Siarka to pierwiastek chemiczny, który znajduje się w szóstej grupie i trzecim okresie układu okresowego. W tym artykule szczegółowo przyjrzymy się jego właściwościom chemicznym i fizycznym, produkcji, zastosowaniu i tak dalej. Charakterystyka fizyczna obejmuje takie cechy, jak kolor, poziom przewodności elektrycznej, temperatura wrzenia siarki itp. Charakterystyka chemiczna opisuje jej interakcję z innymi substancjami.
Siarka z punktu widzenia fizyki
To jest delikatna substancja. W normalnych warunkach jest w stałym stanie skupienia. Siarka ma cytrynowożółty kolor.
W większości wszystkie jego związki mają żółte zabarwienie. Nie rozpuszcza się w wodzie. Ma niską przewodność cieplną i elektryczną. Cechy te charakteryzują go jako typowy niemetal. Pomimo tego, że skład chemiczny siarki wcale nie jest skomplikowany, substancja ta może mieć kilka odmian. Wszystko zależy od struktury sieci krystalicznej, za pomocą której atomy są połączone, ale nie tworzą one cząsteczek.
Tak więc, pierwsza opcja to rombowa siarka. Tak się składa, że jestnajbardziej stabilny. Temperatura wrzenia tego typu siarki wynosi czterysta czterdzieści pięć stopni Celsjusza. Aby jednak dana substancja przeszła w stan skupienia w stanie gazowym, musi najpierw przejść przez stan ciekły. Tak więc topnienie siarki następuje w temperaturze stu trzynastu stopni Celsjusza.
Drugą opcją jest siarka jednoskośna. Jest to kryształy w kształcie igły o ciemnożółtym kolorze. Topienie siarki pierwszego typu, a następnie jej powolne chłodzenie prowadzi do powstania tego typu. Ta odmiana ma prawie takie same cechy fizyczne. Na przykład temperatura wrzenia siarki tego typu jest nadal taka sama czterysta czterdzieści pięć stopni. Ponadto istnieje taka różnorodność tej substancji jak plastik. Uzyskuje się go przez wlanie do zimnej wody podgrzanej prawie do wrzenia w romby. Temperatura wrzenia siarki tego typu jest taka sama. Ale substancja ma zdolność rozciągania się jak guma.
Kolejnym składnikiem charakterystyki fizycznej, o którym chciałbym opowiedzieć, jest temperatura zapłonu siarki.
Liczba ta może się różnić w zależności od rodzaju materiału i jego pochodzenia. Na przykład temperatura zapłonu siarki technicznej wynosi sto dziewięćdziesiąt stopni. To dość niska liczba. W innych przypadkach temperatura zapłonu siarki może wynosić dwieście czterdzieści osiem stopni, a nawet dwieście pięćdziesiąt sześć. Wszystko zależy od tego, z jakiego materiału został wydobyty, jaką ma gęstość. Ale można to wywnioskowaćże temperatura spalania siarki jest dość niska w porównaniu z innymi pierwiastkami chemicznymi, jest to substancja palna. Ponadto czasami siarka może łączyć się w cząsteczki składające się z ośmiu, sześciu, czterech lub dwóch atomów. Teraz, po rozważeniu siarki z punktu widzenia fizyki, przejdźmy do następnej sekcji.
Chemiczna charakterystyka siarki
Ten pierwiastek ma stosunkowo niską masę atomową, wynosi trzydzieści dwa gramy na mol. Charakterystyka pierwiastka siarkowego obejmuje taką cechę tej substancji, jak zdolność do posiadania różnych stopni utlenienia. Tym różni się na przykład od wodoru czy tlenu. Rozważając pytanie, jaka jest charakterystyka chemiczna pierwiastka siarkowego, nie sposób nie wspomnieć, że w zależności od warunków wykazuje on zarówno właściwości redukujące, jak i utleniające. A więc, w kolejności, rozważ interakcję danej substancji z różnymi związkami chemicznymi.
Siarka i substancje proste
Proste to substancje, które mają w swoim składzie tylko jeden pierwiastek chemiczny. Jego atomy mogą łączyć się w cząsteczki, jak np. w przypadku tlenu, lub nie łączyć się, jak ma to miejsce w przypadku metali. Tak więc siarka może reagować z metalami, innymi niemetalami i halogenami.
Interakcja z metalami
Ten rodzaj procesu wymaga wysokiej temperatury. W tych warunkach zachodzi reakcja addycji. Oznacza to, że atomy metali łączą się z atomami siarki, tworząc w ten sposób złożone substancje siarczki. Na przykład, jeśli się podgrzejeszdwa mole potasu zmieszane z jednym molem siarki, otrzymujemy jeden mol siarczku tego metalu. Równanie można zapisać w następujący sposób: 2K + S=K2S.
Reakcja z tlenem
To jest spalanie siarki. W wyniku tego procesu powstaje jego tlenek. Te ostatnie mogą być dwojakiego rodzaju. Dlatego spalanie siarki może przebiegać dwuetapowo. Po pierwsze, jeden mol siarki i jeden mol tlenu tworzą jeden mol dwutlenku siarki. Możesz zapisać równanie tej reakcji chemicznej w następujący sposób: S + O
2=SO2. Drugim etapem jest dodanie do dwutlenku jeszcze jednego atomu tlenu. Dzieje się tak, gdy jeden mol tlenu dodaje się do dwóch moli dwutlenku siarki w wysokich temperaturach. Rezultatem są dwa mole trójtlenku siarki. Równanie dla tej chemicznej interakcji wygląda następująco: 2SO2 + O2=2SO3. W wyniku tej reakcji powstaje kwas siarkowy. Tak więc, przeprowadzając dwa opisane procesy, możliwe jest przepuszczenie powstałego trójtlenku przez strumień pary wodnej. I dostajemy kwas siarczanowy. Równanie takiej reakcji jest zapisane w następujący sposób: SO3 + H2O=H2 SO 4.
Interakcja z halogenami
Właściwości chemiczne siarki, podobnie jak innych niemetali, pozwalają jej reagować z tą grupą substancji. Zawiera związki takie jak fluor, brom, chlor, jod. Siarka reaguje z każdym z nich, z wyjątkiem ostatniego. Przykładem jest proces fluorowania rozważanychnam element układu okresowego. Ogrzewając wspomniany niemetal za pomocą halogenu, można otrzymać dwie odmiany fluorku. Pierwszy przypadek: jeśli weźmiemy jeden mol siarki i trzy mole fluoru, otrzymamy jeden mol fluoru, którego wzór to SF6. Równanie wygląda tak: S + 3F2=SF6. Ponadto istnieje druga opcja: jeśli weźmiemy jeden mol siarki i dwa mole fluoru, otrzymamy jeden mol fluoru o wzorze chemicznym SF4. Równanie jest zapisane w następujący sposób: S + 2F2=SF4. Jak widać, wszystko zależy od proporcji mieszania składników. Dokładnie w ten sam sposób można przeprowadzić proces chlorowania siarki (mogą również powstać dwie różne substancje) lub bromowania.
Interakcja z innymi prostymi substancjami
Charakterystyka pierwiastka siarkowego na tym się nie kończy. Substancja może również wejść w reakcję chemiczną z wodorem, fosforem i węglem. W wyniku oddziaływania z wodorem powstaje kwas siarczkowy. W wyniku jej reakcji z metalami można otrzymać ich siarczki, które z kolei otrzymuje się również w bezpośredniej reakcji siarki z tym samym metalem. Dodanie atomów wodoru do atomów siarki następuje tylko w warunkach bardzo wysokiej temperatury. Gdy siarka reaguje z fosforem, powstaje jej fosforek. Ma następujący wzór: P2S3. Aby uzyskać jeden mol tej substancji, należy wziąć dwa mole fosforu i trzy mole siarki. Gdy siarka wchodzi w interakcję z węglem, powstaje węglik rozpatrywanego niemetalu. Jego wzór chemiczny wygląda tak: CS2. Aby uzyskać jeden mol tej substancji, musisz wziąć jeden mol węgla i dwa mole siarki. Wszystkie opisane powyżej reakcje addycji zachodzą tylko wtedy, gdy reagenty są ogrzewane do wysokich temperatur. Rozważaliśmy oddziaływanie siarki z prostymi substancjami, teraz przejdźmy do następnego akapitu.
Siarki i związki złożone
Złożone to substancje, których cząsteczki składają się z dwóch (lub więcej) różnych elementów. Właściwości chemiczne siarki pozwalają jej reagować ze związkami takimi jak zasady, a także stężony kwas siarczanowy. Jego reakcje z tymi substancjami są dość osobliwe. Najpierw zastanów się, co się dzieje, gdy dany niemetal zostanie zmieszany z alkaliami. Na przykład, jeśli weźmiesz sześć moli wodorotlenku potasu i dodasz do nich trzy mole siarki, otrzymasz dwa mole siarczku potasu, jeden mol siarczynu tego metalu i trzy mole wody. Ten rodzaj reakcji można wyrazić następującym równaniem: 6KOH + 3S=2K2S + K2SO3 + 3H2 O. Na tej samej zasadzie interakcja zachodzi po dodaniu wodorotlenku sodu. Następnie rozważ zachowanie siarki po dodaniu do niej stężonego roztworu kwasu siarczanowego. Jeśli weźmiemy jeden mol pierwszego i dwa mole drugiej substancji, otrzymamy następujące produkty: trójtlenek siarki w ilości trzech moli, a także wodę - dwa mole. Ta reakcja chemiczna może mieć miejsce tylko wtedy, gdy reagenty zostaną podgrzane do wysokiej temperatury.
Pobranie przedmiotowego przedmiotuniemetalowe
Istnieje kilka podstawowych sposobów ekstrakcji siarki z różnych substancji. Pierwsza metoda polega na odizolowaniu go od pirytu. Wzór chemiczny tego ostatniego to FeS2. Po podgrzaniu tej substancji do wysokiej temperatury bez dostępu tlenu można otrzymać kolejny siarczek żelaza - FeS - i siarkę. Równanie reakcji zapisano następująco: FeS2=FeS + S. Drugim sposobem otrzymywania siarki, często stosowanym w przemyśle, jest spalanie siarczku siarki w warunkach mała ilość tlenu. W takim przypadku możesz uzyskać rozważany niemetal i wodę. Aby przeprowadzić reakcję, musisz wziąć składniki w stosunku molowym dwa do jednego. W efekcie otrzymujemy finalne produkty w proporcjach od dwóch do dwóch. Równanie tej reakcji chemicznej można zapisać w następujący sposób: O. Ponadto siarkę można pozyskiwać podczas różnych procesów metalurgicznych, na przykład przy produkcji metali takich jak nikiel, miedź i inne.
Zastosowanie przemysłowe
Rozważany przez nas niemetal znalazł najszersze zastosowanie w przemyśle chemicznym. Jak wspomniano powyżej, tutaj służy do uzyskiwania z niego kwasu siarczanowego. Ponadto siarka jest używana jako składnik do produkcji zapałek, ponieważ jest materiałem palnym. Niezbędna jest również przy produkcji materiałów wybuchowych, prochu strzelniczego, ognie itp. Ponadto siarka jest wykorzystywana jako jeden ze składników środków do zwalczania szkodników. Wmedycyna, jest stosowany jako składnik w produkcji leków na choroby skóry. Ponadto przedmiotowa substancja jest wykorzystywana do produkcji różnych barwników. Ponadto znajduje zastosowanie w produkcji luminoforów.
Elektroniczna struktura siarki
Jak wiesz, wszystkie atomy składają się z jądra, które zawiera protony – dodatnio naładowane cząstki – oraz neutrony, czyli cząstki o zerowym ładunku. Elektrony krążą wokół jądra z ładunkiem ujemnym. Aby atom był obojętny, musi mieć w swojej strukturze taką samą liczbę protonów i elektronów. Jeśli tych ostatnich jest więcej, to jest to już jon ujemny – anion. Jeśli przeciwnie, liczba protonów jest większa niż liczba elektronów, jest to jon dodatni, czyli kation. Anion siarki może działać jako reszta kwasowa. Jest częścią cząsteczek substancji takich jak kwas siarczkowy (siarkowodór) i siarczki metali. Anion powstaje podczas dysocjacji elektrolitycznej, która ma miejsce, gdy substancja rozpuszcza się w wodzie. W tym przypadku cząsteczka rozkłada się na kation, który można przedstawić jako jon metalu lub wodoru, a także kation - jon reszty kwasowej lub grupy hydroksylowej (OH-).
Ponieważ liczba porządkowa siarki w układzie okresowym wynosi szesnaście, możemy wywnioskować, że jest to liczba protonów w jej jądrze. Na tej podstawie możemy powiedzieć, że wokół krąży również szesnaście elektronów. Liczbę neutronów można określić odejmując numer seryjny pierwiastka chemicznego od masy molowej: 32- 16=16. Każdy elektron nie obraca się losowo, ale po określonej orbicie. Ponieważ siarka jest pierwiastkiem chemicznym należącym do trzeciego okresu układu okresowego, wokół jądra znajdują się trzy orbity. Pierwszy ma dwa elektrony, drugi osiem, a trzeci sześć. Wzór elektroniczny atomu siarki jest zapisany w następujący sposób: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Rozpowszechnienie w przyrodzie
Zasadniczo rozważany pierwiastek chemiczny znajduje się w składzie minerałów, które są siarczkami różnych metali. Przede wszystkim jest to piryt – sól żelaza; to także ołów, srebro, połysk miedzi, blenda cynkowa, cynober – siarczek rtęci. Ponadto siarka może również wchodzić w skład minerałów, których strukturę reprezentują trzy lub więcej pierwiastków chemicznych.
Na przykład chalkopiryt, mirabilit, kizeryt, gips. Możesz rozważyć każdy z nich bardziej szczegółowo. Piryt to siarczek żelaza lub FeS2. Ma jasnożółty kolor ze złotym połyskiem. Ten minerał często można znaleźć jako zanieczyszczenie w lapis lazuli, który jest powszechnie używany do wyrobu biżuterii. Wynika to z faktu, że te dwa minerały często mają wspólne złoże. Miedziany połysk - chalcocite, czyli chalcosine - jest niebieskawo-szarą substancją, podobną do metalu. Połysk ołowiany (galena) i srebrny połysk (argentyt) mają podobne właściwości: oba wyglądają jak metale i mają szary kolor. Cynober to brązowo-czerwony, matowy minerał z szarymi plamami. Chalkopiryt, chemicznyktórego formuła to CuFeS2, - złocistożółty, zwany też złotą blendą. Blenda cynkowa (sfaleryt) może mieć barwę od bursztynu do ognistej pomarańczy. Mirabilite - Na2SO4x10H2O - przezroczyste lub białe kryształy. Nazywana jest również solą glaubera, używaną w medycynie. Wzór chemiczny kizerytu to MgSO4xH2O. Wygląda jako biały lub bezbarwny proszek. Wzór chemiczny gipsu to CaSO4x2H2O. Ponadto ten pierwiastek chemiczny jest częścią komórek organizmów żywych i jest ważnym pierwiastkiem śladowym.
