Тиосерная кислота и её свойства¶

Тиосерная кислота — неорганическое соединение серы, водорода и кислорода с брутто-формулой H₂S₂O₃. Относится к классу тиокислот (кислот, в которых часть атомов кислорода замещена серой) и формально рассматривается как продукт замещения одного атома кислорода в серной кислоте H₂SO₄ на атом серы. В свободном состоянии в индивидуальном виде не выделена: соединение неустойчиво и существует только в водных растворах при низких температурах, а также в виде солей — тиосульфатов.

¶Строение и формула

Молекулярная формула H₂S₂O₃ соответствует двум атомам водорода, двум атомам серы и трём атомам кислорода. В молекуле атомы серы неравноценны: один из них имеет степень окисления +5 и связан с атомом водорода через кислород (как в серной кислоте), второй — степень окисления −1 и непосредственно соединён с первым атомом серы. Структурно это отражают формулой HSO₃—SH, или HO—S(=O)₂—SH. Именно наличие связи S—S объясняет восстановительные свойства соединения.

¶Физические свойства

Чистая тиосерная кислота не получена в виде стабильного вещества. В водных растворах она представляет собой бесцветную жидкость без запаха. Растворы кислоты заметно неустойчивы: уже при слабом нагревании и при стоянии они разлагаются. Молярная масса H₂S₂O₃ составляет около 114 г/моль (112,13 г/моль по расчёту).

¶Химические свойства

Тиосерная кислота — двухосновная кислота средней силы. Её химическое поведение определяется двумя факторами: кислотными свойствами и наличием лабильной связи сера—сера.

Основные реакции:

• Разложение. При нагревании и под действием кислот растворы разлагаются с выделением серы и диоксида серы: H₂S₂O₃ → S↓ + SO₂↑ + H₂O. Это одна из причин, по которой кислоту нельзя хранить длительно.
• Диссоциация. В растворе ступенчато диссоциирует, образуя гидротиосульфат-ион HS₂O₃⁻ и тиосульфат-ион S₂O₃²⁻.
• Окисление. Как восстановитель легко окисляется: например, иодом превращается в тетратионат, а сильными окислителями (хлором, перманганатом) — в сульфат-ион.
• Реакции с ионами металлов. Образует соли — тиосульфаты, многие из которых хорошо растворимы в воде.

¶Получение

В свободном виде кислоту не выделяют. Её получают в растворе действием разбавленных сильных кислот на растворимые тиосульфаты, чаще всего на тиосульфат натрия:

Na₂S₂O₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂S₂O₃.

Образующаяся кислота тотчас частично разлагается, поэтому реакцию проводят на холоде и используют свежеприготовленные растворы. Практическое значение имеют не сама кислота, а её соли.

¶Соли — тиосульфаты

Тиосульфаты — устойчивые кристаллические вещества. Наиболее известен тиосульфат натрия Na₂S₂O₃·5H₂O, применяемый в фотографии как фиксаж (закрепитель) для растворения непрореагировавшего галогенида серебра, а также в аналитической химии для иодометрии. Тиосульфат кальция используется в медицине, тиосульфаты аммония и натрия — в качестве восстановителей и комплексообразователей.

¶Применение и значение

В химической практике тиосерная кислота и её соли важны прежде всего как восстановители и лиганды, образующие устойчивые комплексы с ионами металлов. Тиосульфат-ион применяется для количественного определения окислителей (иодометрия), в процессах обезвреживания цианидов, в фотографии и в составе фиксирующих растворов. В аналитической химии растворами тиосерной кислоты пользуются для осаждения серы и изучения кинетики реакций разложения.

¶Меры предосторожности

Растворы тиосерной кислоты и её солей при контакте с сильными кислотами выделяют диоксид серы — токсичный газ, раздражающий дыхательные пути. Работы с ними проводят в вытяжном шкафу, используя средства защиты. Сама кислота в концентрированном виде не выделяется, что снижает риск её прямого воздействия, однако свежеприготовленные растворы следует использовать сразу.