Związki siarki. Stany utlenienia siarki w związkach. Formuły związków siarki

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 05:38

Podgrupa chalkogenów obejmuje siarkę - jest to drugi z pierwiastków, który może tworzyć dużą liczbę złóż rudy. Siarczany, siarczki, tlenki i inne związki siarki są bardzo rozpowszechnione, ważne w przemyśle i przyrodzie. Dlatego w tym artykule rozważymy, czym one są, czym jest sama siarka, jej prosta substancja.

Siarka i jej właściwości

Ten element ma następującą pozycję w układzie okresowym.

1. Szósta grupa, główna podgrupa.
2. Trzecia mała kropka.
3. Masa atomowa - 32, 064.
4. Liczba porządkowa - 16, ta sama liczba protonów i elektronów, neutrony też 16.
5. Odnosi się do elementów niemetalowych.
6. We wzorach czyta się go jako „es”, nazwa pierwiastka siarka, po łacinie siarka.

W przyrodzie występują cztery stabilne izotopy o liczbach masowych 32, 33, 34 i 36. Ten pierwiastek jest szóstym najliczniejszym pierwiastkiem w przyrodzie. Odnosi się do pierwiastków biogennych, ponieważ jest częścią ważnej organicznejcząsteczki.

Elektroniczna struktura atomu

Związki siarki zawdzięczają swoją różnorodność osobliwościom budowy elektronowej atomu. Wyraża się to następującym wzorem konfiguracji: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Podana kolejność odzwierciedla tylko stan stacjonarny elementu. Wiadomo jednak, że jeśli atomowi zostanie przekazana dodatkowa energia, elektrony mogą zostać zniszczone na podpoziomach 3p i 3s, po czym nastąpi kolejne przejście do 3d, które pozostaje wolne. W rezultacie zmienia się nie tylko wartościowość atomu, ale także wszystkie możliwe stopnie utlenienia. Ich liczba znacznie wzrasta, podobnie jak liczba różnych substancji z udziałem siarki.

Stany utleniania siarki w związkach

Istnieje kilka głównych wariantów tego wskaźnika. Dla siarki jest to:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

S⁺² S

+2 jest najrzadszy, pozostałe są rozproszone wszędzie. Aktywność chemiczna i zdolność utleniania całej substancji zależy od stopnia utlenienia siarki w związkach. Na przykład związki z -2 są siarczkami. W nich rozważany przez nas pierwiastek jest typowym środkiem utleniającym.

Im wyższa wartość stopnia utlenienia związku, tym wyraźniejsza będzie zdolność utleniania substancji. Łatwo to zweryfikować, jeśli przypomnimy sobie dwa główne kwasy, które tworzy siarka:

• H₂SO₃ - siarkowy;
• H₂SO₄ - siarkowy.

Wiadomo, żeten ostatni jest znacznie stabilniejszym, mocniejszym związkiem o bardzo silnej zdolności utleniania w wysokim stężeniu.

Prosta substancja

Jako prosta substancja siarka jest żółtymi pięknymi kryształkami o równym, regularnym, wydłużonym kształcie. Chociaż jest to tylko jedna z jego form, ponieważ istnieją dwie główne alotropowe modyfikacje tej substancji. Pierwsza, jednoskośna lub rombowa, to żółte ciało krystaliczne, które nie może rozpuszczać się w wodzie, a jedynie w rozpuszczalnikach organicznych. Różni się kruchością i piękną formą konstrukcji przedstawionej w formie korony. Temperatura topnienia - około 110⁰C.

Jeśli nie przegapisz pośredniego momentu podczas podgrzewania takiej modyfikacji, możesz wykryć inny stan w czasie - plastikową siarkę. Jest to gumowaty brązowy lepki roztwór, który po dalszym ogrzewaniu lub szybkim schłodzeniu ponownie przybiera kształt rombowy.

Jeśli mówimy o chemicznie czystej siarki otrzymanej przez wielokrotne filtrowanie, to jest to jasnożółte małe kryształki, kruche i całkowicie nierozpuszczalne w wodzie. Może się zapalić w kontakcie z wilgocią i tlenem w powietrzu. Różnią się dość wysoką aktywnością chemiczną.

Przebywanie na łonie natury

W naturze występują naturalne złoża, z których wydobywane są związki siarki, a sama siarka jest prostą substancją. Ponadto onazawiera:

• w minerałach, rudach i skałach;
• w ciele zwierząt, roślin i ludzi, ponieważ jest częścią wielu cząsteczek organicznych;
• w gazie ziemnym, ropie naftowej i węglu;
• w łupkach bitumicznych i wodach naturalnych.

Niektóre z najbogatszych w siarkę minerałów można nazwać:

• cynober;
• piryt;
• sfaleryt;
• antymonit;
• galena i inne.

Większość produkowanej obecnie siarki trafia do produkcji siarczanu. Kolejna część jest wykorzystywana do celów medycznych, rolnictwa, procesów przemysłowych do produkcji substancji.

Właściwości fizyczne

Można je opisać kilkoma punktami.

1. Nierozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w dwusiarczku węgla lub terpentynie.
2. Przy długotrwałym tarciu gromadzi ładunek ujemny.
3. Temperatura topnienia wynosi 110 ⁰C.
4. Temperatura wrzenia 190 ⁰C.
5. Kiedy osiągnie 300 ⁰C zamienia się w płyn, łatwo mobilny.
6. Czysta substancja może zapalić się samorzutnie. Właściwości palne są bardzo dobre.
7. Sam w sobie praktycznie nie ma zapachu, jednak związki siarkowodoru wydzielają ostry zapach zgniłych jaj. A także kilku gazowych przedstawicieli binarnych.

Właściwości fizyczne omawianej substancji są znane ludziom od starożytności. To właśnie ze względu na palność siarka ma swoją nazwę. W wojnach stosowano duszące i trujące opary, które powstają podczas spalania tego związku, jakbroń przeciwko wrogom. Ponadto kwasy zawierające siarkę zawsze miały również duże znaczenie przemysłowe.

Właściwości chemiczne

Temat: „Siarka i jej związki” na szkolnym kursie chemii to nie jedna lekcja, ale kilka. W końcu jest ich dużo. Wynika to z aktywności chemicznej tej substancji. Może wykazywać zarówno właściwości utleniające z silniejszymi środkami redukującymi (metale, bor i inne), jak i redukujące z większością niemetali.

Jednak pomimo takiej aktywności, w normalnych warunkach dochodzi do interakcji z fluorem. Wszystkie inne wymagają ogrzewania. Istnieje kilka kategorii substancji, z którymi siarka może wchodzić w interakcje:

• metale;
• niemetale;
• alkalia;
• silne kwasy utleniające - siarkowy i azotowy.

Związki siarki: odmiany

Ich różnorodność tłumaczy się nierówną wartością stopnia utlenienia głównego pierwiastka - siarki. Na tej podstawie możemy więc wyróżnić kilka głównych typów substancji:

• związki o stopniu utlenienia -2;
• +4;
• +6.

Jeśli weźmiemy pod uwagę klasy, a nie indeks wartościowości, to ten pierwiastek tworzy cząsteczki takie jak:

• kwasy;
• tlenki;
• związki siarkowodoru;
• sól;
• związki binarne z niemetalami (dwusiarczek węgla, chlorki);
• materia organiczna.

Teraz przyjrzyjmy się głównym i podajmy przykłady.

Substancje o stopniu utlenienia -2

Związki siarki 2 to ich konformacje z metalami, a także z:

• węgiel;
• wodór;
• fosfor;
• krzem;
• arszenik;
• bor.

W takich przypadkach działa jako środek utleniający, ponieważ wszystkie wymienione pierwiastki są bardziej elektrododatnie. Rzućmy okiem na niektóre z ważniejszych.

1. Dwusiarczek węgla - CS₂. Transparentny płyn o charakterystycznym przyjemnym zapachu eteru. Jest toksyczny, łatwopalny i wybuchowy. Jest stosowany jako rozpuszczalnik do większości rodzajów olejów, tłuszczów, niemetali, azotanu srebra, żywic i gum. Jest również ważnym elementem w produkcji sztucznego jedwabiu – wiskozy. W przemyśle jest syntetyzowany w dużych ilościach.
2. Siarkowodór lub siarkowodór - H₂S. Bezbarwny gaz o słodkim smaku. Zapach jest ostry, niezwykle nieprzyjemny, przypominający zgniłe jajko. Trujący, działa depresyjnie na ośrodek oddechowy, ponieważ wiąże jony miedzi. Dlatego po ich zatruciu dochodzi do uduszenia i śmierci. Szeroko stosowany w medycynie, syntezie organicznej, produkcji kwasu siarkowego oraz jako surowiec energooszczędny.
3. Siarczki metali są szeroko stosowane w medycynie, w produkcji siarczanów, w produkcji farb, w produkcji luminoforów i innych miejscach. Ogólna formuła to Me_xS_y.

Związki o stopniu utlenienia +4

Związki siarki 4 -jest to głównie tlenek i odpowiadające mu sole oraz kwas. Wszystkie są dość powszechnymi związkami, które mają pewną wartość w przemyśle. Mogą również działać jako utleniacze, ale częściej wykazują właściwości redukujące.

Wzory dla związków siarki o stopniu utlenienia +4 są następujące:

• tlenek - dwutlenek siarki SO₂;
• kwas - siarka H₂SO₃;
• sole mają wzór ogólny Me_x(SO₃)_y.

Jednym z najczęstszych jest dwutlenek siarki lub bezwodnik. Jest to bezbarwna substancja o zapachu przypalonej zapałki. Powstały w dużych skupiskach podczas erupcji wulkanicznych, w tej chwili łatwo go rozpoznać po zapachu.

Rozpuszcza się w wodzie tworząc łatwo rozkładający się kwas - siarka. Zachowuje się jak typowy tlenek kwasowy, tworzy sole, które zawierają SO₃^2- jako jon siarczynowy. Ten bezwodnik jest głównym gazem wpływającym na zanieczyszczenie otaczającej atmosfery. To właśnie powoduje kwaśne deszcze. W przemyśle stosowany do produkcji siarczanu.

Związki, w których siarka ma stopień utlenienia +6

Należą do nich przede wszystkim bezwodnik siarkowy i kwas siarkowy wraz z ich solami:

• siarczany;
• hydrosiarczany.

Ponieważ zawarty w nich atom siarki jest w najwyższym stopniu utlenienia, właściwości tych związków są całkiem zrozumiałe. Są silnymi utleniaczami.

Tlenek siarki (VI) – bezwodnik siarkowy – jest alotna bezbarwna ciecz. Cechą charakterystyczną jest duża zdolność wchłaniania wilgoci. Pali na zewnątrz. Po rozpuszczeniu w wodzie daje jeden z najsilniejszych kwasów mineralnych – siarkowy. Jego stężony roztwór to ciężka oleista, lekko żółtawa ciecz. Jeśli bezwodnik rozpuści się w kwasie siarkowym, otrzymamy specjalny związek zwany oleum. Stosowany jest przemysłowo w produkcji kwasu.

Wśród soli - siarczanów - związków takich jak:

• gips CaSO₄ 2H₂O;
• baryt BaSO₄;
• mirabilit;
• siarczan ołowiu i inne.

Są wykorzystywane w budownictwie, syntezie chemicznej, medycynie, produkcji instrumentów optycznych i okularów, a nawet w przemyśle spożywczym.

Wodorosiarczany są szeroko stosowane w metalurgii, gdzie są używane jako topniki. A także pomagają przekształcić wiele złożonych tlenków w rozpuszczalne formy siarczanowe, które są wykorzystywane w odpowiednich gałęziach przemysłu.

Badanie siarki na szkolnym kursie chemii

Kiedy uczniowie najlepiej poznają, czym jest siarka, jakie są jej właściwości, czym jest związek siarki? 9 klasa to najlepszy okres. To nie jest sam początek, kiedy wszystko jest nowe i niezrozumiałe dla dzieci. Jest to środek w nauce chemii, kiedy fundamenty postawione wcześniej pomogą w pełni zrozumieć temat. Dlatego też na rozpatrzenie tych zagadnień przeznaczana jest druga połowa roku maturalnego.klasa. Jednocześnie cały temat podzielony jest na kilka bloków, w których znajduje się osobna lekcja „Związki siarki. Klasa 9”.

Wynika to z ich obfitości. Osobno rozważana jest również kwestia produkcji przemysłowej kwasu siarkowego. Ogólnie na ten temat przeznaczono średnio 3 godziny.

Ale organiczne związki siarki są zabierane na studia tylko w 10 klasie, gdy rozważane są kwestie organiczne. Są również dotknięci biologią w liceum. W końcu siarka jest częścią takich organicznych cząsteczek jak:

• tioalkohole (tiole);
• białka (trzeciorzędowa struktura, na której tworzą się mostki dwusiarczkowe);
• tioaldehydy;
• tiofenole;
• tioetery;
• kwasy sulfonowe;
• sulfotlenki i inne.

Są sklasyfikowane jako specjalna grupa związków siarkoorganicznych. Mają znaczenie nie tylko w procesach biologicznych organizmów żywych, ale także w przemyśle. Na przykład kwasy sulfonowe są podstawą wielu leków (aspiryna, sulfanilamid czy streptocyd).

Ponadto siarka jest stałym składnikiem związków, takich jak niektóre:

• aminokwasy;
• enzymy;
• witaminy;
• hormony.