Związki siarki: właściwości i przykłady

Szósta grupa układu okresowego D.I.Mendeleeva, podgrupa tlenu, zawiera kilka elementów zwanych chalkogenami. Należą do nich siarka. Jest powszechny zarówno w naturze żywej, jak i nieożywionej, i występuje w stanie wolnym, a także w złożonych substancjach nieorganicznych i organicznych. W naszym artykule przyjrzymy się związkom siarki i podamy przykłady ich zastosowania w przemyśle.

Rozprzestrzenianie się siarki w przyrodzie

Element ma około 0,05 masy skorupy ziemskiej. Prostą substancję w postaci rodzimej siarki wydobywa się na Krymie, w regionie Wołgi, w państwach Azji Środkowej, a także we Włoszech i Stanach Zjednoczonych. Jako składnik związków pierwiastek znajduje się w skałach i minerałach: w pirytach żelaza, cynober, blasku ołowiu i mieszance cynku. Jako makrokomórki cząsteczki siarki są częścią białek roślin, zwierząt i ludzi. W niewielkich ilościach związki siarki można znaleźć w ciekłych naturalnych węglowodorach, takich jak olej.

Cechy struktury atomu

Symbol chemiczny elementu to S, znajduje się w trzecim okresie. Siarka jest niemetalowa, to znaczy jest elementem p. Na ostatnim poziomie energetycznym jego atomu jest sześć elektronów. Tworzą dwie pary elektronów, a dwie ujemnie naładowane cząstki pozostają niesparowane. Ten stan atomu jest niesprecyzowany. Na przykład, związek chemiczny siarki - siarkowodoru H2S, zawiera cząstkę S, o stopniu utlenienia -2. W innych substancjach, takich jak dwutlenek siarki SO ₂ , stopień utlenienia pierwiastka wynosi +4. W stanie wzbudzonym atomu wszystkie sześć elektronów staje się wartościowością. Na przykład w kwas siarkowy Siarczan H2SO4 będzie miał stan utlenienia +6.

Charakterystyka fizyczna

Żółte ciało stałe, łatwo rozpadające się pod wpływem wstrząsu mechanicznego, nie jest zwilżane wodą - jest to siarka. Jego cztery trwałe izotopy zostały odkryte w przyrodzie. Może rozpuszczać się w anilinie, dwusiarczku węgla, słabo przewodzi prąd elektryczny i ciepło. Rozważ allotropowe związki siarki. Chemia następujących typów: rombowy, plastikowy i jednoskośny. Pierwszy jest reprezentowany przez kryształy w postaci oktaedrów, jest charakterystyczny dla substancji naturalnej. Temperatura topnienia wynosi 113⁰, gęstość 2,07 g / cm3. Aby uzyskać część jednoskośnej siarki, musisz stopić substancję, a następnie powoli ją ochłodzić. Formy kryształów w postaci igieł o barwie ciemnożółtej, zachowujące swoje właściwości (temperatura topnienia 119⁰, gęstość - 1,96 g / cm ³ ) tylko w temperaturze powyżej 96 °.

Jeśli substancja nadal schładza się, przechodzi w rombową modyfikację. Istnieje inna forma - bezpostaciowa, brązowa, plastyczna siarka. Zewnętrznie jest bardzo podobny do gumy, może przybierać dowolną formę, a nawet rozciągać się w postaci nici. Substancja jest otrzymywana przez rozpylanie stopionej siarki do zimnej wody. Będąc w powietrzu przez długi czas, twardnieje i traci plastyczność, stając się rombową formą. Siarka charakteryzuje się nie tylko fazą stałą lub ciekłą, ale także stanem gazowym. Tak więc, w temperaturze 444.6⁰, wrze i zmienia się w ciemnobrązową parę. Gdy jest ostro schłodzony, pojawia się kolor siarki - proszek składający się z łuszczących się, małych kryształów siarki.

Struktura molekularna

Stała rombowa siarka ma cząsteczki składające się z ośmiu atomów. Są one połączone kowalencyjnymi wiązaniami niepolarnymi, tworzącymi strukturę pierścieniową, która ulega zniszczeniu podczas okresu ogrzewania. Substancja będzie miała postać skrawków łańcuchów z cząstkami S, powstaje struktura polimerowa o właściwościach gumy. Opary siarki można uważać za system, w którym są zainstalowane. równowaga chemiczna między cząsteczkami zawierającymi różne ilości atomów siarki: dwa, cztery, sześć lub osiem. Istnienie różnych fizycznych postaci siarki można wytłumaczyć strukturą jej cząsteczek.

Związki siarki z tlenem

Wzór tlenku pierwiastka chemicznego S zależy od czego stan utleniania ma w sobie atom siarki. Na przykład SO ₂ to dwutlenek siarki wykazujący stopień utlenienia +4. Ta substancja gazowa jest bezbarwna i ma duszący, ostry zapach. Już w temperaturze -10 ° C przechodzi w fazę ciekłą. W procesach chemicznych zachowuje się jak środek redukujący. Dwutlenek siarki otrzymuje się na kilka sposobów, na przykład przez spalanie siarki:

S + O2 → SO2 + Q

Dwutlenek siarki może również być wytwarzany w reakcji miedzi ze stężonym kwasem siarczanowym po ogrzaniu:

Cu + 2H 2SO ₄ = CuSO ₄ + SO ₂ + 2H ₂ O

Przemysłowym procesem produkcji dwutlenku siarki jest spalanie pirytu lub innych minerałów zawierających siarkę, takich jak ołów lub blenda cynku. Związek ten jest stosowany jako główny surowiec do produkcji kwasu siarczanowego.

Tlenek siarki

Kontynuując rozważanie związków tlenu z siarki, skupimy się na bezwodniku siarkowym. Jest to ciecz bezbarwna, w temperaturze poniżej + 17 ° zamienia się w stałe kryształy. Charakteryzuje się silnymi właściwościami higroskopijnymi, a pochłaniając pary wody zamienia się w kwas siarkowy:

SO ₃ + H ₂ O → H ₂ SO ₄

Bezwodnik kwasu siarkowego jest przechowywany w hermetycznie zamkniętych pojemnikach, zwykle jest to zamknięte kolby. Substancja ma właściwości tlenek kwasowy i jest półproduktem w produkcji siarczanu.

Sole kwasu siarkowego i siarczkowego

Skład składników gazów wulkanicznych i źródeł mineralnych często obejmuje cząsteczki H2S. Związek siarki wodorowej - siarkowodór - gaz o zapachu zgniłych jaj, trujący, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Jest to produkt rozkładu białek obecnych w organizmach roślin i zwierząt. Gaz otrzymuje się w laboratorium pod wyciągiem z wodoru i siarki, ogrzewając mieszaninę początkowych odczynników. Bardziej powszechnym sposobem otrzymywania siarkowodoru w laboratorium jest działanie rozcieńczonego chlorku lub siarczanu na siarczku żelaza.

W technologii produkcji, w której powstaje siarkowodór, konieczne jest przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa. Stężenie gazu w warsztacie lub innym pomieszczeniu nie powinno przekraczać 0,01 na 1 litr powietrza, ponieważ substancja niszczy przede wszystkim ludzki układ nerwowy. Roztwór siarkowodoru w wodzie nazywany jest kwasem siarczkowym, jest słabym elektrolitem i tworzy dwa rodzaje soli: siarczki i wodorosiarczki. Związki siarki, które zawierają atomy metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, a także prawie wszystkie sole kwasów, dobrze rozpuszczają się w wodzie. Aby określić obecność wolnych jonów S ^2- w roztworze, przeprowadza się jakościową reakcję z rozpuszczalnymi solami zawierającymi jony ołowiu. Strącanie czarnego siarczku ołowiu wskazuje, że badaną substancją jest kwas siarczkowy lub jego sól.

Siarczki otrzymuje się przepuszczając H2S przez roztwór siarczanu odpowiedniego metalu. Większość soli średnich ma charakterystyczny kolor: na przykład siarczek manganu jest różowy, ołów lub sole miedzi są czarne, a siarczek kadmu jest żółty. Ta funkcja jest wykorzystywana w chemii analitycznej do analizy kationów.

Kwas siarczanowy

Jaki jest najważniejszy związek siarki w chemii? Oczywiście, to jest kwas siarczanowy. Jest to produkt chemiczny o tonażu i jest pożądany w większości obszarów ludzkiej działalności. Kwas siarkowy stosuje się do oczyszczania produktów naftowych, do produkcji nawozów mineralnych, tworzyw sztucznych, barwników, leków, a także w rolnictwie. Technologia wytwarzania H2S04 składa się z trzech etapów: produkcji dwutlenku siarki poprzez spalanie pirytu, jego utlenianie do bezwodnika siarkowego, jego absorpcję przez stężony kwas siarkowy i tworzenie oleum. Jest rozcieńczany wodą i otrzymuje kwas sulfatyczny o danym stężeniu. Przechowuj go w specjalnych stalowych zbiornikach, które można przetransportować do miejsca przyszłego wykorzystania.