Sírové sloučeniny: vlastnosti a příklady

Šestá skupina periodického systému D.I.Mendeleev, podskupina kyslíku, obsahuje několik prvků nazývaných chalcogeny. Patří sem síra. To je běžné v živé i neživé přírodě a nachází se ve volném stavu, stejně jako v komplexních anorganických a organických látkách. V našem článku budeme studovat sloučeniny síry a ukážeme jejich použití v průmyslu.

Šíření síry v přírodě

Prvek je přibližně 0,05 hmotnostní zemské kůry. Jednoduchá látka ve formě natívní síry je těžena na Krymu, v regionu Volha, ve státech střední Asie, v Itálii a ve Spojených státech. Jako součást sloučenin se tento prvek nachází ve skalách a nerostných surovinách: v pyritech železa, čínské ořechové pryskyřice, olovnatém lesku a zinkové směsi. Jako molekula síry jsou molekuly síry součástí proteinů rostlin, zvířat a lidí. V malých množstvích lze sloučeniny síry nalézt v kapalných přírodních uhlovodících, jako je olej.

Vlastnosti struktury atomu

Chemický symbol prvku je S, nachází se ve třetím období. Síra je nekovová, tj. Je to p-prvek. Při poslední energetické úrovni atomu je šest elektronů. Tvoří dva páry elektronů a další dvě záporně nabité částice zůstávají nepárové. Tento stav atomu je nečekaný. Například chemická sloučenina síry-sirovodíku H2S obsahuje částice S, která má oxidační stav -2. V jiných látkách, jako je oxid siřičitý SO ₂ , je stupeň oxidace prvku +4. Ve vzrušeném stavu atomu se všech šest elektronů stává valencí. Například v kyselina sírová H ₂ SO ₄ síra bude mít oxidační stav +6.

Fyzikální charakteristika

Žlutá pevná látka, snadno se rozpadá mechanickým šokem, není namočena vodou - je to síra. Jeho čtyři persistentní izotopy byly nalezeny v přírodě. Může se rozpustit v anilinu, sírouhlíku, špatně provádí elektrický proud a teplo. Zvažte alotropické sloučeniny síry. Chemie těchto typů: kosočtverečná, plastová a monoklinická. První je zastoupena krystaly ve formě oktaedra, která je charakteristická pro přírodní látku. Teplota tání je 113 °, hustota je 2,07 g / cm3. Chcete-li získat část monoklinické síry, musíte látku roztavit a pak ji pomalu ochladit. Krystaly se tvoří ve formě jehličí, tmavě žluté barvy a zachovávají své vlastnosti (teplota tání 119 °, hustota - 1,96 g / cm3) pouze při teplotě nad 96 °.

Pokud látka pokračuje v ochlazení, přechází do kosočtvercové modifikace. Existuje jiná forma - amorfní, hnědá, plastová síra. Externě je velmi podobný pryži, může mít jakoukoli formu a dokonce se protáhne ve formě nití. Látka se získá postřikem roztavené síry do studené vody. Být na vzduchu po dlouhou dobu, zatvrzuje a ztrácí plasticitu a stává se kosočtvercovou formou. Síra je charakterizována nejen pevnou nebo kapalnou fází, ale také plynným stavem. Takže při teplotě 444,6⁰ se vaří a změní na tmavě hnědou páru. Když je ostře ochlazena, objeví se síra - prášek sestávající z šupinatých, malých krystalů síry.

Molekulární struktura

Pevná kosočtverečná síra má molekuly sestávající z osmi atomů. Jsou propojeny kovalentními nepolárními vazbami, tvořící prstencovitou strukturu, která je během ohřevu zničena. Látka bude mít formu zbytků řetězců s částicemi S, přičemž se vytvoří polymerní struktura s vlastnostmi kaučuku. Páry síry lze považovat za systém, ve kterém jsou instalovány. chemická rovnováha mezi molekulami obsahujícími různá množství atomů síry: dva, čtyři, šest nebo osm. Existence různých fyzikálních forem síry lze vysvětlit strukturou molekul.

Sloučeniny kyslíku

Vzorec oxidu chemického prvku S závisí na tom, co oxidační stav má v sobě atom síry. Například SO ₂ je oxid siřičitý, vykazující stupeň oxidace +4. Tato plynná látka je bezbarvá a má dusivý štiplavý zápach. Již při -10 ° C přechází do kapalné fáze. V chemických procesech se chová jako redukční činidlo. Oxid siřičitý se získává několika způsoby, například spalováním síry:

S + O2 → SO2 + Q

Oxid siřičitý může být také při reakci mědi s koncentrovanou kyselinou sírovou při zahřátí:

Cu + 2H2S04 = CuS04 + S02 + 2H20

Průmyslovým procesem výroby oxidu siřičitého je spalování pyrite nebo jiných minerálů obsahujících síru, jako je lesk olova nebo směs zinku. Sloučenina se používá jako hlavní surovina při výrobě kyseliny sírové.

Oxid sírový

Pokračujeme-li v úvahu kyslíkaté sloučeniny síry, zaměříme se na anhydrid kyseliny sírové. Jedná se o kapalinu bez barvy, při teplotě pod + 17 ° se změní na pevné krystaly. Vykazuje silné hygroskopické vlastnosti a pohlcující vodní páry se změní na kyselinu sírovou:

SO ₃ + H ₂ O → H ₂ SO ₄

Anhydrid kyseliny sírové se skladuje v hermeticky uzavřených kontejnerech, obvykle se jedná o uzavřené baňky. Látka má vlastnosti oxid kyseliny a je meziproduktem při výrobě síranů.

Sírovodíkové a sulfidové soli

Složení složek vulkanických plynů a minerálních zdrojů často zahrnuje molekuly H2S. Vodík sloučenina síry - sirovodík - plyn s vůní zkažených vajec, jedovatý, dobře rozpustný ve vodě. Je to produkt štěpení bílkovin přítomných v rostlinných a živočišných organismech. Plyn se získává v laboratoři pod kapotou vodíku a síry, přičemž se zahřívá směs počátečních činidel. Obvyklejší způsob získávání sirovodíku v laboratoři je účinek zředěného chloridu nebo síranu na sulfid železa.

Ve výrobní technologii, která probíhá při tvorbě sírovodíku, je nutné dodržovat bezpečnostní předpisy. Koncentrace plynu v dílně nebo v jiné místnosti by neměla překročit 0,01 na 1 litr vzduchu, protože látka ničí především nervovou soustavu člověka. Roztok sírovodíku ve vodě se nazývá kyselina sulfidová, jedná se o slabý elektrolyt a tvoří dva typy solí: sulfidy a hydrosulfidy. Sírové sloučeniny, které obsahují atomy alkalických kovů a kovů alkalických zemin, stejně jako téměř všechny kyselé soli, jsou dobře rozpustné ve vodě. K určení přítomnosti volných iontů S ² v roztoku se provádí kvalitativní reakce s rozpustnými solemi obsahujícími olovité ionty. Srážka s černou sirníkem olova naznačuje, že testovanou látkou je kyselina sulfidová nebo její sůl.

Sulfidy se získají převedením H2S síranovým roztokem odpovídajícího kovu. Většina středních solí má charakteristickou barvu: například sulfid manganu je růžový, olovo nebo měďnaté soli jsou černé a sulfid kadmia je žlutý. Tato vlastnost se používá v analytické chemii pro analýzu kationtů.

Síranová kyselina

Jaká je nejdůležitější sloučenina síry v chemii? Samozřejmě je to kyselina sírová. Jedná se o tonážní chemický výrobek a je poptávka ve většině oblastí lidské činnosti. Kyselina sírová se používá při čištění ropných produktů, při výrobě minerálních hnojiv, plastů, barviv, léčiv, stejně jako v zemědělství. Technologie výroby H2SO4 se skládá ze tří etap: výroba oxidu siřičitého spalováním pyrilu, jeho oxidace na anhydrid kyseliny sírové, jeho absorpci koncentrovanou kyselinou sírovou a tvorbou oleum. Zředí se vodou a dostane síranovou kyselinu dané koncentrace. Uchovávejte jej ve speciálních ocelových nádržích, které lze přepravit na místo budoucího použití.