Серни съединения. Степените на окисление на сярата в съединенията. Формули на серни съединения

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 05:17

Подгрупата на халкогените включва сярата - това е вторият от елементите, които могат да образуват голям брой рудни находища. Сулфатите, сулфидите, оксидите и други серни съединения са много широко разпространени, важни в индустрията и природата. Ето защо в тази статия ще разгледаме какви са те, какво представлява самата сяра, нейната проста субстанция.

Сярата и нейните характеристики

Този елемент има следната позиция в периодичната таблица.

1. Шеста група, основна подгрупа.
2. Трета малка точка.
3. Атомна маса - 32, 064.
4. Пореден номер - 16, същия брой протони и електрони, неутрони също 16.
5. Отнася се за неметални елементи.
6. Във формулите се чете като "es", името на елемента сяра, латински sulfur.

В природата има четири стабилни изотопа с масови числа 32, 33, 34 и 36. Този елемент е шестият най-разпространен в природата. Отнася се до биогенни елементи, тъй като е част от важните органичнимолекули.

Електронна структура на атома

Серните съединения дължат своето разнообразие на особеностите на електронната структура на атома. Изразява се със следната конфигурационна формула: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Даденият ред отразява само стационарното състояние на елемента. Известно е обаче, че ако на атома се придаде допълнителна енергия, тогава електроните могат да бъдат раздвоени на поднивата 3p и 3s, последвано от друг преход към 3d, който остава свободен. В резултат на това се променя не само валентността на атома, но и всички възможни окислителни състояния. Техният брой нараства значително, както и броят на различните вещества с участието на сяра.

Ставания на окисление на сярата в съединения

Има няколко основни варианта на този индикатор. За сярата е:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

От тях S⁺² е най-рядкото, останалите са разпръснати навсякъде. Химическата активност и окислителната способност на цялото вещество зависи от степента на окисление на сярата в съединенията. Така например съединенията с -2 са сулфиди. В тях елементът, който разглеждаме, е типичен окислител.

Колкото по-висока е стойността на степента на окисление в съединението, толкова по-изразена ще бъде окислителната способност на веществото. Това е лесно да се провери, ако си припомним двете основни киселини, които образува сярата:

• H₂SO₃ - сяра;
• H₂SO₄ - сярна.

Известно е, чеПоследното е много по-стабилно, силно съединение, с много силна окислителна способност при висока концентрация.

Проста субстанция

Като просто вещество, сярата е жълти красиви кристали с равномерна, правилна, удължена форма. Въпреки че това е само една от неговите форми, тъй като има две основни алотропни модификации на това вещество. Първото, моноклинно или ромбично, е жълто кристално тяло, което не може да се разтваря във вода, а само в органични разтворители. Различава се с крехкост и красива форма на структурата, представена под формата на корона. Точка на топене - около 110⁰C.

Ако не пропуснете междинния момент при нагряване на такава модификация, тогава можете да откриете навреме друго състояние - пластмасова сяра. Това е гуменокафяв вискозен разтвор, който при допълнително нагряване или бързо охлаждане отново се превръща в ромбична форма.

Ако говорим за химически чиста сяра, получена чрез многократно филтриране, то това е ярко жълти малки кристали, крехки и напълно неразтворими във вода. Способен да се запали при контакт с влага и кислород във въздуха. Различават се с доста висока химическа активност.

Да бъдеш сред природата

В природата има естествени находища, от които се извличат серни съединения и самата сяра като просто вещество. Освен това тясъдържа:

• в минерали, руди и скали;
• в тялото на животни, растения и хора, тъй като е част от много органични молекули;
• в природен газ, нефт и въглища;
• в нефтени шисти и естествени води.

Могат да бъдат наречени някои от най-богатите на сяра минерали:

• цинобър;
• pyrite;
• сфалерит;
• антимонит;
• галена и други.

По-голямата част от произвежданата днес сяра отива за производство на сулфати. Друга част се използва за медицински цели, селско стопанство, промишлени процеси за производство на вещества.

Физически свойства

Могат да бъдат описани с няколко точки.

1. Неразтворим във вода, разтворим във въглероден дисулфид или терпентин.
2. При продължително триене натрупва отрицателен заряд.
3. Точка на топене е 110 ⁰C.
4. Точка на кипене 190 ⁰C.
5. Когато достигне 300 ⁰C се превръща в течен, лесно мобилен.
6. Чистото вещество може да възпламени спонтанно запалими свойства са много добри.
7. Сами по себе си той практически няма миризма, но сероводородните съединения излъчват остра миризма на развалени яйца. Както и някои газообразни двоични представители.

Физичните свойства на въпросното вещество са известни на хората още от древността. Поради своята горимост сярата е получила името си. Във войните са използвани задушаващи и отровни изпарения, които се образуват при изгарянето на това съединение, т.к.оръжия срещу врагове. Освен това киселините, съдържащи сяра, винаги са били от голямо индустриално значение.

Химически свойства

Тема: "Сярата и нейните съединения" в училищния курс по химия отнема не един урок, а няколко. Все пак има много от тях. Това се дължи на химическата активност на това вещество. Може да проявява както окислителни свойства с по-силни редуциращи агенти (метали, бор и други), така и редуциращи свойства с повечето неметали.

Въпреки тази активност обаче, взаимодействието с флуор се осъществява само при нормални условия. Всички останали изискват отопление. Има няколко категории вещества, с които сярата може да взаимодейства:

• метали;
• неметали;
• алкален;
• силни окислителни киселини - сярна и азотна.

Сярни съединения: разновидности

Разнообразието им ще се обясни с неравномерната стойност на степента на окисление на основния елемент - сярата. И така, можем да различим няколко основни типа вещества на тази основа:

• съединения със степен на окисление -2;
• +4;
• +6.

Ако разглеждаме класовете, а не индекса на валентност, тогава този елемент образува молекули като:

• киселини;
• оксиди;
• серни водородни съединения;
• сол;
• бинарни съединения с неметали (въглероден дисулфид, хлориди);
• органична материя.

Сега нека разгледаме основните и да дадем примери.

Вещества със степен на окисление от -2

Серни съединения 2 са неговите конформации с метали, както и с:

• въглерод;
• водород;
• фосфор;
• силикон;
• арсен;
• бор.

В тези случаи той действа като окислител, тъй като всички изброени елементи са по-електроположителни. Нека да разгледаме някои от по-важните.

1. Въглероден дисулфид - CS₂. Прозрачна течност с характерен приятен аромат на етер. Той е токсичен, запалим и експлозивен. Използва се като разтворител за повечето видове масла, мазнини, неметали, сребърен нитрат, смоли и каучук. Също така е важна част при производството на изкуствена коприна - вискоза. В индустрията се синтезира в големи количества.
2. Сероводород или сероводород - H₂S. Безцветен газ със сладък вкус. Миризмата е остра, изключително неприятна, напомня на развалено яйце. Отровен, потиска дихателния център, тъй като свързва медните йони. Затова при отравяне от тях настъпва задушаване и смърт. Широко използван в медицината, органичния синтез, производството на сярна киселина и като енергийно ефективна суровина.
3. Металните сулфиди се използват широко в медицината, в производството на сулфати, в производството на бои, в производството на фосфор и други места. Общата формула е Me_xS_y.

Съединения със степен на окисление +4

Серни съединения 4 -той е предимно оксид и съответните му соли и киселина. Всички те са доста често срещани съединения, които имат определена стойност в индустрията. Те могат да действат и като окислители, но по-често проявяват редуциращи свойства.

Формулите за серни съединения със степен на окисление +4 са както следва:

• оксид - серен диоксид SO₂;
• киселина - сярна H₂SO₃;
• солите имат общата формула Me_x(SO₃)_y.

Един от най-разпространените е серен диоксид или анхидрид. Това е безцветно вещество с мирис на изгоряла кибрит. Образувани в големи клъстери по време на вулканични изригвания, в този момент е лесно да се идентифицират по миризма.

Разтваря се във вода с образуването на лесно разлагаща се киселина - сярна. Той се държи като типичен киселинен оксид, образува соли, които включват SO₃^2- като сулфитен йон. Този анхидрид е основният газ, който влияе върху замърсяването на околната атмосфера. Това е причината за киселинния дъжд. В промишлеността се използва в производството на сулфати.

Съединения, в които сярата има степен на окисление +6

Те включват преди всичко серен анхидрид и сярна киселина с техните соли:

• сулфати;
• хидросулфати.

Тъй като серният атом в тях е в най-висока степен на окисление, свойствата на тези съединения са напълно разбираеми. Те са силни окислители.

Серен оксид (VI) - серен анхидрид - елетлива безцветна течност. Характерна особеност е силната способност за абсорбиране на влага. Пуши на открито. При разтваряне във вода дава една от най-силните минерални киселини – сярна. Неговият концентриран разтвор е тежка мазна леко жълтеникава течност. Ако анхидридът се разтвори в сярна киселина, тогава ще се получи специално съединение, наречено олеум. Използва се индустриално в производството на киселина.

Сред солите - сулфати - съединения като:

• гипс CaSO₄ 2H₂O;
• barite BaSO₄;
• mirabilite;
• оловен сулфат и други.

Използват се в строителството, химичния синтез, медицината, производството на оптични инструменти и очила и дори в хранителната промишленост.

Хидросулфатите са широко използвани в металургията, където се използват като флюс. Освен това те помагат за превръщането на много сложни оксиди в разтворими сулфатни форми, които се използват в съответните индустрии.

Изучаването на сярата в училищния курс по химия

Кога е най-доброто време учениците да научат какво представлява сярата, какви са нейните свойства, какво е сярно съединение? 9 клас е най-добрият период. Това не е самото начало, когато всичко е ново и неразбираемо за децата. Това е средата в изучаването на химическата наука, когато основите, поставени по-рано, ще помогнат за пълното разбиране на темата. Следователно за разглеждане на тези въпроси се отделя втората половина на дипломната година.клас. В същото време цялата тема е разделена на няколко блока, в които има отделен урок "Сярни съединения. Клас 9".

Това се дължи на тяхното изобилие. Отделно се разглежда и въпросът за промишленото производство на сярна киселина. Като цяло за тази тема са отделени средно 3 часа.

Но органичните серни съединения се вадят за изучаване само в 10-ти клас, когато се разглеждат органичните проблеми. Те са засегнати и по биология в гимназията. В крайна сметка сярата е част от такива органични молекули като:

• тиоалкохоли (тиоли);
• протеини (третична структура, върху която се образуват дисулфидни мостове);
• тиоалдехиди;
• тиофеноли;
• тиоетери;
• сулфонови киселини;
• сулфоксиди и други.

Те са класифицирани като специална група органосерни съединения. Те са важни не само в биологичните процеси на живите същества, но и в индустрията. Например, сулфоновите киселини са в основата на много лекарства (аспирин, сулфаниламид или стрептоцид).

В допълнение, сярата е постоянен компонент на съединения като някои:

• аминокиселини;
• ензими;
• витамини;
• хормони.