Žveplove spojine. Oksidacijsko stanje žvepla v spojinah. Formule žveplovih spojin

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 05:41

Podskupina halkogenov vključuje žveplo - to je drugi element, ki lahko tvori veliko število nahajališč rude. Sulfati, sulfidi, oksidi in druge žveplove spojine so zelo razširjeni, pomembni v industriji in naravi. Zato bomo v tem članku obravnavali, kaj so, kaj je žveplo samo, njegova preprosta snov.

Žveplo in njegove značilnosti

Ta element ima naslednji položaj v periodnem sistemu.

1. Šesta skupina, glavna podskupina.
2. Tretja majhna četrtina.
3. Atomska masa - 32, 064.
4. Redna številka - 16, enako število protonov in elektronov, nevtronov tudi 16.
5. Nanaša se na nekovinske elemente.
6. V formulah se bere kot "es", ime elementa žveplo, latinsko žveplo.

V naravi obstajajo štirje stabilni izotopi z masnimi številkami 32, 33, 34 in 36. Ta element je šesti najbolj razširjen v naravi. Nanaša se na biogene elemente, saj je del pomembnih organskihmolekule.

Elektronska struktura atoma

Žveplove spojine dolgujejo svojo raznolikost posebnosti elektronske strukture atoma. Izraža se z naslednjo konfiguracijsko formulo: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Dani vrstni red odraža samo stacionarno stanje elementa. Vendar je znano, da če se atomu prenese dodatna energija, se lahko elektroni razgradijo na podravni 3p in 3s, čemur sledi še en prehod v 3d, ki ostane prost. Posledično se ne spremeni le valenca atoma, ampak tudi vsa možna oksidacijska stanja. Njihovo število se močno povečuje, pa tudi število različnih snovi s sodelovanjem žvepla.

Oksidacijsko stanje žvepla v spojinah

Obstaja več glavnih različic tega indikatorja. Za žveplo je:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

Od teh je S⁺² najbolj redek, ostali so raztreseni povsod. Kemična aktivnost in oksidacijska sposobnost celotne snovi sta odvisna od stopnje oksidacije žvepla v spojinah. Tako so na primer spojine z -2 sulfidi. V njih je element, ki ga obravnavamo, tipičen oksidant.

Višja kot je vrednost oksidacijskega stanja v spojini, bolj izrazita bo oksidacijska sposobnost snovi. To je enostavno preveriti, če se spomnimo dveh glavnih kislin, ki ju tvori žveplo:

• H₂SO₃ - žveplo;
• H₂SO₄ - žveplovo.

To je znanoslednja je veliko bolj stabilna, močna spojina z zelo močno oksidacijsko sposobnostjo pri visoki koncentraciji.

preprosta snov

Kot preprosta snov je žveplo rumeni čudoviti kristali enakomerne, pravilne, podolgovate oblike. Čeprav je to le ena od njegovih oblik, ker obstajata dve glavni alotropni modifikaciji te snovi. Prvo, monoklinično ali rombično, je rumeno kristalno telo, ki se ne raztopi v vodi, temveč le v organskih topilih. Razlikuje se po krhkosti in lepi obliki strukture, predstavljene v obliki krone. Tališče - približno 110⁰C.

Če pri segrevanju takšne modifikacije ne zamudite vmesnega trenutka, lahko pravočasno zaznate drugo stanje - plastično žveplo. Je gumijasto rjava viskozna raztopina, ki se ob nadaljnjem segrevanju ali hitrem ohlajanju spet spremeni v rombično obliko.

Če govorimo o kemično čistem žvepla, pridobljenem z večkratno filtracijo, potem gre za svetlo rumene majhne kristale, krhke in popolnoma netopne v vodi. Lahko se vžge ob stiku z vlago in kisikom v zraku. Razlikujejo se po precej visoki kemični aktivnosti.

Biti v naravi

V naravi obstajajo naravna nahajališča, iz katerih se pridobivajo žveplove spojine in samo žveplo kot preprosta snov. Poleg tega je onavsebuje:

• v mineralih, rudah in kamninah;
• v telesu živali, rastlin in ljudi, saj je del številnih organskih molekul;
• v zemeljskem plinu, nafti in premogu;
• v oljnem skrilavcu in naravnih vodah.

Nekatere najbogatejših mineralov z žveplom lahko poimenujemo:

• cinnabar;
• pirit;
• sphalerit;
• antimonit;
• galena in drugi.

Večina danes proizvedenega žvepla gre za proizvodnjo sulfata. Drugi del se uporablja za medicinske namene, kmetijstvo, industrijske procese za proizvodnjo substanc.

Fizične lastnosti

Lahko jih opišemo z več točkami.

1. Netopen v vodi, topen v ogljikovem disulfidu ali terpentinu.
2. Pri dolgotrajnem trenju nabira negativni naboj.
3. Tališče je 110 ⁰C.
4. Vrelišče 190 ⁰C.
5. Ko doseže 300 ⁰C se spremeni v tekoče, enostavno mobilno.
6. Čista snov se lahko vžge spontano vnetljive lastnosti so zelo dobre.
7. Sam po sebi praktično nima vonja, vendar žveplove spojine oddajajo oster vonj po gnilih jajcih. Pa tudi nekaj plinastih binarnih predstavnikov.

Fizikalne lastnosti obravnavane snovi so bile ljudem znane že od antike. Žveplo je dobilo ime zaradi svoje gorljivosti. V vojnah so uporabljali zadušljive in strupene hlape, ki nastanejo pri zgorevanju te spojine, kot npr.orožje proti sovražnikom. Poleg tega so bile kisline, ki vsebujejo žveplo, vedno velikega industrijskega pomena.

Kemijske lastnosti

Tema: "Žveplo in njegove spojine" v šolskem tečaju kemije ne traja ene lekcije, ampak več. Navsezadnje jih je veliko. To je posledica kemične aktivnosti te snovi. Lahko kaže tako oksidativne lastnosti z močnejšimi redukcijskimi sredstvi (kovine, bor in drugi) kot tudi redukcijske lastnosti pri večini nekovin.

Vendar kljub takšni aktivnosti pride do interakcije s fluorom le v normalnih pogojih. Vsi ostali zahtevajo ogrevanje. Obstaja več kategorij snovi, s katerimi lahko žveplo komunicira:

• kovine;
• nekovine;
• alkalna;
• močne oksidativne kisline - žveplova in dušikova.

Žveplove spojine: sorte

Njihova raznolikost bo razložena z neenako vrednostjo oksidacijskega stanja glavnega elementa - žvepla. Torej lahko na podlagi tega ločimo več glavnih vrst snovi:

• spojine z oksidacijskim stanjem -2;
• +4;
• +6.

Če upoštevamo razrede in ne indeks valence, potem ta element tvori molekule, kot so:

• kisline;
• oksidi;
• vodikove žveplove spojine;
• sol;
• binarne spojine z nekovinami (ogljikov disulfid, kloridi);
• organske snovi.

Sedaj si oglejmo glavne in dajmo primere.

Snovi z oksidacijskim stanjem -2

Žveplove spojine 2 so njegove konformacije s kovinami, pa tudi s:

• ogljik;
• vodik;
• fosfor;
• silicij;
• arzen;
• bor.

V teh primerih deluje kot oksidant, saj so vsi našteti elementi bolj elektropozitivni. Oglejmo si nekaj pomembnejših.

1. Ogljikov disulfid - CS₂. Prozorna tekočina z značilno prijetno aromo etra. Je strupen, vnetljiv in eksploziven. Uporablja se kot topilo za večino vrst olj, maščob, nekovin, srebrovega nitrata, smol in gume. Pomemben del je tudi pri proizvodnji umetne svile – viskoze. V industriji se sintetizira v velikih količinah.
2. vodikov sulfid ali vodikov sulfid - H₂S. Brezbarven plin sladkega okusa. Vonj je oster, izjemno neprijeten, spominja na gnilo jajce. Strupeno, zavira dihalni center, saj veže bakrove ione. Zato ob zastrupitvi z njimi pride do zadušitve in smrti. Široko se uporablja v medicini, organski sintezi, proizvodnji žveplove kisline in kot energetsko učinkovita surovina.
3. Kovinski sulfidi se pogosto uporabljajo v medicini, pri proizvodnji sulfatov, pri proizvodnji barv, pri izdelavi fosforja in drugod. Splošna formula je Me_xS_y.

Spojine z oksidacijskim stanjem +4

Žveplove spojine 4 -je pretežno oksid in njegove ustrezne soli ter kislina. Vse so dokaj pogoste spojine, ki imajo določeno vrednost v industriji. Lahko delujejo tudi kot oksidanti, vendar pogosteje kažejo redukcijske lastnosti.

Formule za žveplove spojine z oksidacijskim stanjem +4 so naslednje:

• oksid - žveplov dioksid SO₂;
• kislina - žveplova H₂SO₃;
• soli imajo splošno formulo Me_x(SO₃)_y.

Eden najpogostejših je žveplov dioksid ali anhidrid. Je brezbarvna snov z vonjem po zažgani vžigalici. Nastanejo v velikih grozdih med vulkanskimi izbruhi, v tem trenutku jih je enostavno prepoznati po vonju.

Raztopi se v vodi s tvorbo lahko razpadljive kisline - žveplove. Obnaša se kot tipičen kislinski oksid, tvori soli, ki vključujejo SO₃^2- kot sulfitni ion. Ta anhidrid je glavni plin, ki vpliva na onesnaževanje okoliške atmosfere. To je tisto, kar povzroča kisli dež. V industriji se uporablja v proizvodnji sulfatov.

Spojine, v katerih ima žveplo oksidacijsko stanje +6

Sem spadata predvsem žveplov anhidrid in žveplova kislina z njihovimi solmi:

• sulfati;
• hidrosulfati.

Ker je žveplov atom v njih v najvišji stopnji oksidacije, so lastnosti teh spojin povsem razumljive. So močni oksidanti.

Žveplov oksid (VI) - žveplov anhidrid - jehlapna brezbarvna tekočina. Značilna lastnost je močna sposobnost vpijanja vlage. Kadi na prostem. Ko se raztopi v vodi, daje eno najmočnejših mineralnih kislin - žveplovo. Njegova koncentrirana raztopina je težka oljnata rahlo rumenkasta tekočina. Če anhidrid raztopimo v žveplovi kislini, dobimo posebno spojino, imenovano oleum. Industrijsko se uporablja pri proizvodnji kisline.

Med solmi - sulfati - spojine, kot so:

• madra CaSO₄ 2H₂O;
• barite BaSO₄;
• mirabilite;
• svinčev sulfat in drugi.

Uporabljajo se v gradbeništvu, kemični sintezi, medicini, proizvodnji optičnih instrumentov in očal ter celo v živilski industriji.

Hidrosulfati se pogosto uporabljajo v metalurgiji, kjer se uporabljajo kot fluks. Pomagajo tudi pri pretvorbi številnih kompleksnih oksidov v topne sulfatne oblike, ki se uporabljajo v ustreznih industrijah.

Študij žvepla v šolskem tečaju kemije

Kdaj je najboljši čas, da študenti spoznajo, kaj je žveplo, kakšne so njegove lastnosti, kaj je žveplova spojina? 9. razred je najboljše obdobje. To ni sam začetek, ko je otrokom vse novo in nerazumljivo. To je srednja pot pri študiju kemijske znanosti, ko bodo prej postavljeni temelji pomagali popolnoma razumeti temo. Zato je za obravnavo teh vprašanj namenjena druga polovica maturitetnega leta.razredu. Hkrati je celotna tema razdeljena na več blokov, v katerih je ločena lekcija "Žveplove spojine. Stopnja 9".

To je posledica njihove številčnosti. Ločeno je obravnavano tudi vprašanje industrijske proizvodnje žveplove kisline. Na splošno so za to temo v povprečju namenjene 3 ure.

Toda organske žveplove spojine jemljejo v študij šele v 10. razredu, ko se upoštevajo organske težave. Prizadenejo jih tudi biologija v srednji šoli. Konec koncev je žveplo del takih organskih molekul, kot so:

• tioalkoholi (tioli);
• proteini (terciarna struktura, na kateri nastanejo disulfidni mostovi);
• tioaldehidi;
• tiofenoli;
• tioetri;
• sulfonske kisline;
• sulfoksidi in drugi.

Uvrščamo jih v posebno skupino organskih žveplovih spojin. Pomembni so ne le v bioloških procesih živih bitij, ampak tudi v industriji. Na primer, sulfonske kisline so osnova mnogih zdravil (aspirin, sulfanilamid ali streptocid).

Poleg tega je žveplo stalna sestavina spojin, kot so nekatere:

• aminokisline;
• encimi;
• vitamini;
• hormoni.