Натрій серноватистокислый (тіосульфат): властивості і особливості застосування

Гіпосульфіт натрію — це сіль натрію і тиосерной кислоти, яка утворює пятиводный кристалогідрат. Речовина виявляє сильні відновні властивості, добре розчиняється у воді, повільно окислюється на повітрі.

З'єднання взаємодіє з сильними окислювачами, в реакції з кислотами розкладається з виділенням сірчистого ангідриду. При нагріванні пентагідрату до 48 градусів Цельсія речовина утворює перенасичений розчин, розчиняючись в кристалізаційної води. При 100 градусах зневоднюється.

СФЕРИ ЗАСТОСУВАННЯ

Тіосульфат Натрію ТМ "Клебріг" застосовують у багатьох сферах. Про найбільш поширених ми розповімо далі.

Натрій серноватистокислый використовують для:

-видалення слідів хлору після відбілювання тканин;

-для вилучення срібла з руд;

-фіксажу у фотографії;

-реактив у иодометрии;

-як середовище для визначення молекулярних ваг з пониження точки замерзання (криоскопическая константа 4,26°);

-добавки для бетону;

-для очищення тканин від йоду;
 

Фіксаж фотографії
 

Для приготування фіксажу зазвичай використовують неорганічні тіосульфати, найбільш доступним з яких є тіосульфат натрію. Придатність тіосульфату в якості фіксуючого речовини була виявлена Джоном Гершелем в 1819 році. Однак, практичне застосування його властивостей почалося лише двадцять років потому, після винаходу перших технологій фотографії — дагеротипии і калотипии. Фіксаж застосовується зазвичай у вигляді водного розчину, в спеціальних цілях — у вигляді пасти або гелю.

При прояві відбувається відновлення срібла з експонованих кристалів галогенідів срібла, що входять в фотоэмульсионный шар. Тим самим приховане зображення перетвориться у видиме.

Однак отримане видиме зображення ще не готове до перегляду:

у решти непроэкспонированными галогенідах срібла під дією видимого світла відбудеться відновлення срібла, і через деякий час зображення стане абсолютно чорним.

проявлений негатив непрозорий і непридатний для фотодруку.

Фіксування полягає у видаленні неекспонованих галогенідів срібла з фотоемульсії, що збереглися після прояву. Процес складається з двох стадій: перетворення галогенідів в розчинні сполуки, зазвичай комплексні солі срібла, і остаточна промивка, під час якої вони видаляються з емульсії. Якщо планується тривале зберігання оброблених фотоматеріалів — рекомендується користуватися стоп-ванною (розчином гідрокарбонату або карбонату натрію) або застосовувати розчини речовин, що руйнують тіосульфат (пероксид водню з аміаком).

При хімічному фіксуванні застосовуються іони тіосульфату, які можна отримати при розчиненні, наприклад, тіосульфату амонію. Найчастіше використовується тіосульфат натрію.

Так як процес фіксування прискорюється у кислому середовищі, то у фіксаж додають метабісульфіт калію (метабісульфіт натрію) або невелику кількість кислоти, зазвичай оцтову кислоту з сульфитом натрію (для стабілізації розчину і підвищення його буферної ємності).

Процес фіксування часто поєднують з дубленням фотоэмульсионного шару, що покращує його збереження і знижує ризик появи подряпин при зберіганні і друку негативу. Для цього застосовують дубящий фіксаж, що містить зазвичай алюмокалиевые галун.

Відомі рецептури фіксуючих проявителей, до складу яких входить тіосульфат натрію. При цьому поєднуються два процесу — виявлення і фіксування.
 

Найбільш поширені рецептури
 

Нейтральний фіксаж

Фіксування фотоматеріалів може проводитися у розчині одного речовини (тіосульфату натрію), але такі фиксажи мають ряд недоліків. До недоліків нейтральних фиксажей відносять досить високий рівень pH, низьку кислотно-основну буферну ємність. У випадку занесення в розчин фіксажу виявляють речовин не виключена ймовірність відновлення срібла з срібно-тиосульфитных комплексів у розчині. У фотографічному шарі це може призвести до утворення дихроичной вуалі. При використанні нейтральних фиксажей необхідно проводити ретельне промивання фотоматеріалу після прояву (перед фіксуванням) або застосовувати стоп-ванну (короткочасна обробка проявленого фотоматеріалу в слабкому розчині оцтової кислоти або в розчині метабисульфита чи бісульфіту калію або натрію).

Нейтральний фіксаж

Тіосульфат натрію — 250,0 р.

Вода — до 1 л

Час обробки фотоплівки 10 хвилин при температурі + 20 °С

Швидкий фіксаж

Швидкі фиксажи діють приблизно в два рази швидше за рахунок використання тіосульфату амонію, або введення катіонів амонію розчин з допомогою добавки амонійних солей. На практиці найбільше поширення отримала суміш тіосульфату натрію і хлориду амонію. Застосування швидких фиксажей обмежено їх раздубливающими властивостями.

Швидкий фіксаж

Тіосульфат натрію — 250,0 р.

Хлорид амонію — 50 р.

Метабісульфіт калію — 20,0 р.

Вода — до 1 л

Час обробки фотоплівки 3 хвилини при температурі + 20 °С

Кислий фіксаж

Містить метабісульфіт або бісульфіт калію або натрію. У такому фиксаже дію виявляють речовин, занесених з фотослоем, швидко припиняється, так як в кислому середовищі нейтралізуються лужні компоненти виявляє розчину.

Інші рецептури кислих фиксажей засновані на додаванні в розчин тіосульфату натрію оцтової або соляної кислоти. Так як безпосереднє введення кислоти призводить до розкладу тіосульфату (виділяється мелкодисперсная вільна сірка), попередньо розчиняють сульфіт натрію (Na2SO3). При цьому також підвищується буферна ємність розчину фіксажу.

Кислий фіксаж

Тіосульфат натрію — 200,0 р.

Метабісульфіт калію — 20,0 р.

Вода — до 1 л

Час обробки фотоплівки 10 хвилин при температурі + 20 °С

Кислий фіксаж

Тіосульфат натрію — 200,0 р.

Сульфіт натрію безводний — 20,0 р.

Оцтова кислота 98 % — 10 мл

Вода — до 1 л

Час обробки фотоплівки 10 хвилин при температурі + 20 °С

Дубящий фіксаж

Дубильні фиксажи поряд з розчиненням галогеніду срібла підвищують міцність желатинових фотографічних шарів, зменшують набухання желатин і покращують сушку. В основному В ролі дубящего речовини в розчинах виступають алюмокалиевые або хромокалиевые галун, рідше — розчини формальдегіду. Дубильні фиксажи знайшли застосування при підвищеній температурі навколишнього середовища, коли не було можливості контролювати температуру розчинів (так звані «тропічні фиксажи»).

Дубящий фіксаж

Тіосульфат натрію — 200,0 р.

Сульфіт натрію безводний — 12,0 р.

Алюмокалиевые галун — 12 р.

Вода — до 1 л

Час обробки фотоплівки 2 хвилини при температурі + 30 °С

Фіксуючі проявники

Відомі рецептури проявителей, до складу яких входить тіосульфат натрію.

Фіксуючі проявники застосовувалися з метою скорочення загального часу обробки фотоплівки, а також у вигляді гелю в комплектах одноступеневого процесу (фотоапарати фірми Polaroid, «Момент», «Фотон»).

Фіксуючий проявник для фотоплівок «Фото-32», «Фото-65»

Метол — 5,0 р.

Сульфіт натрію безводний — 40,0 р.

Гідрохінон — 6,0 р.

Карбонат калію — 40,0 р.

Бромід калію — 3,0 р.

Тіосульфат натрію — 50,0 р.

Вода — до 1 л

Час прояву на дві хвилини більше, ніж зазначено на упаковці фотоплівки при температурі + 20 °С
 

Промивання після фіксування

Після фіксування фотоплівка і фотопапір потребують ретельної промивки, оскільки залишки тіосульфату натрію при зберіганні розкладаються з виділенням сірки та з часом здатні зіпсувати зображення. Якщо планується тривале зберігання оброблених фотоматеріалів, то рекомендується користуватися стоп-ванною (розчином гідрокарбонату або карбонату натрію) або застосовувати розчини речовин, що руйнують тіосульфат (пероксид водню з аміаком).

 

Нейтралізація хлорованої води

Він використовується для дехлорування водопровідної води, включаючи зниження рівня хлору для використання в акваріумах, плавальних басейнах спа (наприклад, після суперхлорирования), а також на водоочисних спорудах для обробки відстояною промивної води перед скидом в річки. Реакція відновлення аналогічна реакції відновлення йоду.

При тестуванні pH відбілюючих речовин тіосульфат натрію нейтралізує ефект відбілювання, усуває колір, і дозволяє перевіряти pH відбілюючих розчинів з допомогою рідких індикаторів. Розчини тіосульфату натрію зазвичай використовуються в хімічних лабораторіях як запобіжні заходи при роботі з бромом і для безпечної утилізації брому, йоду або інших сильних окислювачів.
 

Усунення йоду з тканин

Почнемо з йоду. З плямами від цієї речовини успішно бореться тіосульфат натрію, він же натрій серноватистокислый, він же гіпосульфіт натрію.

Для отримання результату потрібно досить 30% розчину тіосульфату натрію. При контакті з йодом відбувається наступна реакція:

2Na2S2O3 + I2 – Na2S4O6 + 2NaI

Утворюються тетратионат натрію і йодид натрію – безбарвні речовини, які легко видаляються водою з будь-якої поверхні.

Вилучення срібла і золота з руд

Одним з перспективних розчинників благородних металів є малотоксичний розчин тіосульфату натрію. Тіосульфати – це сполуки, що містять групи (S2O3)2-,які є структурним аналогом сульфату, де один атом кисню заміщений атомом сірки. Унікальна хімія іона тіосульфату, який має структуру [S–SO3)2-], визначається сульфидоподобным атомом сірки, надає йому відновні властивості, сильну здатність до комплексоутворення, а також здатність утворювати сульфіди.

Золото з тіосульфат-іоном утворює досить міцний комплекс складу [Au(S2O3)2]-3,енергія Гіббса утворення якого становить -1024.9 кДж/моль і не розкладається з виділенням сірки навіть при підкисленні. Константа нестійкості цього комплексу становить 4·10-30, тому стандартний потенціал окиснення золота в присутності іонів SO3S2-знижується до +0.15, та окислення золота киснем з переходом у розчин стає термодинамічно можливим [2].

В останні роки інтерес до тиосульфату, як альтернативного розчинника золота, помітно активізувався. Виконано значний обсяг теоретичних і технологічних досліджень[3,4].

Процес розчинення золота в тиосульфате в присутності кисню протікає по реакції,аналогічної цианистому процесу:

4Au + 8Na2S2O3 + O2 + H2O = 4Na3[Au(S2O3)2] + 4NaOH

Термодинамічна ймовірність наведеної реакції досить велика (ΔGº = – 96.5 кДж/моль) і зростає з підвищенням температури [3].

Стійкість золото-тиосульфатного комплексу (Кн = 4·10-30) близька до стійкості золотоцианистого комплексу, комплекс не окислюється і не розкладається у кислому середовищі. Однак практична реалізація тиосульфатной технології стикається з кінетичними перешкодами. При нормальній температурі процес протікає в кінетичній області, при величині енергії активації 53.6

кДж/моль, а швидкість переходу металів на розчини з концентрацією 0.5 М Na2S2O3 становить 0.045 – 0.050 мг/см·год, що приблизно в 30 разів нижча швидкості ціаністого процесу.

Особливу роль у тиосульфатном процесі відіграє температурний фактор. Помітне підвищення швидкості розчинення золота починається при температурі вище 500С [5,6] і при температурі понад 900С швидкість розчинення становить близько 4.6 мг/см·год, що в 3 рази вище швидкості ціаністого процесу.
 

Йодометрия

В аналітичній хімії найбільш поширене застосування відбувається тому, що тіосульфат-аніон стехіометрично реагує з йодом у водному розчині, відновлюючи його до йодиду, коли тіосульфат окислюється до тетратионата.

Це конкретне використання може бути налаштоване для вимірювання вмісту кисню у воді за допомогою довгої серії реакцій у тесті Вінклера для розчиненого кисню. Він також використовується для оцінки об'ємної концентрацій певних сполук у розчині (наприклад, перекису водню) і для оцінки вмісту хлору в комерційному обесцвечивающем порошку і води.