亚硫酸钙

亚硫酸钙属于亚硫酸盐与钙盐，化学式 CaSO 3 ⋅ xH 2 O {\displaystyle {\ce {CaSO3.xH2O}}} 。亚硫酸钙有两种已知结晶水合物：半水合亚硫酸钙 CaSO 3 ⋅ 1 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {CaSO3.1/2H2O}}} 与四水合亚硫酸钙 CaSO 3 ⋅ 4 H 2 O {\displaystyle {\ce {CaSO3.4H2O}}} ，均为白色固体。亚硫酸钙是烟气脱硫的产物之一。 在制备乾壁的主要成分石膏的过程中，亚硫酸钙是一种中间产物。一间典型的全新美国房屋含有7公吨石膏。 亚硫酸钙可用作防腐剂，E编码为E226。与其他亚硫酸盐抗氧化剂类似，亚硫酸钙广泛用于保存葡萄酒、苹果酒、水果汁、罐头水果、蔬菜等。在溶液中，亚硫酸盐是强还原剂，作为除氧剂（英语：oxygen scavenger）起到保存食品的作用。因为部分人群对亚硫酸盐过敏，所以有必要对其进行标注。 化学木浆的生产过程是溶解掉木片中的木质素，分离出原本与前者紧密结合的纤维素。在亚硫酸盐制浆法（英语：sulfite process）中，用来分离木质素的盐可以是亚硫酸钙。人们曾经用过亚硫酸钙，但如今镁和钠的亚硫酸盐与亚硫酸氢盐已广泛取代之。另一种制浆法是硫酸盐制浆法，使用的是氢氧化物与硫化物。 煤中的二硫化铁在空气中煅烧会生成酸性气体，溶于水形成酸，污染环境： F e S 2 + 3.5 O 2 + H 2 O → F e 2 + + 2 S O 4 2 − + 2 H + {\displaystyle {\rm {FeS_{2}+3.5O_{2}+H_{2}O\rightarrow Fe^{2+}+2SO_{4}^{2-}+2H^{+}}}} 2 F e 2 + + 0.5 O 2 + 2 H + → 2 F e 3 + + H 2 O {\displaystyle {\rm {2Fe^{2+}+0.5O_{2}+2H^{+}\rightarrow 2Fe^{3+}+H_{2}O}}} F e S 2 + 14 F e 3 + + 8 H 2 O → 15 F e 2 + + 16 H + + 2 S O 4 2 − {\displaystyle {\rm {FeS_{2}+14Fe^{3+}+8H_{2}O\rightarrow 15Fe^{2+}+16H^{+}+2SO_{4}^{2-}}}} 亚硫酸盐具有还原性，可以除去氧气从而抑制酸的形成。亚硫酸的钠盐、钾盐和铵盐都相对较贵且生产规模较小，而已经大规模生产的亚硫酸钙是该过程中较理想的酸抑制剂。 通过烟气脱硫（FGD）可大量制备亚硫酸钙。烟道气指的是煤等化石燃料燃烧后得到的一类副产物，通常包括SO2。人们为了防止酸雨而限制二氧化硫排放，在其他气体从烟囱排出之前，需要除去二氧化硫。比较经济的做法是用熟石灰（Ca(OH)2）或石灰石（CaCO3）处理。 理想状况下，用石灰石除去二氧化硫的反应如下： SO2 + CaCO3 → CaSO3 + CO2 理想状况下，用熟石灰除去二氧化硫的反应如下： SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O 如果体系中存在氧气，亚硫酸根就会被氧化为硫酸根，最后可以得到二水合硫酸钙晶体，即石膏。 实验室制法则是令氯化鈣水溶液与亚硫酸钠水溶液反应： CaCl2 + Na2SO3 → CaSO3 + 2 NaCl 亚硫酸钙的结构已由X射线晶体学检验得出。 半水合亚硫酸钙晶体中，钙的配位数是6，每个钙离子连有五个亚硫酸根的氧原子及一个水分子中的氧原子，六个氧原子组成三角反棱柱的形状。半水合亚硫酸钙晶体热力学较稳定的原因可能是Ca－O键在整个晶体中延展形成网状结构。 四水合亚硫酸钙只在低温下稳定，在室温下会迅速转变为半水合物，因此获得四水合物单晶并分析结构较为困难。不过，使用琼脂制造溶胶环境即可减慢反应物分子的速度，便于结晶，从而制得晶体。四水合亚硫酸钙晶体中钙的配位数同样为6，两个氧原子来自亚硫酸根，四个来自水分子。其热力学不稳定的原因可能是其中的亚硫酸根离子处于无序状态。 亚硫酸盐 亚硫酸镁 亚硫酸钠 亚硫酸氢钠 焦亚硫酸钠 坎普登片剂（英语：Campden tablet） Abraham Cohen; Mendel Zangen. Studies On Alkaline Earth Sulfites. Structure and Stability of the New Compound Ca3(SO3)2SO4.12H2O and Its Solid Solution In Calcium Sulfite Tetrahydrate. Chemistry Letters. 1984: 1051–1054. doi:10.1246/cl.1984.1051.  USGS Gypsum Statistics and Information. USGS. [2017-08-02]. （原始内容存档于2017-05-13）.  Current EU approved additives and their E Numbers. United Kingdom: Food Standards Agency. 2010 [2017-08-04]. （原始内容存档于2012-02-07）.  Sulfites.org. Sulfites in Foods. [2017-08-04]. （原始内容存档于2017-08-01）.  García-Gavín, Juan; Parente, Joana; Goossens, An. Allergic contact dermatitis caused by sodium metabisulfite: a challenging allergen. A case series and literature review. Contact Dermatitis. 2012-11, 67 (5): 260–269. doi:10.1111/j.1600-0536.2012.02135.x.  Vally, H.; Misso, N. L. A.; Madan, V. Clinical effects of sulphite additives. Clinical & Experimental Allergy. 2009-11, 39 (11): 1643–1651. doi:10.1111/j.1365-2222.2009.03362.x.  Ropp, Richard. Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Elsevier Science Technology. 2013: 145–148.  Hao, Yueli; Dick, Warren A. Potential Inhibition of Acid Formation in Pyritic Environments Using Calcium Sulfite Byproduct. Environmental Science & Technology. 2000-06, 34 (11): 2288–2292. doi:10.1021/es9904235.  Hudson, JL. Sulfur Oxidation in Scrubber Systems. University of Virginia. 1980.  Miller, Bruce. Coal Energy Systems. Elsevier Science Technology. 2004: 294–299.  Søren Kiil, Michael L. Michelsen and Kim Dam-Johansen. Experimental Investigation and Modeling of a Wet Flue Gas Desulfurization Pilot Plant. Ind. Eng. Chem. Res. 1998, 7 (37): 2792–2806. doi:10.1021/ie9709446.  Yasue, Tamotsu; Arai, Yasuo. Crystal structure of calcium sulfite. Gypsum & Lime (Jap. Language). 1986, 203: 235–244.  Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The crystal structure of calcium sulfite hemihydrate. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1984, 57 (2): 1155–1156. doi:10.1246/bcsj.57.1155.  Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The Crystal Structure of Calcium Sulfite Tetrahydrate. Chemistry Letters. 1983, 12 (4): 459–462. doi:10.1246/cl.1983.459.  Matsuno, Takashi; Takayanagi, Hiroaki; Furuhata, Kimio; Koishi, Masumi; Ogura, Haruo. The Crystal Structure of Calcium Sulfite Tetrahydrate. Interatomic Distances and Angles. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1984, 57 (2): 593–594. doi:10.1246/bcsj.57.593.