Dióxido de enxofre

Dióxido de enxofre
Dióxido de enxofre-2D.svgSulphur-dioxide-3D-vdW.png
Enxofre-dióxido-ressonância-2D.png
Estrutura do dióxido de enxofre.
Identificação
Nome IUPAC dióxido de enxofre
Sinônimos


dióxido de enxofre , dióxido de enxofre,
óxido de enxofre

N o CAS 7446-09-5
N o ECHA 100.028.359
N o EC 231-195-2
N o RTECS WS4550000
PubChem 1119
ChEBI 18422
N o E E220
FEMA 3039
SORRISOS O = S = O
PubChem , vista 3D
InChI InChI: visualização 3D
InChI = 1 / O2S / c1-3-2
InChIKey:
RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYAT
Padrão. InChI: visualização 3D
InChI = 1S / O2S / c1-3-2
Padrão InChIKey:
RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N
Aparência gás incolor ou gás liquefeito comprimido, com odor pungente
Propriedades quimicas
Fórmula bruta O 2 SS O 2
Massa molar 64,064 ± 0,006  g / mol
O 49,95%, S 50,05%,
Momento dipolar 1,63305  D
Diâmetro molecular 0,382  nm
Propriedades físicas
Fusão T ° -75,5  ° C
T ° fervendo −10  ° C
Solubilidade em água a 25  ° C  : 85  ml · l -1
Parâmetro de solubilidade δ 12,3  J 1/2 · cm -3/2 ( 25  ° C )
Massa volumica 1,354  g · cm -3 a -30  ° C
1,434  g · cm -3 a° C
1,25  g · ml -1 a 25  ° C
2,26 a 21  ° C em relação ao ar

equação:
Densidade do líquido em kmol · m -3 e temperatura em Kelvin, de 197,67 a 430,75 K.
Valores calculados:
1,36643 g · cm -3 a 25 ° C.

T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 )
197,67 -75,48 25.298 1.62072
213,21 -59,94 24,73738 1,5848
220,98 -52,17 24,45137 1.56648
228,75 -44,4 24,16118 1,54789
236,52 -36,63 23,86653 1,52901
244,29 -28,86 23.56714 1,50983
252,06 -21,09 23,26267 1.49032
259,82 -13,33 22,95277 1,47047
267,59 -5,56 22,63702 1.45024
275,36 2,21 22,31497 1,42961
283,13 9,98 21,9861 1,40854
290,9 17,75 21,64982 1.387
298,67 25,52 21,30545 1,36493
306,44 33,29 20,9522 1,3423
314,21 41,06 20.58916 1,31904
T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 )
321,98 48,83 20,21524 1,29509
329,75 56,6 19.82916 1.27036
337,52 64,37 19.42937 1.24474
345,29 72,14 19.01396 1.21813
353,06 79,91 18.58057 1.19036
360,83 87,68 18,12619 1,16125
368,6 95,45 17,64688 1.13055
376,36 103,21 17,13739 1.09791
384,13 110,98 16.59034 1.06286
391,9 118,75 15.99495 1.02472
399,67 126,52 15.33426 0,98239
407,44 134,29 14.57891 0,934
415,21 142,06 13,66939 0,87573
422,98 149,83 12,44258 0,79713
430,75 157,6 8.150 0,52213

Gráfico P = f (T)

Temperatura de autoignição não inflamável
Ponto de inflamação não inflamável
Limites explosivos no ar não explosivo
Pressão de vapor de saturação -10  ° C  : 1,013  bar
20  ° C  : 3,3  bar
40  ° C  : 4,4  bar

equação:
Pressão em pascais e temperatura em Kelvins, de 197,67 a 430,75 K.
Valores calculados:
400.148,62 Pa a 25 ° C.

T (K) T (° C) P (Pa)
197,67 -75,48 1674,3
213,21 -59,94 5.731,51
220,98 -52,17 9.869,04
228,75 -44,4 16.308,09
236,52 -36,63 25 970,84
244,29 -28,86 40.005,5
252,06 -21,09 59.800,09
259,82 -13,33 86.988,29
267,59 -5,56 123.447,18
275,36 2,21 171.286,95
283,13 9,98 232.833,47
290,9 17,75 310.604,88
298,67 25,52 407.283,9
306,44 33,29 525.687,53
314,21 41,06 668.736,02
T (K) T (° C) P (Pa)
321,98 48,83 839 422,91
329,75 56,6 1.040.787,81
337,52 64,37 1.275.893,43
345,29 72,14 1.547.808,19
353,06 79,91 1 859 595,31
360,83 87,68 2.214.309,48
368,6 95,45 2.615.001,51
376,36 103,21 3.064.731,62
384,13 110,98 3.566.591,67
391,9 118,75 4.123.736,59
399,67 126,52 4.739.425,44
407,44 134,29 5.417.072,27
415,21 142,06 6.160.307,3
422,98 149,83 6.973.048,97
430,75 157,6 7 859 600
P = f (T)
Ponto crítico 78,9  bar , 157,45  ° C
Velocidade do som 213  m · s -1 (° C , 1  atm )
Termoquímica
S 0 gás, 1 bar 248,21 J / mol K
Δ f H 0 gás -296,84  kJ · mol -1
Δ vap H ° 24,94  kJ · mol -1 ( 1  atm , -10,05  ° C );

22,92  kJ · mol -1 ( 1  atm , 25  ° C )

C p

equação:
Capacidade térmica do líquido em J · kmol -1 · K -1 e temperatura em Kelvin, de 197,67 a 350 K.
Valores calculados:
87,456 J · mol -1 · K -1 a 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C p
C p
197,67 -75,48 86 880 1.356
207 -66,15 86 932 1.357
212 -61,15 86.961 1.357
217 -56,15 86 990 1.358
223 -50,15 87.024 1.358
228 -45,15 87.053 1.359
233 -40,15 87 081 1.359
238 -35,15 87 110 1360
243 -30,15 87.139 1360
248 -25,15 87 168 1.361
253 -20,15 87.196 1.361
258 -15,15 87 225 1.362
263 -10,15 87 254 1.362
268 -5,15 87 282 1.362
273 -0,15 87 311 1.363
T
(K)
T
(° C)
C p
C p
278 4,85 87.340 1.363
283 9,85 87 369 1.364
289 15,85 87.403 1.364
294 20,85 87 432 1.365
299 25,85 87.461 1.365
304 30,85 87.489 1.366
309 35,85 87.518 1.366
314 40,85 87 547 1.367
319 45,85 87.575 1.367
324 50,85 87 604 1.367
329 55,85 87 633 1.368
334 60,85 87 662 1.368
339 65,85 87 690 1.369
344 70,85 87 719 1.369
350 76,85 87.750 1370

P = f (T)

Propriedades eletrônicas
1 energia de re ionização 12,349  ± 0,001  eV (gás)
Propriedades ópticas
Índice de refração 1.357
Precauções
SGH
SGH04: Gases sob pressãoSGH05: CorrosivoSGH06: Tóxico
Perigo H314, H331, H314  : Provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves
H331  : Tóxico por inalação
WHMIS
A: Gás comprimidoD1A: Material muito tóxico com efeitos imediatos sériosE: Material corrosivo
A, D1A, E, A  : Pressão
absoluta de vapor de gás comprimido a 50  ° C = 900  kPa
D1A  : Material muito tóxico com efeitos imediatos graves
Transporte de mercadorias perigosas: classe 2.3
E  : Material corrosivo
Transporte de mercadorias perigosas: classe 8

Divulgação a 1,0% de acordo com a divulgação do ingrediente Lista
NFPA 704

Símbolo NFPA 704

0 3 0
Transporte
268
   1079   
Código Kemler:
268  : gás venenoso e corrosivo
Número ONU  :
1079  : DIÓXIDO DE ENXOFRE
Classe:
2.3
Rótulos: 2.3  : Gases tóxicos (corresponde a grupos designados por T maiúsculo, ou seja, T, TF, TC, TO, TFC e TOC). 8  : Substâncias corrosivas
Pictograma ADR 2.3

ADR 8.svg

Classificação IARC
Grupo 3: inclassificável quanto à sua carcinogenicidade para humanos
Inalação Muito tóxico, morto, produz ácido sulfuroso nos pulmões.
Pele Perigoso, corrosivo, formação de ácido em contato com superfícies molhadas.
Olhos Perigoso, corrosivo, formação de ácido em contato com superfícies molhadas.
Ingestão Toxicidade relativamente baixa, efeitos de longo prazo desconhecidos.
Ecotoxicologia
CL 50 3000  ppm por 30  min (mouse, inalação)
Limiar de odor baixo: 0,33  ppm
alto: 5  ppm
Unidades de SI e STP, salvo indicação em contrário.

O dióxido de enxofre , anteriormente também conhecido como dióxido de enxofre , é um composto químico de fórmula SO 2. É um gás incolor, denso e tóxico, cuja inalação é altamente irritante. É liberado na atmosfera terrestre por vulcões e por diversos processos industriais , bem como pela combustão de certos carvões , óleos e gases naturais não dessulfurados . A oxidação do dióxido de enxofre, geralmente na presença de catalisadores como o dióxido de nitrogênio NO 2, leva a trióxido de enxofre SO 3e ácido sulfúrico H 2 SO 4, daí a formação de chuva ácida . Isso resulta em inflamação do sistema respiratório.

O dióxido de enxofre é usado como desinfetante , anti-séptico , antibacteriano , gás refrigerante , alvejante, gás catalisador para núcleos de fundição no processo Ashland e como conservante para produtos alimentícios , especialmente para frutas secas , na produção de bebidas alcoólicas e na fabricação de vinho .

Estrutura da molécula

SO 2é uma molécula curvada na qual o átomo de enxofre está no estado de oxidação +4. Do ponto de vista da teoria molecular orbital , a maioria dos electrões de valência estão envolvidos numa S = O laço .

O comprimento das ligações S = O de SO 2é 143,1  µm , menor do que esta ligação em monóxido de enxofre SO ( 148,1  µm ).

Por analogia, O - O bônus em ozono O 3( 127,8  pm ) são mais longos do que em oxigênio O 2( 120,7  µm ).

Da mesma forma, a energia de ligação média é maior em SO 2( 548  kJ  mol −1 ) do que em SO ( 524  kJ mol −1 ), embora seja menor em O 3( 297  kJ mol −1 ) do que em O 2( 490  kJ mol −1 ).

Essas considerações levaram os químicos a concluir que as ligações S = O do dióxido de enxofre têm uma ordem de ligação pelo menos igual a 2, ao contrário das ligações OO do ozônio, que são da ordem de 1,5.

Produção

O dióxido de enxofre pode ser preparado:

S+ O 2→ SO 2,2 H 2 S (g)+ 3 O 2 (g)→ 2 H 2 O (g)+ 2 SO 2 (g),4 FeS 2 (s)+ 11 O 2 (g)→ 2 Fe 2 O 3 (s)+ 8 SO 2 (g), 2 ZnS (s)+ 3 O 2 (g) → 2 ZnO (s)+ 2 SO 2 (g), HgS (s)+ O 2 (g)Hg (g)+ SO 2 (g), 2 CaSO 4 (s)+ 2 SiO 2 (s)+ C (s)→ 2 CaSiO 3 (s)+ 2 SO 2 (g)+ CO 2 (g), Cu (s)+ 2 H 2 SO 4 (aq)CuSO 4 (aq)+ SO 2 (g)+ 2 H 2 O (l).

O dióxido de enxofre dissolvido na água é um ácido bifuncional e é dividido em três frações de acordo com os seguintes balanços:

H 2 O + SO 2     H + + HSO 3 -   2H + + SO 3 2-  .

Essas frações dependem das constantes termodinâmicas e do pH do vinho.

Uma liberação de SO 2 também é obtidamisturando metabissulfito de sódio Na 2 S 2 O 5com ácido tartárico em água, um experimento oferecido por certos experimentos introdutórios de química.

Propriedades físicas

Pressão de vapor de saturação:

Temperatura -103,15  ° C -98,15  ° C -93,15  ° C -88,15  ° C -83,15  ° C -78,15  ° C -73,15  ° C -68,15  ° C -63,15  ° C
Pressão 0,1  kPa 0,2  kPa 0,3  kPa 0,5  kPa 0,8  kPa 1,3  kPa 2,0  kPa 3,0  kPa 4,4  kPa
Temperatura −58,15  ° C −53,15  ° C −48,15  ° C -43,15  ° C -38,15  ° C -33,15  ° C -28,15  ° C -23,15  ° C -18,15  ° C
Pressão 6,3  kPa 9,0  kPa 12,6  kPa 17,3  kPa 23,3  kPa 31,1  kPa 40,9  kPa 53,2  kPa 68,3  kPa
Temperatura -13,15  ° C -8,15  ° C -3,15  ° C 1,85  ° C 6,85  ° C 11,85  ° C 16,85  ° C 21,85  ° C 26,85  ° C
Pressão 86,7  kPa 109  kPa 136  kPa 168  kPa 205  kPa 249  kPa 300  kPa 359  kPa 426  kPa

Na industria

Na indústria, o dióxido de enxofre é usado principalmente para a produção de ácido sulfúrico . Este último tem inúmeras aplicações e é o produto químico mais amplamente utilizado sozinho ou em combinação com outras substâncias, como o cloreto de tionila SOCl 2. O dióxido de enxofre é obtido pela combustão de enxofre ou pirita e , em seguida, transformado em trióxido de enxofre (SO 3) muito puro por oxidação com ar, catalisada por pentóxido de platina ou vanádio . SO 3 assim obtido permite a fabricação direta de ácido sulfúrico altamente concentrado por hidratação simples.

A poluição do ar por dióxido de enxofre proveniente da indústria vem principalmente do consumo de combustíveis fósseis. Na verdade, o enxofre está naturalmente contido nesses combustíveis e sua combustão gera SO 2.. Também pode vir da indústria metalúrgica , dos processos de fabricação do ácido sulfúrico, da conversão da polpa de madeira em papel, da incineração do lixo e da produção de enxofre elementar.

A combustão do carvão é a fonte sintética mais importante e é responsável por cerca de 50% das emissões anuais globais. O do petróleo ainda representa 25 a 30%.

As liberações industriais de dióxido de enxofre podem ser reduzidas implementando processos de dessulfuração .

No ambiente

SO 2natural é produzido por vulcões .

O dióxido de enxofre desempenha um papel refrescante para o planeta, pois serve como núcleo de nucleação de aerossóis de albedo bastante elevado, ou seja, refletindo os raios solares sem absorvê-los, mas esse efeito não dura apenas alguns anos, onde o de CO 2 chegou ao século.

A última grande erupção do Pinatubo liberou até 5.000  t de SO 2no ar (17  Mt no total, a maior quantidade já medida por instrumentos modernos), que afetou a camada de ozônio e mudou o clima ao resfriar significativamente o planeta e alterar as chuvas por pelo menos dois anos. Deve-se notar, entretanto, que em 1986 as emissões antropogênicas dos Estados Unidos somente (17,1  Mt ) eram comparáveis ​​a esta emissão recorde do Pinatubo.

Os defensores da geoengenharia consideram o SO 2como um meio de travar o aquecimento global, para "condicionar" o planeta. Esse método foi abandonado porque também poderia ter consequências dramáticas. Na verdade, quando o dióxido de enxofre se combina com a água e o oxigênio atmosférico causando chuva ácida , que perturba ou até destrói ecossistemas frágeis. O dióxido de enxofre , junto com o dióxido de nitrogênio, é uma das principais causas da chuva ácida. Além disso, SO 2leva à acidificação dos oceanos, o que coloca em risco a existência de plânctons, animais com conchas calcárias e recifes de coral. No entanto, os plânctons produzem metade do oxigênio terrestre necessário para humanos e animais.

Poluente do ar

O dióxido de enxofre tem sido um dos principais poluentes da atmosfera desde o início da revolução industrial , devido às grandes quantidades de carvão, depois petróleo e gás queimados pelo homem, principalmente no hemisfério norte . Tem efeitos significativos na saúde pública .

Além disso, a concentração de dióxido de enxofre no ar degrada os ecossistemas: é um acidificante crônico das chuvas e a acidificação de solos e sedimentos promove a liberação de metais tóxicos (metais pesados, metalóides, radionuclídeos,  etc. ) bem como sua biodisponibilidade .

As emissões de dióxido de enxofre são (junto com os nitratos ) precursores da chuva ácida, mas também contribuem para a formação de aerossóis atmosféricos que modificam significativamente o clima. Em grande parte graças ao programa Acid Rain Program  (in) da Environmental Protection Agency , os Estados Unidos estiveram entre os maiores emissores registrando uma redução de 33% das emissões de 2002 a 1983. Essa melhora deveu-se principalmente à dessulfurização de gases de combustão, tecnologia que permite enxofre a ser recuperado dos gases de combustão de usinas de carvão e petróleo , em particular, reagindo com cal para formar sulfito de cálcio:

CaO + SO 2→ CaSO 3

Oxidação aeróbia de CaSO 3dá CaSO 4, anidrita .

A maior parte do gesso vendido na Europa agora vem da dessulfurização dos gases de combustão.

Em uma caldeira de leito fluidizado industrial, o enxofre pode ser removido do carvão no momento da combustão adicionando calcário como material no leito. Isto é referido como "combustão em leito fluidizado".

O enxofre também pode ser removido de certos combustíveis (petróleo, gás) antes mesmo da combustão, o que evita a formação de SO 2quando o combustível é queimado e protege as instalações dos efeitos corrosivos do enxofre. O processo Claus é usado em refinarias para produzir enxofre como subproduto . O processo Stretford também tem sido usado para remover o enxofre do combustível. Os processos baseados em uma reação redox baseada em óxidos de ferro podem finalmente ser usados, por exemplo, o processo “Lo-Cat”.

A utilização obrigatória de combustíveis sem enxofre para determinadas utilizações permitiu reduzir as quantidades emitidas para a atmosfera a partir da década de 1970, mas as isenções concedidas ao transporte marítimo e a certas indústrias explicam as emissões que continuam a ser elevadas. Também no início do XXI th  século, China e Índia, pela queima de grandes quantidades de carvão, permanecem grandes emissores de gases de enxofre. Certos aditivos de combustível (por exemplo, à base de carboxilato de cálcio e magnésio) podem ser usados ​​em motores marítimos para reduzir as emissões de dióxido de enxofre na atmosfera.

Em 2006 , a China era o maior poluidor de dióxido de enxofre do mundo, principalmente para produzir bens de consumo para uso em outros países (“emissões cinza”). Em 2005, as emissões chinesas foram estimadas em 23,1  Mt , quase comparáveis ​​às dos Estados Unidos em 1980, e estavam aumentando drasticamente (crescimento de mais de 27% em cinco anos de 2000 a 2005). Para sofrer menos com a precipitação ácida da China, o Japão decidiu em 2007 ajudá-lo a desenvolver energias limpas .

Na industria alimentícia

É amplamente utilizado na área de alimentos e agronegócios e é encontrado principalmente em:

Em vinificação

No vinho, o dióxido de enxofre está presente na forma livre hidratada: H 2 SO 3ou ácido sulfuroso , que combina 2/3 com os constituintes do vinho. Portanto, temos SO 2total = SO 2grátis + SO 2 combinado.

Parte da porção livre atua como protetor do vinho contra microrganismos que o deterioram. Esta porção é chamada de SO 2ativo ou SO 2molecular. SO 2pode estar na forma combinada com aldeídos (etanal), cetonas (ácido alfa-cetoglutárico) e certos açúcares para dar um composto estável. O corpo formado pela combinação entre o dióxido de enxofre e o etanal é o ácido aldeído-sulfuroso ou ácido etanolsulfônico, que é um ácido forte , de acordo com a seguinte reação:

CH 3 CHO + NaH SO 3 → CH 3 CHOH-O-SO 2 Na

Dependendo da dose, o dióxido de enxofre inibe ou interrompe o desenvolvimento de leveduras e bactérias , que podem ser utilizadas para a mutação de vinhos doces ou xaroposos, ou simplesmente para garantir a preservação do vinho. Durante a vinificação, a introdução do dióxido de enxofre permite selecionar as leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae que são mais resistentes ao dióxido de enxofre do que as leveduras de outros gêneros como Pichia anomala  (en) (syn. Hansenula ). Existem vários métodos analíticos para medir SO 2 em vinhos.

Saúde e regulamentação

O dióxido de enxofre ou E220 causaria um perigo para a saúde nos seguintes casos:

Durante sua ingestão, os órgãos que exibem as atividades de sulfito oxidase mais altas têm maior probabilidade de desintoxicar-lo pela urina. A persistência de derivados SO 2pode ser considerado por uma ingestão excessiva. Para o usuário, os sulfitos são nucleófilos muito poderosos que não causam nenhuma toxicidade aguda, mas podem causar alergias fortes ou graves. Ele destrói a vitamina B 1 (ou tiamina ) em torno de pH = 6, podendo causar irritação gástrica, a ser evitada em pacientes renais. Assim, a ADI estabelecida pela OMS é de 0,7  mg kg −1 de peso corporal por dia.

Na maioria dos casos, os sintomas aparecem poucos minutos após a ingestão de alimentos contendo sulfitos. Poluição do ar por SO 2também desempenharia um papel no aparecimento dessas reações de intolerância. Além disso, as pessoas com asma são muito mais sensíveis do que a média das pessoas.

Regulamentos europeus agora produtores obrigam a indicar "Contém sulfitos" se está numa concentração de mais de 100  mg L -1 . No Canadá, o SAQ limita a concentração a 50  ppm de dióxido de enxofre no estado livre e 300  ppm de dióxido de enxofre no estado combinado.

No contexto atual, onde o respeito ao meio ambiente e os alimentos orgânicos são cada vez mais defendidos, os produtores de vinho e até mesmo os consumidores tendem agora a recorrer aos vinhos orgânicos com teor de SO 2.são menos, mas para os quais o uso de SO 2permanece autorizado. Observe que, em comparação com outros países do mundo (Canadá, Suíça ou Estados Unidos), as regras de incorporação do SO 2durante a vinificação são muito mais restritivas, ainda mais severas na Europa. Os produtores de vinhos naturais procuram reduzir ao máximo a adição de dióxido de enxofre.

A tabela a seguir mostra as diferenças notáveis ​​nas concentrações de SO 2 total nestes diferentes países:

Tabela 1: comparação do dióxido de enxofre total em vinhos orgânicos no Canadá, Estados Unidos e Suíça
SO 2 em mg / l NOP (EUA)
“  Feito com uvas orgânicas  ”
SO 2 total
Bio Canada Gema suíço Demeter SO 2 total (5 anos)
Vermelho seco
(açúcar < 5  g l -1 )
100 100 120 70
rosé branco / seco
(açúcar < 5  g l -1 )
100 100 120 90
rosé branco / seco
(açúcar < 5  g l -1 )
100 150 170 70
Branco / rosé
(açúcar> 5  g l -1 )
100 150 170 130
Vinho licoroso
(açúcar> 5  g l -1 )
100 250 170 80

Grandes incidentes na França

O 22 de junho de 2011por 7  h  45 , um problema técnico para o fecho de uma válvula na refinaria Feyzin (pertencente ao grupo total ) deixar sair uma grande nuvem dióxido de enxofre empurrado por um vento sul acima do Lyon . Várias pessoas foram hospitalizadas e as empresas evacuadas.

A prefeitura , que procurou tranquilizar a população, recomendou "ventilar as casas e os escritórios" , dando instruções contrárias às dos bombeiros que aconselhavam "ficar em casa e fechar as janelas" .

Notas e referências

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Veja também

Artigos relacionados

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