Žveplove spojine: lastnosti in primeri
Šesta skupina periodičnega sistema D.I. Mendelejev, podskupina kisika, vključuje več elementov, imenovanih halcogeni. Ti vključujejo žveplo. Pogosto je tako v živi in nežive naravi, kot v prosti državi, pa tudi v kompleksnih anorganskih in organskih snoveh. V članku bomo preučevali žveplove spojine in podali primere njihove uporabe v industriji.
Širjenje žvepla v naravi
Element je približno 0,05 mase zemeljske skorje. Preprosta snov v obliki naravnega žvepla je izkopana v Krimu, regiji Volga, državah Srednje Azije, pa tudi v Italiji in Združenih državah. Kot del spojine se element nahaja v kamninah in mineralih: v železovih piritih, cinabaritnih olju, svinčevih brinah in cinkovih blendah. Kot makrocelica so molekule žvepla del beljakovin rastlin, živali in ljudi. V majhnih količinah lahko najdemo žveplove spojine v tekočih naravnih ogljikovodikih, kot je nafta.
Značilnosti strukture atoma
Kemijski simbol elementa je S, nahaja se v tretjem obdobju. Žveplo je nekovinski, to je p-element. Na zadnji energetski ravni njenega atoma je šest elektronov. Oblikujejo dva elektronska para in še dva negativno nabita delca ostajata nesparjena. To stanje atoma je neizraženo. Na primer, kemična spojina žvepla - vodikov sulfid H 2 S, vsebuje delce S, ki imajo oksidacijsko stanje -2. Pri drugih snoveh, kot je žveplov dioksid SO2, je stopnja oksidacije elementa +4. V vzbujenem stanju atoma postanejo vsi šest elektronov valenca. Na primer, v žveplove kisline Žveplo H2S04 bo imelo oksidacijsko stanje +6.
Fizične značilnosti
Rumena trdna snov, ki se z mehanskim šokom zlahka drobijo, ni navlažena z vodo - je žveplo. Njeni štirje obstojni izotopi so bili najdeni v naravi. Lahko se raztopi v anilinu, ogljikov disulfid, slabo vodi električni tok in toploto. Razmislite o alotropnih žveplovih spojinah. Kemija naslednjih vrst: rombična, plastična in monoklinska. Prvo predstavljajo kristali v obliki oktaedrov, ki so značilni za naravno snov. Tališče je 113 °, gostota je 2,07 g / cm3. Da bi dobili del monoklinskega žvepla, morate raztopiti snov in jo nato počasi ohladiti. Kristali se oblikujejo v obliki iglic, temno rumene barve, ki ohranjajo svoje lastnosti (tališče 119 °, gostota - 1,96 g / cm 3 ) le pri temperaturi nad 96 °.
Če se snov še ohladi, preide v rombično spremembo. Obstaja še ena oblika - amorfna, rjava, plastična žveplo. Navzven, je zelo podoben gume, lahko sprejme kakršno koli obliko, in celo raztezajo v obliki niti. Snov se pridobiva s pršenjem staljenega žvepla v hladno vodo. Dlje časa je na zraku, strdi in izgubi plastičnost, tako da postane rombična oblika. Za žveplo ni značilna samo trdna ali tekoča faza, temveč tudi plinsko stanje. Torej pri temperaturi 444,6 ° zavre in se spremeni v temno rjavo hlapo. Ko se močno ohladi, se pojavi žveplena barva - prah iz luskastih, majhnih žveplovih kristalov.
Molekularna struktura
Trdna rombična žveplo ima molekule, ki jih sestavlja osem atomov. Medsebojno so povezani s kovalentnimi nepolarnimi vezmi, ki tvorijo obročasto strukturo, ki se med ogrevalnim obdobjem uniči. Snov bo imela obliko ostankov verig z delci S, polimerna struktura pa se oblikuje z lastnostmi gume. Žveplove pare lahko razumemo kot sistem, v katerega so nameščene. kemijsko ravnovesje med molekulami, ki vsebujejo različne količine žveplovih atomov: dve, štiri, šest ali osem. Obstoj različnih fizikalnih oblik žvepla lahko razložimo s strukturo njegovih molekul.
Zmesi žvepla za kisik
Formula oksida kemičnega elementa S je odvisna od tega, kaj oksidacijsko stanje ima v njem atom žvepla. Na primer, SO2 je žveplov dioksid, ki kaže stopnjo oksidacije +4. Ta plinasta snov je brezbarvna in ima zadušljiv oster vonj. Že pri -10 ° C prehaja v tekočo fazo. Pri kemijskih procesih se obnaša kot reducent. Žveplov dioksid se pridobiva na več načinov, na primer s sežiganjem žvepla:
S + O2 → SO2 + Q
Žveplov dioksid lahko nastane tudi pri reakciji bakra s koncentrirano sulfatno kislino pri segrevanju:
Cu + 2H2S04 = CuS04 + SO2 + 2H2O
Industrijski postopek za proizvodnjo žveplovega dioksida je sežig pirita ali drugih mineralov, ki vsebujejo žveplo, kot so svinčeni sijaj ali cink. Spojina se uporablja kot glavna surovina pri proizvodnji sulfatne kisline.
Žveplov trioksid
Še naprej razmišljamo o kisikovih spojinah žvepla, osredotočili se bomo na žveplov anhidrid. Je tekočina brez barve, pri temperaturi pod + 17⁰ se spremeni v trdne kristale. Pokaže močne higroskopske lastnosti in se absorbira v vodi in se pretvori v žveplovo kislino:
SO3 + H20 → H2SO4
Žveplov anhidrid je shranjen v hermetično zaprtih posodah, običajno v zaprtih steklenicah. Snov ima lastnosti kislinskega oksida in je vmesni proizvod pri proizvodnji sulfata.
Vodikove sulfidne in sulfidne kislinske soli
Sestava sestavin vulkanskih plinov in mineralnih virov pogosto vključuje molekule H 2 S. Vodikovega žveplove spojine - vodikov sulfid - plin z vonjem gnilih jajc, strupenih, dobro topnih v vodi. Je produkt razgradnje beljakovin, prisotnih v rastlinskih in živalskih organizmih. Plin pridobivamo v laboratoriju pod pokrovom vodika in žvepla, segrevajočo mešanico začetnih reagentov. Pogostejši način pridobivanja vodikovega sulfida v laboratoriju je učinek razredčenega klorida ali sulfatne kisline na železov sulfid.
V proizvodni tehnologiji, pri čemer nastane vodikov sulfid, je treba upoštevati varnostne predpise. Koncentracija plina v delavnici ali drugem prostoru ne sme preseči 0,01 na 1 liter zraka, ker snov uničuje predvsem živčni sistem. Raztopina vodikovega sulfida v vodi se imenuje sulfidna kislina, šibek elektrolit in tvori dve vrsti soli: sulfidi in hidrosulfidi. Žveplove spojine, ki vsebujejo atome alkalijskih kovin in zemljoalkalijskih kovin, kot tudi skoraj vse kisle soli, so dobro topne v vodi. Za določitev prisotnosti prostih S 2 ionov v raztopini se izvede kvalitativna reakcija s topnimi solmi, ki vsebujejo svinčeve ione. Obarjanje črnega svinčevega sulfida pomeni, da je preskusna snov sulfidna kislina ali njena sol.
Sulfide dobimo s prehodom H2S skozi raztopino sulfata ustrezne kovine. Večina srednje soli ima značilno barvo: npr. Manganov sulfid je rožnat, svinčeve ali bakrove soli so črne barve, kadmijev sulfid pa rumene barve. Ta značilnost se uporablja v analizni kemiji za analizo kationov.
Sulfatna kislina
Kaj je najpomembnejša žveplova spojina v kemiji? Seveda je to sulfatna kislina. Je tonažni kemični izdelek in je povpraševanje na večini področij človekove dejavnosti. Žveplova kislina se uporablja pri prečiščevanju naftnih derivatov, pri proizvodnji mineralnih gnojil, plastike, barvil, zdravil in tudi v kmetijstvu. Tehnologija za proizvodnjo H 2 SO 4 je sestavljena iz treh stopenj: proizvodnja žveplovega dioksida s sežiganjem pirita, njegova oksidacija do žveplovega anhidrida, njegova absorpcija s koncentrirano žveplovo kislino in tvorba oleuma. Razredčimo ga z vodo in dobimo sulfatno kislino dane koncentracije. Hranite ga v posebnih jeklenih rezervoarjih, ki jih je mogoče transportirati do kraja prihodnje uporabe.