Asam tiosulfat

Asam tiosulfat[1]
Rumus struktur
Model bola-dan-pasak
Nama
Nama IUPAC
asam-O sulfurotioat[3]
Nama IUPAC (sistematis)
dihidroksidooksidosulfidosulfur[3]
Nama lain
asam tiosulfat
asam-O, O sulfurotioat[2]
Penanda
Model 3D (JSmol)
3DMet {{{3DMet}}}
ChEBI
ChemSpider
Nomor EC
Nomor RTECS {{{value}}}
  • InChI=1S/H2O3S2/c1-5(2,3)4/h(H2,1,2,3,4) YaY
    Key: DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-N YaY
  • InChI=1/H2O3S2/c1-5(2,3)4/h(H2,1,2,3,4)
  • O=S(=S)(O)O
Sifat[1][4]
H2S2O3
Massa molar 114.14 g/mol
Titik lebur terdekomposisi di bawah 0 °C
terdekomposisi
Keasaman (pKa) 0.6, 1.74
Basa konjugat Tiosulfat
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
N verifikasi (apa ini YaYN ?)
Referensi

Asam tiosulfat adalah suatu asam okso dari belerang. Asam ini merupakan asam kuat dengan pK1 = 0,6 dan pK2 = 1,74[4] dan dapat diperoleh hanya pada suhu rendah sebagai suatu cairan tak berwarna dan berminyak.[5]

Asam ini tidak dapat dibuat dengan mereaksikan asam dengan larutan garam tiosulfat karena asam tiosulfat yang dihasilkan mudah terurai dalam air. Produk dekomposisinya dapat termasuk belerang, belerang dioksida, hidrogen sulfida, polisulfana, asam sulfat dan politionat, tergantung pada kondisi reaksinya.[6]

Isomer

Asam tiosulfat belum pernah dikarakterisasi secara spektroskopi sebagai suatu senyawa murni, meskipun kerap disebut dalam banyak literatur kimia anorganik.[5][6][7][8] Senyawa ini belum pernah diamati secara langsung dengan metode spektroskopi dan karenanya, tidak ada data eksperimen yang diketahui bagi struktur asam ini. Sejauh ini, terdapat utamanya dua kemungkinan tautomer asam tiosulfat: tautomer 1 (SH)(OH) dan tautomer 2 (OH)(OH) (disebut pula sebagai isomer asam-S dan asam-O berturut-turut).

Galeri gambar
Isomer asam-S
1
Isomer asam-O
2

Isomer asam-S (1) diyakini lebih stabil dibandingkan isomer asam-O (2) berdasarkan kalkulasi Hartree-Fock/ab initio dengan basis set 6-311 G** dan perbaikan MP2 hingga MP4.[9] Kalkulasi teoritis yang dilaporkan oleh Miaskiewicz & Steudel (1992) menunjukkan bahwa tautomer 1 lebih stabil dengan energi permukaan sebesar 41 kJ/mol dan karenanya lebih lambat terdekomposisi dibandingkan tautomer 2.[10][11]

Bentuk isomerik lainnya, aduk hidrogen sulfida dan belerang trioksida berbentuk kristal putih, H2S·SO3, dapat pula disiapkan pada suhu rendah.[6]

Struktur

Asam tiosulfat memiliki struktur molekul yang terdiri dari dua atom belerang yang tak ekivalen.[12]

Atom belerang pusat serupa dengan atom belerang pada ion sulfat (SO3−4). Belerang periferal serupa dengan belerang yang terdapat pada hidrogen sulfida (H2S). Apabila struktur analog tersebut digunakan untuk menentukan bilangan oksidasi dari masing-masing atom belerang pada asam tiosulfat, maka atom belerang pusat memiliki bilangan oksidasi +6 dan belerang periferal memiliki bilangan oksidasi -2. Rerata dari kedua bilangan oksidasi tersebut adalah +2, yang merupakan bilangan yang akan diperoleh dari aturan standar penentuan bilangan oksidasi.

Reaksi karakteristik dari senyawa dengan gugus H—S— (gugus merkapto) adalah oksidasinya menjadi disulfida. Belerang periferal juga berperan sebagai gugus merkapto dalam kemampuannya untuk berkoordinasi dengan ion logam transisi dan ion logam berat. Atom belerang cenderung berkoordinasi dengan ion besar yang bervalensi rendah.[12]

Preparasi

Metode anhidrat untuk menghasilkan asam ini dikembangkan oleh Carol Schmidt:[6][13]

H2S + SO3 → H2S2O3·n Et2O (dalam dietil eter pada −78 °C)
Na2S2O3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2S2O3·2Et2O (dalam dietil eter pada −78 °C)
HSO3Cl + H2S → HCl + H2S2O3 (suhu rendah)

Dalam ketiadaan air, SO3 dan H2S membentuk suatu aduk Lewis berbentuk kristal putih, SO3·H2S. Senyawa ini merupakan isomer dari asam tiosulfat, dan mudah terdisosiasi menjadi komponen penyusunnya, SO3 dan H2S. Dalam medium anhidrat, dieterat (H2S2O3·2Et2O) juga tidak stabil, dan terdekomposisi bahkan di bawah suhu 0 °C, menghasilkan hidrogen sulfida dan belerang trioksida. Dalam kehadiran air, produk awal ini bereaksi lebih lanjut untuk menghasilkan asam sulfit dan belerang.[5]

H2S + SO3 → H2S2O3 → H2SO3 + ⅛S8

Karenanya, jika larutan tiosulfat berair diasamkan, maka larutan akan bening dalam waktu singkat, sebelum koloid belerang mengalami pengendapan.[14]

Upaya untuk mensintesis asam tiosulfat murni, X2S2O3 (X = H, D) telah dilakukan oleh Hopfinger et al. (2018) dengan mereaksikan natrium tiosulfat kering dalam hidrogen fluorida anhidrat sebagai agen protonasi serta pelarut, pada suhu −60 °C melalui reaksi:[13][15]

Na2S2O3 + 2HF → H2S2O3 + 2NaF

Asam tiosulfat yang dihasilkan dikarakterisasi dengan spektroskopi inframerah dan Raman dalam fasa padat serta oleh spektroskopi NMR dalam larutan SO2. Hasilnya menunjukkan bahwa asam tiosulfat yang disintesis hadir sebagai tautomer (SH)(OH) seperti yang diprediksi oleh Miaskiewicz & Steudel. Data vibrasi ini didukung oleh kalkulasi kimia kuantum pada tingkat RPBE1PBE/6-311G(3df,3pd).[16]

Lihat pula

Referensi

  1. ^ a b Macintyre, Jane Elizabeth titys, ed. (1992), Dictionary of Inorganic Compounds, Chapman & Hall, hlm. 3362, ISBN 0-412-30120-2 
  2. ^ ACD Chemsketch Name Free
  3. ^ a b International Union of Pure and Applied Chemistry (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): RSC–IUPAC. ISBN 0-85404-438-8. p. 139. Electronic version.
  4. ^ a b Page, F. M. (1953), "The dissociation constants of thiosulphuric acid", J. Chem. Soc.: 1719–24, doi:10.1039/JR9530001719 
  5. ^ a b c Holleman, A. F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (2001). Inorganic Chemistry (dalam bahasa Inggris). Academic Press. hlm. 554. ISBN 978-0-12352-651-9. 
  6. ^ a b c d Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. hlm. 846–48. ISBN 0-08-022057-6. .
  7. ^ Cotton, F. A.; Wilkinson, G. (1985). Anorganische Chemie (dalam bahasa Jerman). 4. Weinheim: VCH. hlm. 543. ISBN 978-0-47117-539-1. 
  8. ^ Massey, A. G. (1990). Main Group Chemistry (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-2). New York: Horwood. hlm. 332. ISBN 978-0-47149-039-5. 
  9. ^ Miaskiewicz, Karol; Steudel, Ralf (1992), "The Structures of Thiosulfuric Acid H2S2O3 and Its Monoanion HS2O3−", Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 31 (1): 58–59, doi:10.1002/anie.199200581 
  10. ^ Steudel, R.; Steudel, Y. (2009). "Microsolvation of Thiosulfuric Acid and Its Tautomeric Anions [HSSO3]− and [SSO2(OH)]− Studied by B3LYP-PCM and G3X(MP2) Calculations". J. Chem. Phys. A (dalam bahasa Inggris). 113 (36): 9920–9933. doi:10.1021/jp905264c. 
  11. ^ Steudel, R.; Prenzel, A. (1989). "Raman Spectroscopic Discovery of the Hydrogenthiosulphate Anion,HSSO−, in Solid NH4HS203" (PDF). Z. Naturforsch. 44b (12): 1499–1502. doi:10.1515/znb-1989-1205. 
  12. ^ a b Shakhashiri, Bassam Z. (1989). Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry (dalam bahasa Inggris). 3. University of Wisconsin Press. hlm. 10. ISBN 978-0-29911-950-8. 
  13. ^ a b Schmidt, Max (1957), "Über Säuren des Schwefels. I. Zur Kenntnis der wasserfreien Thioschwefelsäure", Z. Anorg. Allg. Chem., 289: 141–57, doi:10.1002/zaac.19572890113 
  14. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (2001). Inorganic Chemistry (dalam bahasa Inggris). Academic Press. hlm. 514. ISBN 978-0-12352-651-9. 
  15. ^ Schmidt, Max; Wieber, Marcus (1963), "Über Säuren des Schwefels. XXIX. Präparative Darstellung von Thioschwefelsäure und Bestimmung ihrer Zerfallsgeschwindigkeit in wäßriger Lösung", Z. Anorg. Allg. Chem., 326 (3-4): 174–81, doi:10.1002/zaac.19633260307 
  16. ^ Hopfinger, Mathias; Zischka, Florian; Seifert, Mathias; Kornath, Andreas J. (2018). "Preparation and Characterization of Pure Thiosulfuric Acid". Z. Anorg. Allg. Chem. (dalam bahasa Inggris). 644 (12-13): 574–579. doi:10.1002/zaac.201800105.