Síra (lat. síra) je nekovový prvok. Chemická značka je S, poradové číslo v periodickej tabuľke je 16. Valencia síry bola stanovená ešte pred štúdiom štruktúry atómu. Jeho hodnota bola určená na základe vlastnosti nahradiť, pritiahnuť alebo pripojiť určitý počet iných atómov alebo skupín. Neskôr výskumníci prišli na úlohu záporne nabitých častíc (elektrónov) pri vytváraní chemickej väzby.
Valencia síry: aké vlastnosti atómov ovplyvňujú jej hodnotu?
Z hľadiska prevalencie na Zemi je chemický prvok na 16. mieste. Vyskytuje sa ako svetložlté kryštály alebo prášok v horninách, v blízkosti aktívnych a vyhasnutých sopiek. Najznámejšie prírodné zlúčeniny sú sulfidy a sírany.
Vlastnosti prvku a látky:
- Silný nekovový.
- Z hľadiska elektronegativity (EO) alebo schopnosti priťahovať elektróny je síra na druhom mieste po fluóre, kyslíku, dusíku, chlóre a bróme.
- Interaguje s kovmi a nekovmi, jednoduchými a zložitými látkami.
Rozdiely vo vlastnostiach závisia od štruktúry a stavu atómu, rozdiel v hodnotách EO. Poďme zistiť, akú valenciu môže mať síra v zlúčeninách. Ich chemické správanie závisí od štruktúry energetických obalov, počtu a usporiadania vonkajších elektrónov v atóme.
Prečo sa valencia mení?
Stabilné sú prirodzené izotopy síry s hmotnostnými číslami 32 (najbežnejšie), 33, 34 a 36. Atóm každého z týchto nuklidov obsahuje 16 kladne nabitých protónov. V priestore blízko jadra sa 16 elektrónov pohybuje veľkou rýchlosťou. Sú nekonečne malé, negatívne nabité. Menej priťahované k jadru (viac voľných) 6 vonkajších častíc. Niekoľko alebo všetky z nich sa podieľajú na tvorbe rôznych typov chemických väzieb. Podľa moderných koncepcií je valencia síry určená počtom vytvorených spoločných (väzbových) elektrónových párov. Vonkajšie častice, ktoré sa zúčastňujú tohto procesu, sú zvyčajne na výkresoch a diagramoch znázornené ako bodky okolo chemického znaku.
Ako závisí valencia od štruktúry atómu?
Pomocou energetického diagramu môžete zobraziť štruktúru úrovní a podúrovní (s, p, d), od ktorých závisí vzorec valencie síry. Dve rôzne smerované šípky symbolizujú spárované, jedna - nepárové elektróny. Vonkajší priestor atómu síry tvoria orbitály 6 častíc a 8 je potrebných pre stabilitu podľa oktetového pravidla. Konfiguráciu valenčného obalu odráža vzorec 3s23p4. Elektróny nedokončenej vrstvymajú veľkú zásobu energie, čo spôsobuje nestabilný stav celého atómu. Na dosiahnutie stability potrebuje atóm síry dva ďalšie negatívne druhy. Možno ich získať vytvorením kovalentných väzieb s inými prvkami alebo pohltením dvoch voľných elektrónov. V tomto prípade síra vykazuje valenciu II (–). Rovnakú hodnotu možno získať pomocou vzorca: 8 - 6=2, kde 6 je číslo skupiny, v ktorej sa prvok nachádza.
Kde sa nachádzajú zlúčeniny, v ktorých je mocenstvo síry II (–)?
Prvok priťahuje alebo úplne odstraňuje elektróny z atómov s nižšou hodnotou elektronegativity na Pollingovej stupnici. Valencia II (-) sa prejavuje v sulfidoch kovov a nekovov. Rozsiahla skupina takýchto zlúčenín sa nachádza v zložení hornín a minerálov s veľkým praktickým významom. Patria sem pyrit (FeS), sfalerit (ZnS), galenit (PbS) a ďalšie látky. Kryštály sulfidu železa majú krásnu žltohnedú farbu a lesk. Minerál pyrit je často označovaný ako „bláznivé zlato“. Na získanie kovov z rúd sa pražia alebo redukujú. Sírovodík H2S má rovnakú elektrónovú štruktúru ako voda. Pôvod H2S:
- uvoľňuje sa, keď bielkoviny hnijú (napríklad kuracie vajce);
- vybuchne sopečnými plynmi;
- akumuluje sa v prírodných vodách, olej;
- vyčnieva v dutinách v zemskej kôre.
Prečo je vzorec pre štvormocný oxid sírový SO2?
Vzorec pre oxid ukazuje, že jeden atóm síry v molekule je naviazaný na dva atómy kyslíka, z ktorých každý potrebuje 2 elektróny na oktet. Výsledná väzba je kovalentnej polárnej povahy (EO kyslíka je väčšie). Valencia síry v tejto zlúčenine je IV (+), pretože 4 elektróny atómu síry sú posunuté smerom k dvom atómom kyslíka. Vzorec možno napísať nasledovne: S2O4, ale podľa pravidiel ho treba znížiť o 2. Oxid po rozpustení vo vode vytvára ióny slabej kyseliny sírovej. Jeho soli - siričitany - sú silné redukčné činidlá. Plyn SO2 slúži ako medziprodukt pri výrobe kyseliny sírovej.
V ktorých látkach má síra najvyššiu mocnosť?
Oxid SO3 alebo S2O6 je bezfarebná kvapalina, ktorá tvrdne pri teplotách pod 17°C. V zlúčenine SO3 je mocenstvo kyslíka II (–) a síra je VI (+). Vyšší oxid sa rozpúšťa vo vode a vytvára silnú dvojsýtnu kyselinu sírovú. Pre veľkú úlohu vo výrobných procesoch sa látka nazývala „chlieb chemického priemyslu“. Významnú úlohu v hospodárstve a medicíne majú kyslé soli - sírany. Používa sa hydrát vápenatý (sadra), sodík (Glauberova soľ), horčík (epsomská soľ alebo horká soľ).
1, 2, 3, 4, 6 externých elektrónov sa môže podieľať na tvorbe rôznych typov chemických väzieb. Vymenujme možné valencie síry vzhľadom na to, že existujú vzácne a nestabilné zlúčeniny: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Prvok získava druhú pozitívnu valenciu vSO monoxid. Najčastejšie hodnoty II (–), IV (+), VI (+) vykazuje síra ako súčasť skupiny látok priemyselného, poľnohospodárskeho a medicínskeho významu. Jeho zlúčeniny sa používajú pri výrobe zábavnej pyrotechniky.
Veľkým problémom zostáva zachytávanie výfukových plynov, vrátane oxidov síry IV (+), VI (+) a sírovodíka, ktoré sú škodlivé pre ľudí a životné prostredie. Boli vytvorené technológie na spracovanie týchto plynných odpadov a získavanie kyseliny sírovej a síranov z nich. Na tento účel sa pri hutníckych závodoch alebo v tom istom areáli budujú chemické podniky. Výsledkom je zníženie objemu znečistenia, menej „dažďov s obsahom kyseliny sírovej“.
