Forskjellen mellom sulfonering og sulfatering

Hovedforskjell - Sulfonation vs Sulfation

Sulfonering og sulfatering er to kjemiske reaksjoner som tilsetter eller erstatter svovelholdige grupper i molekyler. Disse prosessene er store industrielle kjemiske prosesser som brukes til å lage et bredt utvalg av produkter. Sulfonering er prosessen med å forberede organiske sulfonsyrer. I denne prosessen reagerer forbindelser som svoveltrioksyd, svovelsyre og klorsulfonsyre med organiske forbindelser. Sulfatering er også en viktig kjemisk prosess som involverer dannelsen av en C-O-S-binding. Hovedforskjellen mellom sulfonering og sulfatering er det Sulfonering involverer dannelsen av en C-S-binding, mens sulfatering involverer dannelsen av en C-O-S-binding.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er sulfonering
     - Definisjon, kontrollere reaksjonen, industriell produksjon
2. Hva er sulfatering
     - Definisjon, Reaksjoner, Sluttprodukt
3. Hva er forskjellen mellom sulfonering og sulfatering
     - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbetingelser: Klorsulfonsyre, sulfat, sulfatering, sulfonat, sulfonering, sulfonsyre, svovelsyre, svoveltrioksyd

Hva er sulfonering

Sulfonering er prosessen med å direkte binde sulfonsyregruppen, -SO3H, til karbon i en organisk forbindelse. Det endelige produktet av Sulfonation-prosessen kalles sulfonat. Sulfonering innebærer en organisk forbindelse som reagerer med en svovelholdig sur forbindelse, slik som svoveltrioksyd (SO3), svovelsyre (H24) eller klorsulfonsyre.

Sulfoneringsreaksjoner danner en C-S-binding mellom et av karbonatomene i den organiske forbindelsen og svovelatomet i den svovelholdige forbindelse. Den endelige forbindelsen er en sur forbindelse og er kategorisert som en sulfonsyre. Etter produksjonen kan sulfonsyrer isoleres og lagres på grunn av deres stabilitet.  

Figur 1: Benzensulfonering

Sulfoneringsreaksjon er svært vanskelig å bli brukt i industriell skala fordi det er en meget rask og ekstrem eksoterm reaksjon. De fleste organiske forbindelser danner en svart karbon når de kontaktes med svoveltrioksyd på grunn av denne raske reaksjonen og varmedannelsen. Viskositeten til organiske forbindelser blir også sterkt økt når den omdannes til en sulfonsyre via sulfonering. Når viskositeten økes, er det vanskelig å fjerne varmen fra reaksjonsblandingen. Derfor kreves en riktig kjøleoperasjon. Hvis ikke, kan ugunstige biprodukter bli dannet fra sidereaksjoner. På grunn av disse grunnene krever sulfoneringsreaksjoner i industriell skala spesielt utstyr.

På den annen side kan hastigheten av sulfoneringsreaksjonen modereres ved å kontrollere reaktiviteten til svoveltrioksid. Dette kan gjøres på to måter:

  1. fortynne
  2. komplekse

Kompleksering av svoveltrioksyd kan gjøres ved hjelp av følgende metoder.

  • Fremstilling av sulfaminsyre ved å omsette svoveltrioksyd med ammoniakk
  • Fremstilling av klorsulfonsyre ved omsetning av svoveltrioksyd med HC1
  • Gjør Oleum ved å reagere svoveltrioksid med vann

Derfor kan sulferingsprosessen utføres ved bruk av en eller noen av disse forbindelsene. Men når man velger type forbindelse for sulfoneringsprosessen i industrielle produktioner, bør flere faktorer vurderes. Noen eksempler er gitt nedenfor.

  • Ønsket sluttprodukt og dets kvalitet
  • Nødvendig produksjonskapasitet
  • Reagenskostnad
  • Utstyrskostnad
  • Kostnad for avfallshåndtering.

Hva er sulfatering

Sulfering er erstatning av et hydrogenatom av en organisk forbindelse med et sulfat (-OSO2OH) funksjonell gruppe. Denne prosessen involverer dannelsen av en C-O-S-binding. Men det endelige produktet (kalt sulfat) er ikke et stabilt produkt. Den nedbrytes lett for å danne svovelsyre og en annen forbindelse. Derfor, etter at sulfasjonen har utviklet seg, bør systemet nøytraliseres.

Figur 2: Forbindelsen inne i den rødfarvede sirkelen er et produkt av sulfatet i dette systemet.

Ovennevnte bilde viser en sulferingsreaksjon. Siden systemet ikke nøytraliseres på riktig måte, har produktet av sulferingsprosessen blitt dekomponert tilbake for å danne svovelsyre. Sulfater, på grunn av deres ustabilitet, er bare tilgjengelige som nøytrale forbindelser.

I biokjemi er sulfatering den enzymkatalyserte konjugasjonen av en sulfo-gruppe til et annet molekyl. Enzymet involvert i denne reaksjonen kalles sulfotransferase.

Forskjellen mellom sulfonering og sulfatering

Definisjon

sulfoneringen: Sulfonering er prosessen med å feste sulfonsyregruppen, -SO3H, direkte til karbon i en organisk forbindelse.

sulfate: Sulfering er erstatning av et hydrogenatom av en organisk forbindelse med et sulfat (-OSO2OH) funksjonell gruppe.

Bondformasjon

sulfoneringen: Sulfonering danner en C-S-binding.

sulfate: Sulfering danner en C-O-S-binding.

Stabilitet

sulfoneringen: Sluttproduktet av sulfonering er stabilt.

sulfate: Sluttproduktet av sulfatering er ustabilt.

Naming

sulfoneringen: Sluttprodukt av sulfonering kalles et sulfonat eller en sulfonsyre.

sulfate: Sluttprodukt av sulfonering kalles en sulfat.

Tilgjengelighet

sulfoneringen: Sulfonater er tilgjengelige som en ren forbindelse som er blitt isolert fra reaksjonsblandingen.

sulfate: Sulfater er bare tilgjengelige som nøytrale forbindelser på grunn av ustabilitet.

Konklusjon

Sulfonering og sulfatering er to viktige kjemiske prosesser som brukes i mange næringer for å legge til en svovelholdig gruppe til en organisk forbindelse. Hovedforskjellen mellom sulfonering og sulfatering er at sulfonering innebærer dannelsen av en C-S-binding, mens sulfatering involverer dannelsen av en C-O-S-binding.

Henvisning:

1. "Sulfonation." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, ink., 25. februar 2015, Tilgjengelig her.
2. "Sulfonation." Dictionary.com, Dictionary.com, Tilgjengelig her.
3. "Sulfonering av benzen." Kjemi LibreTexts, Libretexts, 2. mai 2017, Tilgjengelig her.
4. "Sulfation." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 1. desember 2017, Tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "Benzensulfonering" Av V8rik på engelsk Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Elektrofil reaksjon av svovelsyre med eten" Av Calvero. - Selvopprettet med ChemDraw (Public Domain) via Commons Wikimedia