亚硫酸钙

亚硫酸钙


IUPAC名 Calcium sulfite
别名	E226
识别
CAS号	10257-55-3（无水） ^Y 72878-03-6（四水） ^Y[NIST] 29501-28-8（半水） ^Y[NIST]
PubChem	159274
ChemSpider	8329549
SMILES	[Ca+2].[O-]S([O-])=O
InChI	1/Ca.H2O3S/c;1-4(2)3/h;(H2,1,2,3)/q+2;/p-2
InChIKey	GBAOBIBJACZTNA-NUQVWONBAU
性质
化学式	CaSO₃
摩尔质量	120.17 g·mol⁻¹
外观	白色固体
熔点	600 °C（873 K）
溶解性（水）	0.0043 g/100 mL, 18℃
危险性
闪点	不可燃
相关物质
其他阴离子	硫酸钙
其他阳离子	亚硫酸钠
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

用途

干壁

在制备干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^[2]。

食品添加剂

亚硫酸钙可用作防腐剂，E编码为E226^[3]。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^[4]。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。^[5]^[6]

木浆生产

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。^{[来源请求]}

酸抑制剂

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：

${\rm {FeS_{2}+3.5O_{2}+H_{2}O\rightarrow Fe^{2+}+2SO_{4}^{2-}+2H^{+}}}$
${\rm {2Fe^{2+}+0.5O_{2}+2H^{+}\rightarrow 2Fe^{3+}+H_{2}O}}$
${\rm {FeS_{2}+14Fe^{3+}+8H_{2}O\rightarrow 15Fe^{2+}+16H^{+}+2SO_{4}^{2-}}}$

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。^[7]

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制备

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：^[8]^[9]

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^[10]。

实验室制法则是令氯化钙水溶液与亚硫酸钠水溶液反应：

CaCl₂ + Na₂SO₃ → CaSO₃ + 2 NaCl

结构

亚硫酸钙的结构已由X射线晶体学检验得出^[11]。

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。^[12]

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。^[13]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。^[14]

用途

干壁

食品添加剂

木浆生产

酸抑制剂

制备

结构

参见

参考文献

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