Perossidisolfato: proprietà, sintesi, reazioni

Il perossidisolfato o persolfato è un anione poliatomico derivante dall’acido perossidisolforico ed ha formula S₂O₈^2-.

Nella struttura del perossidisolfato  è presente un legame perossidico a ponte tra i due atomi di zolfo che presentano quindi rispettivamente numero di ossidazione +6.

Proprietà

I suoi principali sali sono quelli di ammonio, sodio e potassio che si presentano come solidi cristallini di colore bianco.

È un energico ossidante e il potenziale relativo alla semireazione:

S₂O₈^2- + 2 e^– → 2 SO₄^2-

è pari a 2.0 V. Si noti che gli atomi di ossigeno del legame perossidico passano da numero di ossidazione -1 a -2.

Questo elevato potenziale di riduzione rende il persolfato un agente ideale nell’ossidazione chimica in situ e quindi usato per la bonifica del suolo e delle acque sotterranee. Oltre all’ossidazione diretta i persolfati possono formare radicali che, a causa della loro reattività, tendono rapidamente ad ossidare altri composti

Sintesi del perossidisolfato

I perossidisolfati sono ottenuti per via elettrolitica da idrogenosolfato:
2 HSO₄^– → S₂O₈^2-+ H₂

Reagisce con i materiali combustibili e riducenti. Si decompone per riscaldamento. Questo produce fumi tossici e corrosivi inclusi gli ossidi di zolfo. Reagisce violentemente con i metalli in polvere e le basi forti.

Reazioni

Il   perossidisolfato dà reazioni di decomposizione i cui prodotti variano al variare del pH.

In soluzioni alcaline, neutre o in presenza di acidi diluiti si decompone secondo la reazione:
2 S₂O₈^2- → 4 HSO₄^– + O₂
H₂S₂O₈ + H₂O → H₂SO₅ + H₂SO₄

Dalla reazione di ottiene l’acido solforico e l’acido perossimonosolforico detto acido di Caro.

Reagisce con:

• metalli per dare i rispettivi solfati:
  Cu + S₂O₈^2- → CuSO₄ + SO₄^2-

• acqua in ambiente acido per dare idrogenosolfato e perossido di idrogeno:
  S₂O₈^2- + H₂O → 2 HSO₄^– + H₂O₂

Reazione di Landolt

La reazione di Landolt è una tipica reazione oscillante spesso utilizzata a scopo dimostrativo e per gli studi sulla cinetica di una reazione, in cui si usa il perossidisolfato di sodio, di potassio o di ammonio. Nella reazione scoperta dal chimico svizzero Hans Heinrich Landolt nel 1886. Per realizzare la reazione sono mescolate due soluzioni incolori che, dopo un certo  tempo, si ottiene improvvisamente una colorazione bluastra.

A una soluzione di acido solforico e perossido di idrogeno vengono aggiunti tiosolfato di sodio, ioduro di potassio e amido. Avvengo due reazioni di cui una lenta, che è quella che determina la velocità della reazione, e una veloce.

Nella prima reazione che è una reazione di ossidoriduzione, si ottiene una molecola iodio:

H₂O₂ + 2I⁻ + 2H⁺ → I₂ + 2H₂O
L’ossigeno passa da numero di ossidazione -1 a -2 mentre lo iodio passa da numero di ossidazione -1 a 0.

La seconda reazione, più rapida, si verifica la conversione dello iodio a  ioduro grazie al tiosolfato:

2S₂O₃²⁻ + I₂ → S₄O₆²⁻ + 2I⁻

Si usa  il perossidisolfato di sodio per ossidare gli ioni ioduro a  iodio:
2 I⁻ + S₂O₈²⁻ → I₂ + 2 SO₄²⁻

Lo iodio reagisce con S₂O₃²⁻per dare nuovamente ioduro:
I₂ + 2 S₂O₃²⁻ → 2 I⁻ + S₄O₆²⁻

Una volta che tutto il tiosolfato si è consumato, lo iodio potrà formare un complesso con l’amido.

Usi

Il perossidisolfato è un componente chiave in molti processi per la sintesi di polimeri in cui è utilizzato quale iniziatore nella polimerizzazione del lattice e della gomma sintetica. Nell’industria elettronica i persolfati sono usati nella produzione di circuiti stampati.

Sono usati quali mordenti per nichel, titanio e leghe di zinco, per pulire e alluminio, ottone, rame e molte altre.

L’industria cosmetica ha sviluppato formulazioni che utilizzano persolfati per migliorare lo sbiancamento dei capelli.
Per le loro proprietà ossidanti sono usati nella preparazione di aldeidi, chetoni, acidi carbossilici e chinoni.