Сполуки сірки: властивості та приклади

До шостої групи періодичної системи Менделєєва Д. І., підгрупу кисню, входять кілька елементів, одержали назву халькогенов. До них відноситься і сірка. Вона поширена як у живій, так і неживій природі і зустрічається у вільному стані, а також у складі складних неорганічних і органічних речовин. У нашій статті ми вивчимо сполуки сірки та наведемо приклади їх застосування в промисловості.

Поширення сірки в природі

Елемент становить приблизно 005 маси земної кори. Просте речовина у вигляді самородної сірки добувають в Криму, Поволжя, державах Середньої Азії, а також в Італії та США. У складі з'єднань елемент зустрічається в гірських породах і мінералах: в залізному колчедане, кіноварі, свинцевому блиску і цинковій обманці. Як макроелементи молекули сірки входять в склад білків рослин, тварин і людини. У незначних кількостях сполуки сірки можна виявити в рідких природних вуглеводнях, наприклад, нафти.

Особливості будови атома

Хімічний символ елемента – S, він розташований в третьому періоді. Сірка є неметаллом, тобто є p-елементом. На останньому енергетичному рівні її атома знаходиться шість електронів. Вони утворюють дві електронні пари, а ще дві негативно заряджені частинки залишаються неспаренными. Такий стан атома є невозбужденным. Наприклад, хімічна сполука сірки - сірководень H 2 S, містить частку S, що має ступінь окислення -2. В інших речовинах, таких як діоксид сірки SO 2 , ступінь окиснення елемента дорівнює +4. У збудженому стані атома валентними стають всі шість електронів. Наприклад, у сірчаній кислоті H 2 SO 4 сірка буде мати ступінь окислення +6.

Фізична характеристика

Тверда речовина жовтого кольору, легко крошащееся при механічному ударі, не змочується водою – це сірка. У природі виявлено чотири її стійких ізотопу. Вона може розчинятися в анилине, сірковуглеці, погано проводить електричний струм і тепло. Розглянемо алотропні сполуки сірки. Хімія виділяється наступні їх види: ромбічна, пластична і моноклинная. Перша представлена кристалами у вигляді октаэдров, вона характерна для природного речовини. Температура плавлення - 113?, щільність становить 207 г/см 3 . Щоб отримати порцію моноклінної сірки, потрібно розплавити речовина, а потім повільно охолоджувати його. Утворюються кристали у вигляді голок, темно-жовтого кольору, що зберігають свої властивості (температура плавлення 119?, щільність – 196 г/см 3 ) тільки при температурі, вище 96°.

Якщо ж речовина продовжує остигати, воно переходить в ромбічну модифікацію. Існує ще одна форма – аморфна, коричневого кольору, пластична сірка. Зовні вона дуже схожа на гуму, може приймати будь-яку форму і навіть розтягуватися у вигляді ниток. Отримують речовину, струменем виливаючи розплавлену сірку в холодну воду. Перебуваючи тривалий час на повітрі, вона твердне і втрачає пластичність, стаючи ромбічної форми. Для сірки характерно не тільки тверда або рідка фаза, але й газоподібний стан. Так, при температурі 4446? вона кипить і переходить в пар темно-коричневого кольору. При різкому його охолодженні з'являється сірчаний колір – порошок, що складається з лускатих дрібних кристалів сірки.

Будова молекули

Тверда ромбічна сірка має молекули, що складаються з восьми атомів. Вони з'єднані між собою ковалентными неполярними зв'язками, утворюючи кольцевидную структуру, яка в період нагрівання руйнується. Речовина буде мати вигляд обривків ланцюгів з частинками S, утворюється полімерна структура з властивостями гуми. Пари сірки можна представити як систему, в якій встановлюється хімічна рівновага між молекулами, що містять різну кількість атомів сірки: два, чотири, шість або вісім. Існування різних фізичних форм сірки можна пояснити будовою її молекул.

Кисневі сполуки сірки

Формула оксиду хімічного елемента S залежить від того, який ступінь окиснення має в ньому атом сірки. Наприклад, SO 2 – це діоксид сірки, яка проявляє ступінь окислення +4. Це газоподібна речовина безбарвно і володіє різким задушливим запахом. Вже при температурі -10° воно переходить в рідку фазу. У хімічних процесах веде себе, як відновник. Сірчистий ангідрид отримують декількома способами, наприклад, спалюючи сірку: S + O2 -> SO2 + Q Сірчистий газ можна добути в реакції міді з концентрованою сульфатною кислотою при нагріванні: Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O Промисловий спосіб одержання діоксиду сірки полягає в спалюванні піриту або інших сірковмісних мінералів, наприклад, свинцевого блиску чи цинкової обманки. З'єднання використовують як основна сировина у виробництві сульфатної кислоти.

Триокис сірки

Продовжуючи розглядати кисневі сполуки сірки, зупинимося на сірчаному ангідриду. Це рідина без кольору, при температурі нижче +17? вона переходить у тверді кристали. Виявляє сильні гігроскопічні властивості, і, поглинаючи пари води, перетворюється в сірчану кислоту: SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4 Зберігають сірчаний ангідрид в герметично закритих ємностях, зазвичай це - запаяні колби. Речовина має властивості кислотного оксиду і є проміжним продуктом в сульфатно виробництві.

Сірководень і солі сульфідної кислоти

До складу компонентів вулканічних газів і мінеральних джерел часто входять молекули H 2 S. Водневе з'єднання сірки - сірководень – газ із запахом тухлих яєць, отруйний, добре розчинний у воді. Він є продуктом розпаду білкових речовин, присутніх в рослинних і тваринних організмах. Газ отримують у лабораторії під витяжкою з водню і сірки, нагріваючи суміш вихідних реагентів. Більш поширеним способом отримання сірководню в лабораторних умовах є дія розведеною хлоридною або сульфатної кислоти на сульфід заліза.
У виробничих технологіях, що йдуть з утворенням сірководню, необхідно дотримувати правила техніки безпеки. Концентрація газу в цеху чи іншому приміщенні не повинна перевищувати 001 в 1 л повітря, так як речовина руйнує, насамперед, нервову систему людини. Розчин сірководню у воді називають сульфідної кислотою, вона є слабким електролітом і утворює два типи солей: сульфіди і гидросульфиды. Сполуки сірки, до складу яких входять атоми лужних і лужноземельних металів, а також практично всі кислі солі, добре розчинні у воді. Щоб визначити присутність у розчині вільних іонів S 2 - , проводять якісну реакцію з розчинними солями, що містять іон свинцю. Випадання осаду сульфіду свинцю чорного кольору вказує на те, що досліджувана речовина є сульфідної кислотою або її сіллю. Отримують сульфіди, пропускаючи H 2 S через розчин сульфату відповідного металу. Більшість середніх солей мають характерну забарвлення: наприклад, сульфід марганцю – рожеву, солі свинцю або міді – чорну, сульфід кадмію – жовту. Ця особливість використовується в аналітичній хімії для аналізу катіонів.

Сульфатна кислота

Яке з'єднання сірки є найбільш важливим в хімії? Звичайно ж, це сульфатна кислота. Вона є багато тоннажным продуктом хімічного виробництва і затребувана в більшості сфер людської діяльності. Сірчану кислоту застосовують при очищенні нафтопродуктів, у виробництві мінеральних добрив, пластмас, барвників, лікарських засобів, а також в сільському господарстві. Технологія отримання H 2 SO 4 складається з трьох стадій: отримання діоксиду сірки випалюванням піриту, окислення його до сірчаного ангідриду, поглинання його концентрованою сірчаною кислотою і освіта олеуму. Його розбавляють водою і отримують сульфатну кислоту заданої концентрації. Зберігають її в спеціальних сталевих цистернах, які можна перевозити до місця подальшого використання.