Тиосульфат натрия и его свойства¶

Тиосульфат (тиосульфаты) — соли тиосерной кислоты H₂S₂O₃, содержащие анион S₂O₃²⁻. Наиболее известным и широко применяемым представителем класса является тиосульфат натрия Na₂S₂O₃, используемый в фотографии, медицине, аналитической химии и промышленности. В быту под словом «тиосульфат» чаще всего подразумевают именно это соединение, тогда как сам термин обозначает целую группу солей.

¶Общая характеристика

Тиосерная кислота неустойчива и в свободном виде быстро разлагается, поэтому в чистом виде не выделена; известны лишь её водные растворы и соли. Анион S₂O₃²⁻ по строению близок к сульфат-иону SO₄²⁻, в котором один атом кислорода замещён атомом серы. Формально тиосульфат можно рассматривать как продукт замещения кислорода на серу в сульфате, что отражено в приставке «тио-».

Тиосульфаты большинства металлов хорошо растворимы в воде. Исключение составляют соли некоторых тяжёлых металлов, например тиосульфат серебра и тиосульфат свинца, которые малорастворимы. Водные растворы тиосульфатов имеют слабощелочную реакцию.

¶Тиосульфат натрия

Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ — бесцветные прозрачные кристаллы, обычно существующие в виде пентагидрата Na₂S₂O₃·5H₂O. Вещество без запаха, хорошо растворимо в воде, нерастворимо в спирте. При нагревании кристаллогидрат теряет воду, а при более высокой температуре разлагается.

Получают тиосульфат натрия несколькими способами:

• взаимодействием сульфита натрия с серой при кипячении;
• окислением сульфида натрия кислородом воздуха;
• как побочный продукт в производстве серы и сернистых красителей.

Промышленный продукт выпускается в виде кристаллов или раствора и имеет несколько марок в зависимости от степени очистки.

¶Химические свойства

Тиосульфаты проявляют восстановительные свойства. Тиосульфат натрия легко окисляется до сульфата или тетратионата в зависимости от окислителя. С сильными окислителями, например с хлором или бромом, реакция идёт до сульфата:

Na₂S₂O₃ + 4Cl₂ + 5H₂O → 2H₂SO₄ + 2NaCl + 6HCl.

С более мягкими окислителями, такими как йод, образуется тетратионат натрия:

2Na₂S₂O₃ + I₂ → Na₂S₄O₆ + 2NaI.

Эта реакция лежит в основе йодометрии — одного из классических методов количественного анализа. При подкислении растворов тиосульфатов выделяется сера и диоксид серы, а сама тиосерная кислота распадается.

Тиосульфат-ион образует устойчивые комплексные соединения с ионами серебра, что используется в фотографии.

¶Применение

¶Фотография

Исторически самым массовым применением тиосульфата натрия была обработка фотоматериалов. Раствор тиосульфата, называемый в фотографии «фиксажем» или «закрепителем», переводит неэкспонированный галогенид серебра в растворимый комплекс и тем самым закрепляет изображение, делая его устойчивым к действию света. С развитием цифровой фотографии это применение сократилось, но сохраняется в плёночной и специальной печати.

¶Медицина

В медицине тиосульфат натрия применяется как антидот при отравлениях цианидами и некоторыми солями тяжёлых металлов, а также при аллергических и воспалительных состояниях. Раствор вводится внутривенно. Механизм действия при отравлении цианидами основан на способности тиосульфата служить донором серы для фермента роданезы, превращающего цианид в менее токсичный тиоцианат.

¶Аналитическая химия

Тиосульфат натрия — стандартный титрант в йодометрии. С его помощью определяют содержание окислителей, активного хлора, меди, растворённого кислорода. Точная концентрация растворов тиосульфата устанавливается по дихромату калия или йоду.

¶Промышленность и другие области

• Нейтрализация остатков хлора и других окислителей в воде и сточных водах.
• Извлечение серебра из отработанных фиксирующих растворов.
• Добавка в процессы обогащения руд и в текстильную промышленность.
• Компонент электролитов при гальваническом серебрении и золочении.
• Консервант и антиоксидант в некоторых пищевых и технических продуктах.

¶Безопасность

Тиосульфат натрия относится к веществам умеренной опасности. При попадании на кожу и слизистые может вызывать раздражение. При подкислении растворов выделяются диоксид серы и сероводород, токсичные при вдыхании, поэтому работы с подкисленными растворами проводят в вытяжном шкафу. Хранят вещество в сухом месте, в герметичной таре, вдали от кислот и окислителей.

¶Другие тиосульфаты

Помимо натриевой соли, известны тиосульфаты калия, аммония, кальция, магния и ряда других металлов. Тиосульфат аммония применяется в фотографии как более активный фиксаж. Тиосульфаты щелочноземельных металлов используют в сельском хозяйстве как источники серы. Соли тяжёлых металлов, как правило, малорастворимы и практического значения не имеют.

¶Историческая справка

Тиосерная кислота и её соли были описаны в XIX веке в ходе изучения серы и её кислородных соединений. Метод фиксирования фотографических изображений с помощью тиосульфата натрия предложил в 1839 году английский учёный Джон Гершель, что сделало возможным практическое закрепление дагеротипов и последующих фотоматериалов. С тех пор тиосульфат прочно вошёл в фотографическую технологию, а позже — в аналитическую химию и медицину.