Zlúčeniny síry. Oxidačné stavy síry v zlúčeninách. Vzorce zlúčenín síry

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 05:40

Do podskupiny chalkogénov patrí síra – je to druhý z prvkov, ktorý môže tvoriť veľké množstvo rudných ložísk. Veľmi rozšírené sú sírany, sulfidy, oxidy a iné zlúčeniny síry, dôležité v priemysle a prírode. Preto v tomto článku zvážime, čo sú to, čo je samotná síra, jej jednoduchá látka.

Síra a jej vlastnosti

Tento prvok má v periodickej tabuľke nasledujúcu pozíciu.

1. Šiesta skupina, hlavná podskupina.
2. Tretie malé obdobie.
3. Atómová hmotnosť – 32, 064.
4. Poradové číslo - 16, rovnaký počet protónov a elektrónov, neutrónov tiež 16.
5. Týka sa nekovových prvkov.
6. Vo vzorcoch sa číta ako „es“, názov prvku síra, latinsky síra.

V prírode existujú štyri stabilné izotopy s hmotnostnými číslami 32, 33, 34 a 36. Tento prvok je šiestym najrozšírenejším v prírode. Vzťahuje sa na biogénne prvky, pretože je súčasťou dôležitých organickýchmolekuly.

Elektronická štruktúra atómu

Zlúčeniny síry vďačia za svoju rozmanitosť zvláštnostiam elektrónovej štruktúry atómu. Vyjadruje sa nasledujúcim konfiguračným vzorcom: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Udané poradie odráža iba stacionárny stav prvku. Je však známe, že ak sa atómu udelí dodatočná energia, potom sa elektróny môžu znehodnotiť na podúrovniach 3p a 3s, po čom nasleduje ďalší prechod na 3d, ktorý zostáva voľný. V dôsledku toho sa mení nielen valencia atómu, ale aj všetky možné oxidačné stavy. Ich počet sa výrazne zvyšuje, rovnako ako počet rôznych látok s účasťou síry.

Oxidačné stavy síry v zlúčeninách

Existuje niekoľko hlavných variantov tohto ukazovateľa. Pre síru je to:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

Z nich je S⁺² najvzácnejší, ostatné sú roztrúsené všade. Chemická aktivita a oxidačná schopnosť celej látky závisí od stupňa oxidácie síry v zlúčeninách. Takže napríklad zlúčeniny s -2 sú sulfidy. V nich je prvok, o ktorom uvažujeme, typickým oxidačným činidlom.

Čím vyššia je hodnota oxidačného stavu v zlúčenine, tým výraznejšia bude oxidačná schopnosť látky. Dá sa to ľahko overiť, ak si spomenieme na dve hlavné kyseliny, ktoré tvorí síra:

• H₂SO₃ - sírové;
• H₂SO₄ - sírová.

To je známeposledná uvedená je oveľa stabilnejšia, silnejšia zlúčenina s veľmi silnou oxidačnou schopnosťou vo vysokej koncentrácii.

Jednoduchá látka

Síra ako jednoduchá látka sú krásne žlté kryštály rovnomerného, pravidelného, pretiahnutého tvaru. Aj keď je to len jedna z jeho foriem, pretože existujú dve hlavné alotropické modifikácie tejto látky. Prvý, monoklinický alebo kosoštvorcový, je žlté kryštalické teleso, ktoré sa nemôže rozpúšťať vo vode, ale iba v organických rozpúšťadlách. Líši sa krehkosťou a krásnou formou štruktúry prezentovanej vo forme koruny. Teplota topenia - približne 110⁰C.

Ak vám pri zahrievaní takejto úpravy neunikne prechodný moment, tak môžete včas odhaliť ďalší stav – plastovú síru. Je to gumovitý hnedý viskózny roztok, ktorý sa ďalším zahriatím alebo prudkým ochladením opäť zmení na kosoštvorcový tvar.

Ak hovoríme o chemicky čistej síre získanej opakovanou filtráciou, potom ide o svetložlté malé kryštály, krehké a úplne nerozpustné vo vode. Schopný vznietiť pri kontakte s vlhkosťou a kyslíkom vo vzduchu. Líšia sa pomerne vysokou chemickou aktivitou.

Byť v prírode

V prírode existujú prírodné ložiská, z ktorých sa získavajú zlúčeniny síry a samotná síra ako jednoduchá látka. Navyše onaobsahuje:

• v mineráloch, rudách a horninách;
• v tele zvierat, rastlín a ľudí, keďže je súčasťou mnohých organických molekúl;
• v zemnom plyne, rope a uhlí;
• v ropných bridliciach a prírodných vodách.

Niektoré z najbohatších minerálov na síru možno pomenovať:

• cinnabar;
• pyrite;
• sphalerite;
• antimonit;
• galena a ďalšie.

Väčšina dnes vyprodukovanej síry ide na výrobu síranov. Ďalšia časť sa používa na lekárske účely, poľnohospodárstvo, priemyselné procesy na výrobu látok.

Fyzikálne vlastnosti

Dajú sa opísať niekoľkými bodmi.

1. Nerozpustný vo vode, rozpustný v sírouhlíku alebo terpentíne.
2. Pri dlhšom trení sa hromadí záporný náboj.
3. Teplota topenia je 110 ⁰C.
4. Bod varu 190 ⁰C.
5. Keď dosiahne 300 ⁰C sa zmení na tekuté, ľahko mobilné.
6. Čistá látka sa môže samovznietiť, vlastnosti samovznietenia sú veľmi dobré.
7. Sama o sebe nemá prakticky žiadny zápach, avšak zlúčeniny síry vodíka vydávajú ostrý zápach skazených vajec. Rovnako ako niektorí plynní binárni zástupcovia.

Fyzikálne vlastnosti danej látky sú ľuďom známe už od staroveku. Síra dostala svoje meno pre svoju horľavosť. Vo vojnách sa používali dusivé a jedovaté splodiny, ktoré vznikajú pri spaľovaní tejto zlúčeniny, napr.zbrane proti nepriateľom. Okrem toho kyseliny obsahujúce síru mali vždy veľký priemyselný význam.

Chemické vlastnosti

Téma: „Síra a jej zlúčeniny“v školskom kurze chémie nezaberie jednu, ale hneď niekoľko. Koniec koncov, je ich veľa. Je to spôsobené chemickou aktivitou tejto látky. Môže vykazovať oxidačné vlastnosti so silnejšími redukčnými činidlami (kovy, bór a iné), ako aj redukčné vlastnosti s väčšinou nekovov.

Napriek takejto aktivite však za normálnych podmienok dochádza len k interakcii s fluórom. Všetky ostatné vyžadujú vykurovanie. Existuje niekoľko kategórií látok, s ktorými môže síra interagovať:

• kovy;
• nekovy;
• alkali;
• silné oxidačné kyseliny – sírová a dusičná.

Zlúčeniny síry: odrody

Ich rôznorodosť bude vysvetlená nerovnakou hodnotou oxidačného stavu hlavného prvku – síry. Na tomto základe teda môžeme rozlíšiť niekoľko hlavných typov látok:

• zlúčeniny s oxidačným stavom -2;
• +4;
• +6.

Ak vezmeme do úvahy triedy a nie index valencie, potom tento prvok tvorí molekuly ako:

• acids;
• oxides;
• zlúčeniny síry vodíka;
• s alt;
• binárne zlúčeniny s nekovmi (sírouhlík, chloridy);
• organická hmota.

Poďme sa teraz pozrieť na tie hlavné a uviesť príklady.

Látky s oxidačným stavom -2

Zlúčeniny síry 2 sú jeho konformáciami s kovmi, ako aj s:

• carbon;
• vodík;
• fosfor;
• silicon;
• arzén;
• bór.

V týchto prípadoch pôsobí ako oxidačné činidlo, pretože všetky uvedené prvky sú elektropozitívnejšie. Poďme sa pozrieť na niektoré z najdôležitejších.

1. Sírouhlík - CS₂. Priehľadná kvapalina s charakteristickou príjemnou vôňou éteru. Je toxický, horľavý a výbušný. Používa sa ako rozpúšťadlo pre väčšinu druhov olejov, tukov, nekovov, dusičnanu strieborného, živíc a kaučukov. Je dôležitou súčasťou aj pri výrobe umelého hodvábu – viskózy. V priemysle sa syntetizuje vo veľkých množstvách.
2. Sírovodík alebo sírovodík - H₂S. Bezfarebný plyn sladkej chuti. Vôňa je ostrá, mimoriadne nepríjemná, pripomínajúca zhnité vajce. Jedovatý, tlmí dýchacie centrum, pretože viaže ióny medi. Preto pri otrave nimi dochádza k uduseniu a smrti. Široko používaný v medicíne, organickej syntéze, výrobe kyseliny sírovej a ako energeticky účinná surovina.
3. Sirníky kovov sú široko používané v medicíne, pri výrobe síranov, pri výrobe farieb, pri výrobe fosforu a na iných miestach. Všeobecný vzorec je Me_xS_y.

Zlúčeniny s oxidačným stavom +4

Zlúčeniny síry 4 -je to prevažne oxid a jeho zodpovedajúce soli a kyselina. Všetky z nich sú pomerne bežné zlúčeniny, ktoré majú určitú hodnotu v priemysle. Môžu pôsobiť aj ako oxidačné činidlá, ale častejšie vykazujú redukčné vlastnosti.

Vzorce pre zlúčeniny síry s oxidačným stavom +4 sú nasledovné:

• oxid - oxid siričitý SO₂;
• kyselina - sírová H₂SO₃;
• soli majú všeobecný vzorec Me_x(SO₃)_y.

Jedným z najbežnejších je oxid siričitý alebo anhydrid. Je to bezfarebná látka s vôňou spálenej zápalky. Vznikli vo veľkých zhlukoch počas sopečných erupcií a v tejto chvíli sa dajú ľahko identifikovať podľa čuchu.

Rozpúšťa sa vo vode za vzniku ľahko rozložiteľnej kyseliny - sírovej. Správa sa ako typický kyslý oxid, tvorí soli, medzi ktoré patrí SO₃^2- ako sulfitový ión. Tento anhydrid je hlavným plynom, ktorý ovplyvňuje znečistenie okolitej atmosféry. To spôsobuje kyslé dažde. V priemysle sa používa pri výrobe síranov.

Zlúčeniny, v ktorých má síra oxidačný stav +6

Patria sem predovšetkým anhydrid kyseliny sírovej a kyselina sírová s ich soľami:

• sulfáty;
• hydrosulfáty.

Keďže atóm síry v nich je v najvyššom stupni oxidácie, vlastnosti týchto zlúčenín sú celkom pochopiteľné. Sú to silné oxidačné činidlá.

Oxid sírový (VI) - anhydrid kyseliny sírovej - je aprchavá bezfarebná kvapalina. Charakteristickým znakom je vysoká schopnosť absorbovať vlhkosť. Vonku sa fajčí. Po rozpustení vo vode dáva jednu z najsilnejších minerálnych kyselín – sírovú. Jeho koncentrovaný roztok je ťažká olejovitá mierne žltkastá kvapalina. Ak sa anhydrid rozpustí v kyseline sírovej, získa sa špeciálna zlúčenina nazývaná oleum. Priemyselne sa používa pri výrobe kyseliny.

Medzi soli - sírany - zlúčeniny ako:

• sadrovec CaSO₄ 2H₂O;
• baryt BaSO₄;
• mirabilite;
• síran olovnatý a iné.

Používajú sa v stavebníctve, chemickej syntéze, medicíne, výrobe optických prístrojov a okuliarov a dokonca aj v potravinárskom priemysle.

Hydrosírany sú široko používané v metalurgii, kde sa používajú ako tavivo. A tiež pomáhajú premieňať mnohé komplexné oxidy na rozpustné sulfátové formy, čo sa používa v príslušných priemyselných odvetviach.

Štúdium síry v školskom kurze chémie

Kedy je najlepší čas, aby sa študenti dozvedeli, čo je síra, aké sú jej vlastnosti, čo je zlúčenina síry? 9. ročník je najlepšie obdobie. Nie je to úplný začiatok, keď je všetko nové a pre deti nepochopiteľné. Toto je stredná cesta v štúdiu chemickej vedy, keď základy položené skôr pomôžu plne pochopiť tému. Na posúdenie týchto otázok je preto vyčlenený druhý polrok promócie.trieda. Zároveň je celá téma rozdelená do niekoľkých blokov, v ktorých je samostatná lekcia "Zlúčeniny síry. 9. ročník".

Je to kvôli ich hojnosti. Samostatne sa posudzuje aj problematika priemyselnej výroby kyseliny sírovej. Vo všeobecnosti sú na túto tému vyčlenené v priemere 3 hodiny.

Avšak organické zlúčeniny síry sa vyberajú na štúdium iba v 10. ročníku, keď sa berú do úvahy organické otázky. Ovplyvňuje ich aj biológia na strednej škole. Koniec koncov, síra je súčasťou takých organických molekúl ako:

• tioalkoholy (tioly);
• proteíny (terciárna štruktúra, na ktorej sa tvoria disulfidové mostíky);
• tioaldehydy;
• tiofenoly;
• tioétery;
• sulfónové kyseliny;
• sulfoxidy a iné.

Sú klasifikované ako špeciálna skupina organosírnych zlúčenín. Sú dôležité nielen v biologických procesoch živých bytostí, ale aj v priemysle. Napríklad sulfónové kyseliny sú základom mnohých liekov (aspirín, sulfanilamid alebo streptocid).

Okrem toho je síra stálou zložkou zlúčenín, ako sú niektoré:

• aminokyseliny;
• enzýmy;
• vitamíny;
• hormóny.