גופרית דו-חמצנית

גופרית דו-חמצנית, תרכובת אי-אורגנית שנוסחתה (SO<sub>2</sub>). הגופרית הדו-חמצנית היא גז רעיל בעל ריח מגרה חזק המהווה את אחד ממזהמי האוויר הנפוצים, והקשים, בעיקר בשל התרכבותה באטמוספירה עם חמצן ומים לקבלת חומצה גופרתית, המהווה את אחד מהמרכיבים של הגשם החומצי.

גופרית דו-חמצנית עשויה להיווצר באופן מלאכותי, בעיקר, כתוצאה מפעילותם של תחנות כוח הפועלות על פחם או גז טבעי, וגם באופן טבעי כתוצאה מפעילות הרי געש.

גופרית דו-חמצנית מיוצרת בתעשייה הכימית בקנה מידה עצום, כחלק מתהליך הייצור של חומצה גופרתית, המהווה את השימוש העיקרי והחשוב ביותר של חומר זה.

בנוסף, הגופרית הדו-חמצנית משמשת כחומר משמר הנקרא גם E-220 בייצור פירות יבשים ויין.

==מבנה==
[[רזוננס כימי במולקולת גפרית דו-חמצנית]]
המולקולה כפופה וחבורת הסימטריה שלה C2v. לגפרית, כמו לחמצן, 6 אלקטרוני ערכיות אך הקשרים הכימיים ב-SO<sub>2</sub> אינם זהים לאלו שבאוזון. אורך הקשר גפרית חמצן בגפרית דו-חמצנית -143.1 פיקומטר, קצר מזה שבגפרית חד-חמצנית SO - 148.1 פיקומטר בעוד שקשרי חמצן-חמצן ארוכים יותר באוזון מאשר בחמצן. גם אנרגיית הקשר S-O גדולה יותר בגפרית דו-חמצנית -SO<sub>2</sub> 548 קילוג'אול למול לעומת גפרית חד-חמצנית SO<sub>2</sub> 524 קילוג'אול למול בעוד שאנרגיית הקשר באוזון נמוכה מזו שבחמצן. הבדלים אלו מרמזים שסדר הקשר בגפרית דו-חמצנית הוא 2 לעומת 1.5 באוזון

==יצירת החומר==
===שרפה===
גפרית דו-חמצנית מופקת בשרפה של גפרית 
<math> S_8 + 8O_2 \Rightarrow 8SO_2</math>
וכן בתגובה של מימן גופרתי עם חמצן
<math>2H_2S + 3O_2 \Rightarrow 2H_2O + 2SO_2</math>
כמויות ניכרות של גפרית דו-חמצנית נוצרות בשריפת חומרים אורגניים עתירי גופרית כדוגמת צמר ושיער הבנויים בעיקר מהחלבון קרטין שלו תכולה גבוהה של ציסטאין. החומר נוצר גם בשרפה של מוצרי גומי וגומי מוקצף מגופרים למשל בשרפה של מזרנים וכריות וכן בשריפת צמיגים. 
גם חימום של מינרלים כפיריט, ספלריט וצינובר יוצר גפרית דו-חמצנית. 
<math> FeS_2 + 11O_2 \Rightarrow 2Fe_2O_3 +8SO_2</math>
<math> ZnS +3O_2 \Rightarrow 2ZnO + 2SO_2</math>
<math> HgS + 1.5O_2 \Rightarrow HgO + SO_2</math> 
תגובות אלו מתרחשות בעת התפרצויות געשיות ואחראיות לשחרור מיליוני טונות של גפרית דו-חמצנית לאטמוספירה 
===חיזור===
SO<sub>2</sub> היא תוצר לוואי של ייצור סידן סיליקט (Ca<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub>) בתעשיית המלט
<math>CaSO_4 + 2SiO_2 +C \Rightarrow 2CaSiO_3 + 2SO_2 + CO_2</math>
הגז נוצר גם מהפעלת חומצה גופרתית חמה על נחושת
<math>Cu + 2H_2SO_4 \Rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O</math>

==שימושים==
===בזיקוק נפט===
בתהליך קלאוס (Claus process) גפרית דו-חמצנית משמשת להוצאת מימן גופרתי מגז טבעי ומתערובות גזים הנוצרות בזיקוק נפט. 
<math> SO_2 + 2 H2S \Rightarrow 3S + 2H_2O</math> 
===הפקת חומצה גופרתית===
לייצור חומצה גופרתית מחמצנים גפרית דו-חמצנית לגפרית תלת חמצנית SO<sub>3</sub> באמצעות חמצן (מבוצע על זרז המבוססת על ונדיום): 
<math> 2SO_2 + O_2 \Rightarrow 2SO_3</math>

ובהמשך מגיבים את הגופרית התלת-חמצנית עם מים, לקבלת חומצה גופרתית: 
<math> SO_3 + H_2O \Rightarrow H_2SO_4</math>

===שימור מזון===
גפרית דו-חמצנית משמשת לשימור של פירות יבשים כדוגמת משמשים. יתרונו בשמירה על מראה הפרי. כתוסף מזון יסומן כ E220. 
===שימור יין===
גפרית דו-חמצנית משמשת הן כחומר אנטי-בקטריאלי והן כנוגד חמצון ביינות, מניעת התפתחות חיידקים מונעת התפתחות חומצות נדיפות ביין. החומר נמצא ביין כמולקולה חופשית או קשורה. קישור SO2 יכול להיות, למשל לקבוצה הקרבונילית של אצטאלדהיד והוא משתנה בין יינות שונים. החלק החופשי נמצא בשיווי משקל בין SO2 מומס ליון סולפיט SO<sub>3</sub><sup>-</sup> ככל שהpH של היין גבוה (בסיסי) שיווי המשקל יטה לכיוון הסולפיט וריכוז הSO2 החופשי שהוא הפעיל בשימור היין ועשוי לגרום להופעת ריח יעלה בריכוז בPH נמוך (חומצי). שימוש בגפרית דו-חמצנית מחייב סימון על התווית "מכיל סולפיט". ריכוז החומר במשקה מוגבל בארצות הברית ל-350 מיליגרם לליטר ובארצות האיחוד האירופי ל-160 מ"ג לליטר ביינות אדומים ו-210 מ"ג לליטר ביינות לבנים או ביין רוזה.
===הנדסת אקלים משוערת===
פיזור תרחיף גפרית דו-חמצנית בגובה רב, היכולה לשמש גם כ"גז מזגנים", מוצעת במודלים של הנדסת אקלים כנוגדת השפעות גזי חממה, כדי לייצב את הטמפרטורה העולמית הממוצעת. השפעה דומה נצפתה לאחר התפרצות הר הגעש פינטובו שבפיליפינים. אפשרות זו נבדקה באופן ראשוני, והשלכותיה הכוללות אינן ברורות, בהן תהליך הרס מואץ של שכבת האוזון ועלייה ניכרת בכמות המשקעים.

==קישורים חיצוניים==

*[http://www.inchem.org/documents/icsc/icsc/eics0074.htm MSDS] (גיליון בטיחות חומרים) של גופרית דו-חמצנית (אנגלית)
*[http://www.sviva.gov.il/subjectsEnv/SvivaAir/PollutantHealth/Pages/SulfurDioxide.aspx גופרית דו-חמצנית] אתר המשרד להגנת הסביבה
* 

==הערות שוליים==

קטגוריה:גופרית: תרכובות
קטגוריה:זיהום אוויר
קטגוריה:תחמוצות
קטגוריה:הנדסת אקלים