Натрий тиосульфатының алу әдістері

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Е.А. Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университеті

Химия факультеті

Физикалық және аналитикалық химия кафедрасы

Курстық жұмыс

Тақырып: «Натрий тиосульфатының алу әдістері»

Орындаған: Хе-11 тобының

студенті Прназарова Газиза

Қабылдаған: х.ғ.д., физикалық

және аналитикалық

кафедрасының профессоры

К.Т. Рустембеков

Қарағанды  2010

ЖОСПАРЫ

      Кіріспе......................................................................................................  3

      Бөлім 1. Натрий тиосульфатының қасиеттері......................................  4

1.1 Натрий тиосульфатының  жалпы қасиеттері...............................  4

1.2 Натрий тиосульфатының ашылу тарихы.....................................  5

1.3 Молекулалық құрылысы және оның қасиетке әсері .....  5

      Бөлім 2. Натрий тиосульфатының химиялық қасиеттері....................  7

               2.1 Натрий тиосульфатының жалпы химиялық қасиеттері...........   7

         2.2 Қышқылдармен әрекеттесуі.........................................................  7

         2.3 Натрий тиосульфатының тотығу-тотықсыздану қасиеттері.....  8

         2.4 Тиосульфаттардың комплекс түзуші қасиеттері........................  9

      Бөлім 3. Өнеркәсіпте натрий тиосульфатының алу әдістері..............  10

         3.1 Натрий тиосульфатын алудағы жалпы негіздер........................  10

         3.2 Сульфидті әдіс ..............................................................................  13

         3.3 Полисульфидті әдіс......................................................................  15

         3.4 Сульфитті әдіс..............................................................................  17

         3.5 Натрий тиосульфатын алудағы мышьяк-содалы газдарды тазарту әдісі ..............................................................................................................  18

         3.6 Өндірістегі басқа әдістер............................................................  20

      Бөлім 4. Натрий тиосульфатының қолдануы.....................................   23

      Қорытынды............................................................................................   26

      Пайдаланған әдебиеттер тізімі.............................................................   27

Кіріспе

Химиялық препараттардың арасындағы ең танымалысы болып натрий тиосульфаты саналады. Ертеде ол туралы әр фотосуретші білетін. Қазіргі кезде натрий тиосульфаты тау өнеркәсібінде, ветеринарияда, медицинада ж/е  фотосуреттерде кеңінен қолданылады.

Бірақ мұндай кең қолданысқа қарамастан натрий тиосульфаты мен тиосульфаттардың қасиеттерінің көбісі зерттелмеген. Бізге сульфаттар мен сульфидтердің, сульфиттердің қасиеттері жақсы таныс. Бірақ натрий тиосульфаты даярлау тоннажынан натрий сульфиті мен сульфидінен біраз орын қалып келеді.

Осы курсттық жұмыстың мақсаты натрий тиосульфатының қасиеттері мен оны қолдануды қарастыру болып табылады. Сонымен қатар экологиялық ж/е экономикалық жағынан тиімді натрий тиосульфатын алу жолын іздестіру болып  табылады.

Бөлім 1. Натрий тиосульфатының қасиеттері

Бұл бөлімде біз  натрий тиосульфатының жалпы қасиеттерін, оның ашылу тарихын және ең бастысы оның молекулалық қасиетін қарастырамыз, себебі молекулалық құрылыс едәуір мөлшерде оының физикалық және химиялық қасиеттеріне әсер етеді. 

1.1       Натрий тиосульфатының жалпы қасиеттері

Натрий тиосульфаты (натрий гипосульфаты) – тиокүкірт қышқылының динатрлік тұзы.

Сырт пішінімен – түссіз кристал. Кристалдық формасы – моноклинді. Натрий тиосульфаты ауада 800С-қа дейін тұрақты, ал вакуумде 3000С қыздырса натрий сульфиті мен күкіртке айырылады. Суда жақсы ериді. 11- 480С – та  судан пентагидрат   ретінде кристалданады.  Натрий тиосульфатының пентагидратынан басқа бізге натрий тиосульфатының декагидраты белгілі, ол келесі формулаға сәйкес келеді . Натрий тиосульфаты үшін басқа молекулалық формуламен ешқандай қосылыс белгілі емес.

Натрий тиосульфаты тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Заттың молярлық массасы –.  Натрий тиосульфатының пентагидратының молярлық массасы – 248,17 г/моль.

Тығыздығы -

100 грамм суда ергіштігі 66,7 г құрайды, ал ыстық суда 266 грамм. Натрий тиосульфаты сулы ерітіндісінде, аммиакта жақсы, ал спирттерде аз мөлшерде ериді (этанолда).

48,50С - та кристаллизацияланған суда балқиды, 1000С – та сусызданады.

1.2     Натрий тиосульфатының ашылу тарихы

Натрий тиосульфатының ашқан адам аты мен уақыты бізге белгісіз. Яғни химия тарихында бұл жайында ештеңе айтылмайды. I Петр басқару уақытында, яғни  XVII ғ соңында  XVIII ғ басында Аптекарлық бұйрықтар тізімінде осы затты кездестіруге болады.

Осыған байланысты келесі қорытынды жасауға болады, натрий тиосульфаты XVII ғ басында н/е аяғында ашылды. Сол кездері салыстырмалы түрде жақсы дамыған алхимия мектептері Германия мен Францияда етін. Натрий тоисульфатының ашылуы XVI ғ екінші жартысы мен XVII ғ бірінші жартысында күкірт қышқылы қасиеттерін мен олардың медицина қолданылуын зерттеген атақты ятрохимигі Андрес Либавка тиесілі болуы мүмкін. Сол кездердің өзінде натрий тиосульфатын уланған кезде іш жүргізетін дәрі ретінде пайдаланған. Ол ағзадан ауыр металдардың (сынап, қорғасын, кобальт, кадмий, мыс) улы тұздарын, сонымен қатар мышьяк қосылыстарын, оларды аз еритін, зиянсыз сульфаттар мен сульфидтер ретінде шығарады. Сонымен қатар, гипосульфит жиі бас ауруларды, ашушаңдылық, шаршағандық, ұйқы бұзылуы, жалпы әлсіздік пен тырнақтардық сынғақтығымен күресуге жәрдемдеседі. Оның көмегімен іріңді жараларды емдеген.

Одан әрі натрий тиосульфатын еске алу Джон Гершель атымен байланысты.  1819 жылы Джон Гершель натрий тиосульфатының голоидты күміске әсерін ашқан болатын, яғни фотографиялық бейнелеулердің бекіту заманауи тәсілі.

1.3     молекулалық құрылысы және қасиетке оның әсері

Натрий тиосульфатының молекуласының құрылысын қарастырайық. Натрий тиосульфаты молекуласында тиокүкірт қышқылының иондары бар. Құрылысы бойынша тиосульфат ионы   ионына жақынырақ, [SO3S] тетраэдрі (1,97)  арасындағы байланыстың ұзындығы (1,48) қарағанда ұзынырақ болғандықтан біраз бұрмаланған. Бұрынырақ натрий тиосульфатының құрылысы 1.1 суреттегідей деп есептелінді:                                                                                                                                                                                 

                Тиосульфаттардың құрылымы рентгенқұрылымдық ж/е т.б. тәжірибелері арқылы зерттелгенде алынған нәтижелерге байланысты, тиосульфат ионындағы химиялық байланыстар өзара тең деген қорытындыға келді. Соған байланысты ион құрылымын келесі суретте көрсетілгендей белгілеуге болады:

1.3 сурет. Натрий тиосульфаты ионының құрылымы

Бірақ көп жағдайда натрий тиосульфатындағы күкірт атомы әртүрлі тотығу дәрежесін иеленуін есепке алғанда, натрий тиосульфатының құрылымын қарастырғанда ескі құрылымын қолданады. Күкірт отомдарының 0 және +4 тотығу дәрежелерін иемденгеніне байланысты   ионы тотықсыздандырғыштық қасиетке ие.

Бөлім 2. Натрий тиосульфатының химиялық қасиеттері

Натрий тиосульфатының химиялық қасиеттерін қарастырайық.  Оның тотығу тотықсыздану қасиеттерін, қышқылдармен әрекеттесуін, комплеск түзуін зерттейік.

2.1                            Натрий тиосульфатының жалпы химиялық қасиеттері

Натрий тиосульфатын тұрақсыз қосылыстарға жатқызуға болады. Оны 2000С дейін қыздырғанда келесі схемаға сәйкес ыдырайды:

Натрий тиосульфатының термиялық ыдырау реакциясынан натрий полисульфидінің алынғанының және ол одан әрі натрий сульфулі мен элементар күкіртке ыдырағаның  байқауға болады.

2.2            Қышқылдармен әрекеттесуі

Тиосульфат қышықылын  натрий тиосульфатын күшті қышқылмен әрекеттестіріп алу мүмкін емес, себебі алынған қышқыл өте тұрақсыз және ол бірден ыдырап кетеді:

Тұра осындай реакцияға тұз қышқылы мен азот қышқылы да түседі. Ыдырау бөлунілермен қатар жүреді, ол жағымсыз иісті және тыныс алу жолдарының  шырышты қабаттарын тітіркендіреді, сондықтан онымен абайлап жұмыс істеу керек.

2.3 Натрий тиосульфатының тотығу - тотығутотықсыздану қасиеттері

0 тотығу дәрежелі күкірт бар болғандықтан тиосульфат ионы   тотықсыздандырғыштық қасиет көрсетеді, мысалы әлсіз тотықтырғыштармен (I2, Fe3+) тиосульфат тетратионға дейін тотығады:

Көрсетілген реакция иодотермияның негізі болғандықтан өте маңызды. Сілтілік ортада натрий тиосульфатының иодпен әрекеттескенде, ол сульфатқа дейін тотығуы мүмкін.

Ал күшті тотықтырғыштар оны сульфат ионына дейін тотықтыруы мүмкін:

Осы реакцияға байланысты тиосульфатты бұрында «антихлор» деп атаған.

Күшті тотықсыздандырғыштармен ионы S2- туындыларына дейін тотықсызданады:

Келтірілген реакциялардан көрсетілгендей, натрий тиосульфаты тотықтырғыштық та, тотықсыздандырғыштық та қасиет көрсетеді.

2.2                  Тиосульфаттардың комплекс түзушілік қасиеті

Тиосульфат ионы күшті комплекс түзуші, фотопленкадан тотықсызданбаған күміс бромидін кетіру үшін фотобейнелерде қолданады:

S2O32 ионы металлдармен күкірт атомы арқылы координатталады, сондықтан тиосульфат комплекстерге сәйкес келетін сульфидтерге тез айналып кетеді, мысалы:

Көптеген металдардың тиосульфатты комплектері бар. [3,6] әдебиеттерде тиосульфаттын шамамен 40 ауыр металдармен комплекстік қосылыстары сипатталған. [11, 138 бет] комплекстік иондардың тұрақсыздық константары көрсетілген, ол қосылыстарда комплекс түзуші ретінде күміс, барий, кальций, кадмий, кобальт, мыс, темір, сынап, марганец, магний, натрий, никель, сторнций, мырыш және қорғасын атомдары болды. Көптеген ауыр металдарға бұндай комлексті қосылыстар өте тұрақты болып келеді және олардың көмегімен ағзадан ауыр металдарды шығаруға болады. Төменде, 2.1 кестеде кейбір комплекстік иондардың тұрақсыздық константалары көрсетілген, оларда тиосульфат ионы кездеседі:

Кесте 2.1. Комплекстік иондардың тұрақсыздық константалары