亚硫酸氢钠
亚硫酸氢钠(Sodium bisulfite),又叫酸式亚硫酸钠,属于无机化合物,化学式为NaHSO3,摩尔质量为104.06g/mol。是一种白色颗粒或结晶性粉末,有二氧化硫的微臭味,在水中易溶,在乙醇和乙醚中几乎不溶。水溶液呈弱酸性,在空气中不稳定,易缓慢氧化成硫酸盐和二氧化硫,受热分解,遇无机酸分解产生二氧化硫。亚硫酸氢钠可用做漂白剂、防腐剂、抗氧化剂,还可作为染料、制药、化学合成等工业中的还原剂等。
理化性质
物理性质
亚硫酸氢钠是一种有二氧化硫的微臭味的白色颗粒或结晶性粉末,在水中易溶,在乙醚和乙醇中几乎不溶。摩尔质量为104.06g/mol,密度为1.48g/cm3(20℃),熔点315℃,沸点为104℃。
化学性质
亚硫酸氢钠在空气中不稳定,会缓慢氧化成硫酸盐和二氧化硫。
4NaHSO3 + O22Na2SO4 + 2SO2 +2H2O
亚硫酸氢钠受热分解产生亚硫酸钠和二氧化硫。
2NaHSO3Na2SO3 + SO2 + H2O
亚硫酸氢钠遇无机酸分解产生二氧化硫。
HSO3- + H+H2O + SO2
与纯碱反应得到亚硫酸钠。
2NaHSO3 + Na2CO32Na2SO3 + CO2+H2O
制备方法
亚硫酸氢钠常用碳酸钠吸收法制造,生产的基本过程为:用纯碱溶液吸收制硫酸尾气或硫燃烧产生的SO2,即得到亚硫酸氢钠。
S + O2SO2
2Na2CO3 + 3SO2 + H2O = 2NaHSO3 + 2CO2 + Na2SO3
Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3
在燃烧炉中,硫磺燃烧生成二氧化硫。高温的二氧化硫气体经冷却、除尘分离、水洗后进入吸收反应器,吸收反应器中装有含NaHSO3和母液,往母液中缓慢加入纯碱,防止二氧化碳溢出而溢料。调节PH,得到亚硫酸钠悬浮液;在串联的吸收反应器中与二氧化硫气体反应,生成亚硫酸氢钠。过程中析出大量结晶,经离心分离,干燥,即得成品。
流程图:
生理作用
植物
亚硫酸氢钠可抑制植物的光呼吸。乙醇酸途径是一个消耗光合所同化的碳素和能量的过程,因此人们设想用品种选育和化学控制办法降低光呼吸。而亚硫酸氢钠被发现能抑制乙醇酸途径某些酶系并对光呼吸起调节作用。其抑制机理可能是亚硫酸氢钠进入植物后,与乙醇酸的氧化物乙醛酸起加成反应,形成α-羧基磺酸盐反过来抑制乙醇酸氧化酶的活性。
微生物
亚硫酸氢钠可用于酒类的发酵。酵母菌利用葡萄糖发酵时,当环境中存在亚硫酸氢钠时,亚硫酸氢钠与乙醛反应,生成难溶的磺化羟基乙醛,该化合物失去了作为受氢体使NADH2脱氢氧化的性能,而不能形成乙醇,转而使磷酸二羟丙酮替代乙醛作为受氢体,生成3-磷酸丙三醇,3-磷酸甘油进一步水解脱磷酸生成甘油。此称为酵母的Ⅱ型发酵。
应用领域
工业
作为化学消毒剂和漂白剂,特别适用于羊毛;用于制备冷热靛青缸的染色;在造纸中代替硫代硫酸钠去除漂白纤维中的氯化物;作为洗涤中的剥离剂(还原剂);去除皮肤和衣服上的高锰酸盐渍;使某些染料溶胶;作为用于技术目的的变质液体或溶液的防腐剂。
药剂
在药剂中用作酸性药物的抗氧化剂,用于液体制剂,最常用于注射剂,使用浓度一般为0.1%左右。也可作为醛类药物的增溶剂。
食品
在食品行业中用作食品过氧化钠和防腐剂,保存剂与抗氧化剂,日本规定,本品及含本晶的制剂不得用于芝麻、豆类和蔬菜,用于其他食品时,每公斤食品中的二氧化硫残留量与焦亚硫酸钾相同。
农业
由于亚硫酸氢钠对植物花、果实的光呼吸有抑制作用,所以可应用于农业作光呼吸抑制剂,使农作物产量提高5%~8%。
安全事宜
GHS分类
毒理学数据
LD50 大鼠口服2000mg/kg(bw)。
GRAS 美国食品药品监督管理局21CFR182.3739。
ADI 0~0.7mg/kg(bw)(二氧化硫和亚硫酸盐的类别ADI,以二氧化硫计。JECFA,1998)。
健康危害
对皮肤、眼、呼吸道有刺激性。可引起过敏反应。可引起角膜损害,导致失明。长期吸入可有头昏、头痛、全身无力等症状,还会引起鼻炎、咽炎、支气管炎等。
基因诱变
亚硫酸氢钠与核酸进行一系列反应。亚硫酸氢离子(或者更确切地说是亚硫酸根离子,它是由亚硫酸氢失去一个质子衍生而成的)作为亲核离子,与核糖核酸和脱氧核糖核酸中的胞嘧啶以及RNA中的尿嘧啶的C-6起反应。 DNA中的胸腺嘧啶所受的影响要小得多。胸腺的甲基一则阻碍了有反应能力的亚硫酸根离子的逼近,二则增加了C-5-C-6双键的电子密度,使其活性降低。
鉴于胞嘧啶转化为尿嘧啶是核酸中的一种天然组分直接变为另一种组分,有人就得出亚硫酸氢盐具有化学诱变剂作用这样的结论,并在若干种微生物中得到了证实。亚硫酸氢盐使GCAT这种诱变特异性是由有关的化学机理推论而来的。
尿嘧啶的反应使受影响的碱基不能再与腺嘌呤形成氢键。在大肠杆菌的无细胞蛋白质合成系统中,一个多聚核酸链经亚硫酸氢盐处理后,就丧失了作为蛋白质合成信使的功能。实验表明,亚硫酸氢钠还能催化另一些核酸反应,譬如核酸与蛋白质的交联以及引起脱氧核糖核酸链的断裂。
应急处理
发生火灾时,小火:干粉、二氧化碳或喷水。大火:干粉、二氧化碳、抗溶性泡沫或喷水。如果可以安全地进行,请将未损坏的容器移离火场周围的区域。从消防控制中截取径流以备后用。涉及坦克或汽车/拖车负载的火灾:从最远距离扑灭火灾或使用无人驾驶主流设备或监控喷嘴。不要让水进入容器。用大量的水冷却容器直到火熄灭之后。如果排气安全装置发出响亮的声音或罐体变色,请立即撤离。
当发生泄露时,尽可能将泄漏和遗洒液体收集在有盖的 非金属容器中。用沙子或惰性吸收剂吸收残夜。用大量水冲净残余物。个人防护:适应于该物质空气中浓度的酸性气体和蒸气过滤呼吸器。
储存与运输
亚硫酸氢钠应储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。防止阳光直射。应与氧化剂、酸类、碱类分开存放,切忌混储。不宜久存,以免变质。运输时小心轻放,防止撒包破损,应有防雨设施保护。
急救措施
眼睛: 如果这种物质接触到眼睛,立即用大量水清洗(冲洗)眼睛,偶尔提起下眼睑和上眼睑。立即就医。
吸入:如果一个人吸入大量这种化学物质,立即将接触者转移到新鲜空气中。并及时就医。
食入: 如果吞咽了该化学品,请立即就医。
皮肤接触:用大量水冲洗皮肤或淋浴。并及时就医。
参考资料
亚硫酸氢钠.国际化学品安全卡.2023-04-04
Sodium Bisulfite.PubChem.2023-04-04