Natriumdithionit

Natriumdithionit (auch Natriumhydrosulfit genannt ) ist ein weißes, kristallines Pulver mit schwefelartigem Geruch. Obwohl es an trockener Luft stabil ist, zersetzt es sich in heißem Wasser und in sauren Lösungen .

Die Struktur wurde mittels Raman-Spektroskopie und Röntgenkristallographie untersucht . Das Dithionit-Dianion besitzt C₂Symmetrie , mit nahezu ekliptischer Anordnung und einem OSSO-Torsionswinkel von 16°. In der dihydratisierten Form ( Na)₂S₂O₄·2H₂O ), das Dithionit-Anion besitzt einen gauche -Torsionswinkel von 56° OSSO. ^{[ 1 ]}

Eine schwache Dithionitbindung wird durch den Dithionitabstand von 239 pm angezeigt, der im Vergleich zu einer typischen Dithionitbindung um ca. 30 pm verlängert ist. ^{[ 2 ]} Aufgrund dieser fragilen Bindung dissoziiert das Dithionit-Anion in Lösung in die [SO₂ _] ⁻ ^{- Radikale, was durch} EPR-Spektroskopie bestätigt wurde ^. Es wurde außerdem beobachtet, dass ³⁵S in neutraler oder saurer Lösung einen schnellen Austausch zwischen S₂O₄²⁻ ^und SO₂ eingeht _, was ^mit _der schwachen Dithionitbindung im Anion übereinstimmt. ^{[ 3} _]

Natriumdithionit wird industriell durch Reduktion von Schwefeldioxid hergestellt . Im Jahr 1990 wurden etwa 300.000 Tonnen produziert. ^{[ 4 ]} Das Verfahren mit Zinkpulver ist ein zweistufiger Prozess:

2  SO₂ + _Zn → _{ZnS₂O₄​}

ZnS ₂ O ₄ + 2  NaOH → Na ₂ S ₂ O ₄ + Zn(OH) ₂

Die Natriumborhydrid -Methode gehorcht folgender Stöchiometrie:

NaBH ₄ + 8  NaOH + 8  SO ₂ → 4  Na ₂ S ₂ O ₄ + NaBO ₂ + 6  H ₂ O

Jedes Äquivalent H⁻ ^reduziert zwei Äquivalente Schwefeldioxid. Formiat wurde ebenfalls als Reduktionsmittel verwendet.

Natriumdithionit ist im trockenen Zustand stabil, aber wässrige Lösungen zersetzen sich aufgrund der folgenden Reaktion:

2 S ₂ O ₄ ²⁻ + H ₂ O → S ₂ O ₃ ²⁻ + 2 HSO ₃ ⁻

Dieses Verhalten steht im Einklang mit der Instabilität der Dithionigen Säure . Daher können Lösungen von Natriumdithionit nicht über einen längeren Zeitraum gelagert werden. ^{[ 3 ]}

Wasserfreies Natriumdithionit zersetzt sich an der Luft oberhalb von 90 °C zu Natriumsulfat und Schwefeldioxid . Unter Luftabschluss zersetzt es sich oberhalb von 150 °C rasch zu Natriumsulfit , Natriumthiosulfat , Schwefeldioxid und Spuren von Schwefel.

Natriumdithionit ist ein Reduktionsmittel. Bei pH 7 beträgt das Potenzial -0,66 V im Vergleich zur normalen Wasserstoffelektrode . Es findet eine Redoxreaktion unter Bildung von Bisulfit statt: ^{[ 5 ]}

S ₂ O ₄ ^2- + 2 H ₂ O → 2 HSO ₃ ⁻ + 2 e ⁻ + 2 H ⁺

Natriumdithionit reagiert mit Sauerstoff:

Na ₂ S ₂ O ₄ + O ₂ + H ₂ O → NaHSO ₄ + NaHSO ₃

Diese Reaktionen weisen komplexe pH-abhängige Gleichgewichte auf, an denen Bisulfit, Thiosulfat und Schwefeldioxid beteiligt sind.

In Gegenwart von Aldehyden reagiert Natriumdithionit entweder bei Raumtemperatur unter Bildung von α-Hydroxysulfinaten oder oberhalb einer Temperatur von 85 °C unter Reduktion des Aldehyds zum entsprechenden Alkohol. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Einige Ketone werden unter ähnlichen Bedingungen ebenfalls reduziert.

Natriumdithionit wird in einigen industriellen Färbeverfahren als wasserlösliches Reduktionsmittel eingesetzt . Bei Schwefelfarbstoffen und Küpenfarbstoffen kann ein ansonsten wasserunlöslicher Farbstoff in sein wasserlösliches Alkalimetall- Leukosalz reduziert werden . Indigo wird mitunter auf diese Weise verarbeitet. ^{[ 8 ]}

Natriumdithionit findet auch Anwendung in der Wasseraufbereitung, als Aquarienwasseraufbereiter, zur Gasreinigung sowie zum Reinigen und Entfärben. Neben der Textilindustrie wird diese Verbindung in der Leder-, Lebensmittel-, Polymer- und Fotoindustrie und vielen anderen Branchen eingesetzt, häufig als Entfärbungsmittel. Selbst im Haushalt wird es verwendet, um weiße Wäsche zu entfärben, wenn diese versehentlich durch ein gefärbtes Kleidungsstück im Waschgang bei hohen Temperaturen verfärbt wurde. Es ist üblicherweise in 5-Gramm-Beuteln unter der Bezeichnung Hydrosulfit erhältlich , nach dem veralteten Namen des Salzes.

Es handelt sich um den Wirkstoff in „Iron Out Rust Stain Remover“, einem handelsüblichen Rostmittel. ^{[ 9 ]}

Natriumdithionit wird häufig in physiologischen Experimenten eingesetzt, um das Redoxpotential von Lösungen zu senken (E  0' -0,66 V vs. SHE bei pH 7). [ 10 ] Kaliumhexacyanoferrat(II) dient in solchen Experimenten üblicherweise als Oxidationsmittel (E 0' ~ 0,436 V bei pH 7). Darüber hinaus wird Natriumdithionit häufig in bodenkundlichen Experimenten verwendet, um die Menge an Eisen zu bestimmen , die nicht in primären Silikatmineralien gebunden ist . Daher wird das mit Natriumdithionit extrahierte Eisen auch als „freies Eisen“ bezeichnet.

Wässrige Natriumdithionitlösungen wurden früher zur Herstellung von Fiesers Lösung zur Sauerstoffentfernung aus einem Gasstrom verwendet. ^{[ 11 ]} Pyrithion kann in einer zweistufigen Synthese aus 2-Brompyridin durch Oxidation zum N -Oxid mit einer geeigneten Persäure und anschließende Substitution mit Natriumdithionit zur Einführung der Thiolgruppe hergestellt werden . ^{[ 12 ]}

Es wird im Kodak-Nebelentwickler FD-70 verwendet. Dieser kommt im zweiten Schritt der Entwicklung von Schwarzweiß-Positivbildern zur Herstellung von Dias zum Einsatz. Er ist Bestandteil des Kodak-Direktpositiv-Filmentwicklungssets . ^{[ 13 ]}

Die weite Verbreitung von Natriumdithionit ist unter anderem auf seine geringe Toxizität zurückzuführen ₍ LD50 = 2,5 g/kg bei Ratten, oral). ^{[ 4 ]}

• Dithionit

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