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亜硫酸塩は、亜硫酸イオンと硫酸イオンの両方を含む化合物である[SO 3 ] 2− [SO 4 ] 2−。これらの化合物は、1980 年代にカルシウムと希土類元素の塩として発見されました。このクラスの鉱物は後に発見されました。鉱物は亜硫酸イオンを必須成分としている場合もあれば、アロライトのように別の陰イオンに置き換えられている場合もあります。[1]関連するイオン [O 3 SOSO 2 ] 2−および [(O 2 SO) 2 SO 2 ] 2− は、二酸化硫黄と硫酸塩の反応で生成され、テトラメチルアンモニウム塩として固体の形で存在する場合があります。これらには、かなりの二酸化硫黄の部分圧があります。[2]
関連化合物には、さまざまなカルコゲンを含むセレン酸亜セレン酸塩とテルル酸テルル酸塩があります。これらは混合原子価化合物として分類できます。
生産
金属亜硫酸塩三水和物を空気中で加熱すると、ユーロピウムおよびセリウムの希土類亜硫酸塩が生成されます。
Ce 2 (SO 3 ) 3 .3H 2 O + 1/2 O 2 → Ce 2 ( SO 3 ) 2 SO 4 + 3H 2 O
Ce 2 (SO 3 ) 3 ・3H 2 O + O 2 → Ce 2 SO 3 (SO 4 ) 2 + 3H 2 O
その他の希土類亜硫酸塩は、水溶液から水和物として結晶化することができる。[3]これらの亜硫酸塩は、少なくとも3つの方法で作ることができる。1つは、希土類オキソ硫酸塩を水に溶かし、二酸化硫黄を吹き込む方法である。2つ目は、希土類酸化物を硫酸の半当量に溶かす方法である。3つ目は、希土類酸化物を水中に溶かした懸濁液に二酸化硫黄を吹き込んで溶解させ、空気に触れないように数日間放置する方法である。亜硫酸カルシウム硫酸塩を作るには、亜硫酸ナトリウムと硫酸ナトリウムの混合溶液に可溶性カルシウム塩を加える。[4]
固体の亜硫酸化合物を生産しようとする場合、pHの制御が重要です。塩基性条件下では亜硫酸塩は容易に硫酸塩に酸化され、酸性条件下では容易に二酸化硫黄に変化します。[5]
プロパティ
亜硫酸塩では、硫黄は+4と+6の両方の酸化状態を持ちます。[6]
亜硫酸塩の結晶構造は、結晶の対称性が低く、結晶が通常非常に不溶性であるため顕微鏡的であり、他の関連相と混合されているため、研究が困難でした。そのため、粉末X線回折によって研究されてきました。[4]
反応
酸素がない状態で加熱すると、亜硫酸セリウム硫酸塩水和物は 400 °C までに水と分離します。800 °C まで二酸化硫黄がいくらか失われます。800 °C から 850 °C まで二酸化硫黄と二硫黄が失われ、オキシ二硫酸セリウムとジオキシ硫酸塩になります。これは 1000 °C まで加熱するとさらに二酸化硫黄がいくらか失われます。1000 °C を超えると、残りのオキシ硫酸塩は二酸化硫黄、酸素、二酸化セリウムに分解します。この反応は、熱のみを使用して二酸化硫黄を硫黄と酸素に変換する方法として研究されています。[7] [8]
亜硫酸セリウム硫酸塩水和物のもう一つの熱化学反応は、ヨウ素を使って亜硫酸塩を硫酸塩に酸化してヨウ化水素を生成し、これを使って水素ガスとヨウ素を作るというものである。前述の高温プロセスと組み合わせると、熱のみを使って水を酸素と水素に分解することができる。[9] [10]これはGA硫黄ヨウ素水分解サイクルと呼ばれている。[11]
アプリケーション
亜硫酸カルシウム硫酸塩水和物は、石炭燃焼施設から二酸化硫黄を除去するための排ガス洗浄装置で生成されます。亜硫酸カルシウム硫酸塩水和物は、二酸化硫黄で汚染された空気による石灰岩、コンクリート、モルタルの風化でも生成されます。これら 2 つは、意図的に生成または使用されたものではないため、人為的生成として分類されます。
リスト
参考文献
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