Spojevi sumpora: svojstva i primjeri
Šesta skupina periodičnog sustava D.I. Mendelejeva, podskupina kisika, uključuje nekoliko elemenata koji se nazivaju halcogeni. To uključuje sumpor. Uobičajena je u živoj i neživoj prirodi i nalazi se u slobodnoj državi, kao iu složenim anorganskim i organskim tvarima. U članku ćemo proučavati sumporne spojeve i dati primjere njihove primjene u industriji.
Širenje sumpora u prirodi
Element je oko 0,05 mase zemljine kore. Jednostavna supstanca u obliku prirodnog sumpora iskopava se na Krimu, u regiji Volge, u državama Srednje Azije, kao iu Italiji i Sjedinjenim Državama. Kao dio spojeva, element se nalazi u stijenama i mineralima: u željeznim piritima, cinabaritima, sjajnim olovima i cink blendama. Kao makroćelije, molekule sumpora dio su proteina biljaka, životinja i ljudi. U malim količinama, sumporni spojevi mogu se naći u tekućim prirodnim ugljikovodicima, kao što je ulje.
Značajke strukture atoma
Kemijski simbol elementa je S, nalazi se u trećem razdoblju. Sumpor je ne-metal, to jest, to je p-element. Na posljednjoj energetskoj razini njegovog atoma nalazi se šest elektrona. Oni tvore dva elektronska para, a još dvije negativno nabijene čestice ostaju nesparene. Ovo stanje atoma je neistraženo. Na primjer, kemijski spoj sumpora - vodikov sulfid H 2 S, sadrži česticu S, koja ima oksidacijsko stanje -2. Kod drugih tvari, kao što je sumporni dioksid SO2, stupanj oksidacije elementa je +4. U uzbuđenom stanju atoma, svih šest elektrona postaju valenca. Na primjer, u sumporna kiselina H2S04 sumpor će imati oksidacijsko stanje +6.
Fizičke značajke
Žuta krutina, lako se mrvi mehaničkim udarcem, nije navlažena vodom - to je sumpor. U prirodi su pronađena njegova četiri uporna izotopa. Može se otopiti u anilinu, ugljikov disulfid, slabo provodi električnu struju i toplinu. Razmotrite alotropne spojeve sumpora. Kemija sljedećih vrsta: rombična, plastična i monoklinska. Prvi je predstavljen kristalima u obliku oktaedra, karakterističan je za prirodnu tvar. Točka taljenja je 113 °, gustoća je 2,07 g / cm3. Da biste dobili dio monoklinskog sumpora, morate rastopiti tvar, a zatim je polako ohladiti. Kristali se oblikuju u obliku iglica, tamno žute boje, zadržavajući svoja svojstva (točka topljenja 119⁰, gustoća - 1,96 g / cm 3 ) samo na temperaturi iznad 96 °.
Ako se tvar i dalje hladi, ona prelazi u rombičnu modifikaciju. Postoji još jedan oblik - amorfni, smeđi, plastični sumpor. Izvana, to je vrlo sličan gume, može uzeti bilo koji oblik, pa čak i protežu u obliku niti. Tvar se dobiva prskanjem rastaljenog sumpora u hladnu vodu. Dugo je na zraku, stvrdnjava i gubi plastičnost, postaje rombičan oblik. Sumpor nije karakterističan samo za krutu ili tekuću fazu, već i za plinovito stanje. Dakle, na temperaturi od 444,6 ° C, kipi i pretvara se u tamno smeđu paru. Kada se oštro ohladi, pojavljuje se sumporna boja - prah koji se sastoji od malih kristala sumpora.
Molekularna struktura
Čvrsti rombični sumpor ima molekule koje se sastoje od osam atoma. Oni su međusobno povezani kovalentnim nepolarnim vezama, tvoreći prstenastu strukturu, koja se uništava tijekom razdoblja grijanja. Tvar će imati oblik ostataka lanaca sa česticama S, a polimerna struktura se formira sa svojstvima gume. Pare sumpora mogu se smatrati sustavom u kojem su instalirane. kemijska ravnoteža između molekula koje sadrže različite količine atoma sumpora: dvije, četiri, šest ili osam. Postojanje raznih fizikalnih oblika sumpora može se objasniti strukturom njegovih molekula.
Spojevi sumpora s kisikom
Formula oksida kemijskog elementa S ovisi o tome što oksidacijsko stanje ima atom sumpora u sebi. Na primjer, SO2 je sumporni dioksid, koji pokazuje stupanj oksidacije od +4. Ova plinovita tvar je bezbojna i ima zagušljivi miris. Već na -10 ° C prelazi u tekuću fazu. U kemijskim procesima ponaša se kao redukcijsko sredstvo. Sumporni dioksid se dobiva na nekoliko načina, na primjer, spaljivanjem sumpora:
S + O2 → SO2 + Q
Sumporni dioksid može se također proizvesti u reakciji bakra s koncentriranom sulfatnom kiselinom kada se zagrijava:
Cu + 2H2S04 = CuS04 + S02 + 2H20
Industrijski proces za proizvodnju sumpornog dioksida je spaljivanje pirita ili drugih minerala koji sadrže sumpor, kao što su olovni sjaj ili cink blende. Spoj se koristi kao glavna sirovina u proizvodnji sulfatne kiseline.
Sumporni trioksid
Nastavljajući razmatranje kisikovih spojeva sumpora, usredotočit ćemo se na sumporni anhidrid. To je tekućina bez boje, na temperaturi ispod + 17⁰ pretvara se u čvrste kristale. Pokazuje jaka higroskopna svojstva i, apsorbirajući pare vode, pretvara se u sumpornu kiselinu:
SO3 + H20 → H2S04
Sumporni anhidrid pohranjuje se u hermetički zatvorenim spremnicima, obično u zapečaćenim tikvicama. Tvar ima svojstva kiseli oksid i je međuproizvod u proizvodnji sulfata.
Soli sumporovodika i sulfidnih kiselina
Sastav komponenti vulkanskih plinova i mineralnih izvora često uključuje molekule H 2 S. Vodik sumporni spoj - vodikov sulfid - plin s mirisom pokvarenih jaja, otrovnih, dobro topljivih u vodi. To je proizvod raspada proteina prisutnih u biljnim i životinjskim organizmima. Plin se dobiva u laboratoriju pod poklopcem vodika i sumpora, zagrijavajući smjesu početnih reagensa. Uobičajeniji način dobivanja vodikovog sulfida u laboratoriju je učinak razrijeđenog klorida ili sulfatne kiseline na željezni sulfid.
U tehnologiji proizvodnje, uz stvaranje sumporovodika, potrebno je poštivati sigurnosne propise. Koncentracija plina u radionici ili drugoj prostoriji ne smije prelaziti 0,01 na 1 litru zraka, budući da tvar uništava, prije svega, ljudski živčani sustav. Otopina sumporovodika u vodi naziva se sulfidna kiselina, slab je elektrolit i tvori dvije vrste soli: sulfidi i hidrosulfidi. Spojevi sumpora, koji sadrže atome alkalijskih i zemnoalkalnih metala, kao i gotovo sve kisele soli, dobro su topljivi u vodi. Za određivanje prisutnosti slobodnih S2 iona u otopini provodi se kvalitativna reakcija s topljivim solima koje sadrže ione olova. Precipitacija crnog olovnog sulfida ukazuje da je ispitivana tvar sulfidna kiselina ili njezina sol.
Sulfidi se dobivaju propuštanjem H2S kroz sulfatnu otopinu odgovarajućeg metala. Većina srednjih soli ima karakterističnu boju: na primjer, manganov sulfid je ružičast, soli olova ili bakra su crne, a kadmijev sulfid je žuta. Ova se značajka koristi u analitičkoj kemiji za analizu kationa.
Sulfatna kiselina
Koji je najvažniji sumporni spoj u kemiji? Naravno, ovo je sulfatna kiselina. To je tonažni kemijski proizvod i potražnja je u većini područja ljudske djelatnosti. Sumporna kiselina se koristi u pročišćavanju naftnih proizvoda, u proizvodnji mineralnih gnojiva, plastike, boja, lijekova, kao iu poljoprivredi. Tehnologija za proizvodnju H2S04 sastoji se od tri faze: proizvodnje sumpornog dioksida spaljivanjem pirita, njegove oksidacije do sumpornog anhidrida, njegove apsorpcije koncentriranom sumpornom kiselinom i stvaranjem oleuma. Razrjeđuje se s vodom i dobiva se sulfatna kiselina određene koncentracije. Čuvajte ga u posebnim čeličnim spremnicima koji se mogu transportirati do mjesta buduće uporabe.