Бисульфит натрия¶

Бисульфит натрия (гидросульфит натрия, кислый сернистокислый натрий) — неорганическое соединение, натриевая кислая соль сернистой кислоты с химической формулой NaHSO₃. В твёрдом виде обычно представляет собой белый или желтоватый кристаллический порошок с резким запахом сернистого газа. Широко применяется в пищевой промышленности в качестве консерванта (добавка E222), а также в химической, текстильной и целлюлозно-бумажной отраслях как восстановитель, отбеливатель и антиоксидант.

¶Физические и химические свойства

Бисульфит натрия представляет собой бесцветные или слегка желтоватые кристаллы моноклинной сингонии. Плотность кристаллической формы составляет около 1,48 г/см³. Температура плавления — около 150 °C, однако при нагревании выше 60 °C соединение начинает разлагаться с выделением диоксида серы (SO₂). Хорошо растворим в воде (до 42 г/100 мл при 20 °C), растворимость в этаноле ограничена. Водные растворы имеют кислую реакцию (pH 1 % раствора около 4,0–4,5).

В водном растворе бисульфит натрия находится в равновесии с сульфит-ионами и сернистой кислотой: NaHSO₃ ⇌ Na⁺ + HSO₃⁻ HSO₃⁻ ⇌ H⁺ + SO₃²⁻

При контакте с сильными окислителями (например, хлором, перманганатом калия) бисульфит натрия окисляется до сульфата натрия. С кислотами реагирует с выделением сернистого газа. При нагревании в щелочной среде переходит в сульфит натрия (Na₂SO₃) и тиосульфат натрия (Na₂S₂O₃).

¶Получение

Бисульфит натрия получают промышленным способом путём пропускания диоксида серы через водный раствор карбоната натрия (соды) или гидроксида натрия. Реакция протекает в две стадии:

1. Na₂CO₃ + SO₂ + H₂O → Na₂SO₃ + CO₂ + H₂O
2. Na₂SO₃ + SO₂ + H₂O → 2 NaHSO₃

Второй этап ведётся до достижения кислой среды. Полученный раствор упаривают, и бисульфит натрия выкристаллизовывают. Также возможен синтез взаимодействием сернистой кислоты с гидроксидом натрия.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

В пищевой промышленности бисульфит натрия зарегистрирован как пищевая добавка E222. Используется в качестве консерванта, антиоксиданта и отбеливателя. Основные области применения:

• Виноделие и пивоварение — добавка подавляет рост диких дрожжей и бактерий, предотвращает окисление вина, стабилизирует цвет. В пивоварении применяется для обработки солода.
• Сушёные фрукты и овощи — предотвращает потемнение (например, в кураге, изюме, сушёных яблоках) за счёт ингибирования ферментативного окисления.
• Мясные и рыбные продукты — для сохранения цвета и предотвращения развития микроорганизмов.
• Соки и напитки — как консервант и антиоксидант.

Допустимая суточная доза (ДСП) для E222 установлена на уровне 0,7 мг/кг массы тела (в пересчёте на диоксид серы). В ряде стран (например, в странах Евросоюза, США) применение сульфитов, включая бисульфит натрия, ограничено в продуктах, предназначенных для детей, а также в сыром мясе и свежих овощах.

¶Химическая промышленность

Бисульфит натрия используется как восстановитель в различных химических реакциях. Применяется для удаления остаточного хлора после отбеливания, для нейтрализации окислителей, а также в производстве других сернистых соединений (например, тиосульфата натрия). В аналитической химии — как реагент для осаждения альдегидов и кетонов (образует бисульфитные производные).

¶Целлюлозно-бумажная промышленность

В производстве бумаги и целлюлозы бисульфит натрия используется в процессе делигнификации (удаления лигнина) при варке целлюлозы. Он входит в состав бисульфитных варочных растворов, которые позволяют получать целлюлозу с высоким выходом и хорошими механическими свойствами.

¶Текстильная промышленность

Применяется для отбеливания натуральных и синтетических волокон, а также для удаления остатков перекиси водорода после отбеливания. Используется в крашении как восстановитель для некоторых красителей.

¶Водоподготовка

Бисульфит натрия добавляют в воду для связывания остаточного хлора и других окислителей, что необходимо, например, в системах обратного осмоса для защиты мембран от окислительного разрушения.

¶Безопасность и токсикология

Бисульфит натрия относится к веществам 3-го класса опасности (умеренно опасные вещества) по ГОСТ 12.1.007-76. При попадании на кожу и слизистые оболочки вызывает раздражение. Вдыхание пыли или аэрозоля может привести к кашлю, одышке, спазму бронхов, особенно у лиц, страдающих астмой. У некоторых людей (примерно 1–5 % населения, по разным оценкам) наблюдается повышенная чувствительность к сульфитам, проявляющаяся в виде аллергических реакций, включая крапивницу, отёк Квинке и анафилактический шок. В связи с этим в ряде стран (США, ЕС, Россия) требуется обязательное указание содержания сульфитов на этикетках пищевых продуктов, если их концентрация превышает 10 мг/кг.

При работе с бисульфитом натрия необходимо использовать средства индивидуальной защиты: респиратор, защитные очки, резиновые перчатки. Хранить вещество следует в герметично закрытой таре, в сухом, хорошо проветриваемом помещении, отдельно от сильных окислителей и кислот.

¶Воздействие на окружающую среду

При попадании в водные объекты бисульфит натрия может окисляться до сульфатов, которые не представляют значительной опасности для водной среды. Однако в высоких концентрациях он способен вызывать снижение pH воды и выделение сернистого газа, что токсично для рыб и других гидробионтов. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воде водоёмов рыбохозяйственного назначения составляет 0,1 мг/л (в пересчёте на SO₂). В атмосферном воздухе ПДК для сернистого газа, образующегося при разложении бисульфита, составляет 0,5 мг/м³ (максимальная разовая) и 0,05 мг/м³ (среднесуточная).

¶Интересные факты

• Бисульфит натрия является одним из основных компонентов так называемых «сульфитных» растворов, используемых в фотографии для фиксации изображения.
• В медицине бисульфит натрия применяется в качестве вспомогательного вещества в некоторых лекарственных формах (например, в растворах для инъекций) для предотвращения окисления активных компонентов.
• В XIX веке бисульфит натрия использовался в качестве антисептика при консервировании мяса и рыбы, однако из-за высокой токсичности и риска аллергических реакций его применение в этой сфере было ограничено.

¶Источники

• Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1988–1998.
• ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
• СанПиН 2.3.2.1293-03. Гигиенические требования по применению пищевых добавок.
• Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ. — М.: Химия, 2000.
• Справочник по пищевым добавкам / под ред. А. П. Нечаева. — М.: Колос, 2005.