Bisulfito
El ion bisulfito (nomenclatura recomendada por la IUPAC: hidrogensulfito) es el ion HSO−
3. Sales que contienen HSO−
3 ion también se conocen como " ;lejías de sulfito". El bisulfito de sodio se usa indistintamente con el metabisulfito de sodio (Na2S2O5). El metabisulfito de sodio se disuelve en agua para dar una solución de Na+HSO−
>3 .
- Na2S2O5 + H2O → 2 Na[HSO3]
Estructura
El anión bisulfito existe en solución como una mezcla de dos tautómeros. Un tautómero tiene el protón unido a uno de los tres centros de oxígeno. En el segundo tautómero el protón reside en azufre. El tautómero protonado S tiene simetría C3v. El tautómero O-protonado tiene sólo simetría Cs.
Reacciones
Tautomerización
Existen dos tautómeros de bisulfito. Se interconvierten fácilmente pero pueden caracterizarse individualmente mediante varios métodos espectroscópicos. Se han observado mediante espectroscopia de RMN 17O:
- HSO3− <math alttext="{displaystyle {ce {>}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">↽ ↽ − − ⇀ ⇀ {displaystyle {ce {} {fn}} {fnK}}}} {fnK}}}}}<img alt="{displaystyle {ce {>}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/286de75351feddd1cbac5e7ebd53c4e682104d56" style="vertical-align: 0; margin-bottom: -0.338ex; width:3.358ex; height:2.676ex;"/> Así que...2(OH)− K = 4,9
Reacciones ácido-base
Las soluciones de bisulfito generalmente se preparan mediante el tratamiento de dióxido de azufre con una base acuosa:
- Así que...2 + OH− → HSO−
3
HSO−
3 es la base conjugada del ácido sulfuroso, (H2SO3).
HSO−
3 es una especie ácida débil con un pKa de 6,97. Su base conjugada es sulfito, SO2−
3:
- HSO−
3 ⇌ Así que...2 - 2
3 + H+
Equilibrio deshidratación/hidratación
El intento de aislamiento de las sales comunes de bisulfito da como resultado la deshidratación del anión con formación de metabisulfito (S
>2O2−
5), también conocido como disulfito:
- 2 HSO−
3 ⇌ S
2O2 - 2
5 + H2O
Debido a este equilibrio, no se pueden obtener sales anhidras de bisulfito de sodio y potasio. Sin embargo, hay algunos informes de bisulfitos anhidros con grandes contraiones.
Reacciones redox
El bisulfito es un buen agente reductor, especialmente para la depuración de oxígeno:
- 2 HSO−
3 + O2 → 2 Así que...2 - 2
4 + 2 H+
Sus propiedades reductoras se aprovechan para precipitar el oro del ácido áurico (oro disuelto en agua regia) y reducir el cromo (VI) a cromo (III). En la cloración del agua, se utiliza bisulfito de sodio para reducir el 'cloro' que puede tener un impacto negativo en la vida acuática.
Síntesis orgánica
En química orgánica, el "bisulfito de sodio" se utiliza para formar aductos con aldehído y con ciertas cetonas cíclicas. Estos aductos son ácidos α-hidroxisulfónicos. Esta reacción es útil para la separación y purificación de aldehídos. Los aductos de bisulfito están cargados y por eso son más solubles en disolventes polares. La reacción se puede revertir en una base o en un ácido fuerte. Se describen ejemplos de tales procedimientos para benzaldehído, 2-tetralona, citral, el éster etílico del ácido pirúvico y glioxal. En la reacción de expansión del anillo de ciclohexanona con diazald, se informa que la reacción de bisulfito permite la diferenciación entre el producto de reacción primario cicloheptanona y el contaminante principal ciclooctanona.
Otro uso del bisulfito en química orgánica es como agente reductor suave, por ejemplo para eliminar trazas o cantidades excesivas de cloro, bromo, yodo, sales de hipoclorito, ésteres de osmato, trióxido de cromo y permanganato de potasio. El bisulfito de sodio es un agente decolorante en procedimientos de purificación porque reduce los agentes oxidantes fuertemente coloreados, los alquenos conjugados y los compuestos carbonílicos.
El bisulfito también es el ingrediente clave en la reacción de Bucherer. En esta reacción, un grupo hidroxilo aromático se convierte en el grupo amina correspondiente. Esta es una reacción reversible. El primer paso de esta reacción es una reacción de adición de bisulfito de sodio a un doble enlace aromático. La síntesis de carbazol de Bucherer es una reacción orgánica relacionada que utiliza bisulfito de sodio como reactivo.
Secuenciación de ADN con bisulfito
El bisulfito de sodio se utiliza en el análisis del estado de metilación de las citosinas en el ADN.
En esta técnica, el bisulfito de sodio desamina la citosina en uracilo, pero no afecta a la 5-metilcitosina, una forma metilada de citosina con un grupo metilo unido al carbono 5.
Cuando el ADN tratado con bisulfito se amplifica mediante la reacción en cadena de la polimerasa, el uracilo se amplifica como timina y las citosinas metiladas se amplifican como citosina. Luego se utilizan técnicas de secuenciación de ADN para leer la secuencia del ADN tratado con bisulfito. Las citosinas que se leen como citosinas después de la secuenciación representan citosinas metiladas, mientras que las que se leen como timinas representan citosinas no metiladas en el ADN genómico.