• Пилипенко А. Т., Пятницкий И. В. Иодометрия // Аналитическая химия. — М.: Химия, 1990. — С. 417—421. — 848 с. — ISBN 5-7245-0507-X.
• Аренс В. Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. — М.: Недра, 1975. — Т. 3. — С. 245—254. — 480 с.
• Фиксирование проявленных изображений.
• Спиридонов Ф. М., Зломанов В. П. Химия халькогенов.
• Ю. Ю. Лурье. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1979.
• Пилипенко А. Т., Пятницкий И. В. Аналитическая химия. М: Химия, 1990.
• Аренс В. Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. — М.: Недра, 1975.