Сера и её соединения Кислородсодержащие соединения серы

Сера и её соединения Кислородсодержащие соединения серы

Распространение в земной коре Сера - распространенный химический элемент: ее земной кларк составляет 0, 05%. Она в больших количествах встречается в самородном виде и в соединениях- сульфатах Na 2 SO 4. 10 H 2 O - мирабилит, Са. SO 4. 2 H 2 O - гипс, сульфидах Pb. S - галенит, Zn. S - сфалерит, Cu. S - ковелин, Сu 2 S - халькозин и др. , а также в виде газообразного сероводорода в природном газе некоторых месторождений и в некоторых минеральных источниках. Мирабилит (глауберова соль) сфалерит халькозин

Модификации серы Структура молекулы S 8 Кристаллы ромбической серы При обычных условиях сера образует хрупкие кристаллы желтого цвета, плавящиеся при 112, 8ºС; плотность её 2, 07 г/см 3. Она нерастворима в воде, но довольно хорошо растворяется в сероуглероде, бензоле и некоторых других жидкостях. При испарении этих жидкостей сера выделяется из раствора в виде прозрачных жёлтых кристаллов ромбической системы, имеющих форму октаэдров, у которых обычно часть углов или рёбер как бы срезана. Эта модификация серы называется ромбической.

Модификации серы Иной формы кристаллы получаются, если медленно охлаждать расплавленную серу. Моноклинная сера При этих условиях стенки сосуда оказываются покрытыми изнутри длинными тёмножёлтыми игольчатыми кристаллами моноклинной серы. Она имеет плотность 1, 96 г/см 3, плавится при 119, 3ºС и устойчива только при температуре выше 96ºС. При более низкой температуре кристаллы моноклинной серы светлеют, превращаясь в октаэдры ромбической серы. Кристаллические модификации серы: Слева – ромбическая. Справа – моноклинная

Пластическая сера Если нагреть серу до 445 °С, она закипает. Выливая кипящую серу тонкой струйкой в холодную воду, можно получить пластическую серу — резиноподобную модификацию, состоящую из полимерных цепочек. Пластическая сера эластична, как резина.

Физические свойства серы При нагревании серы в интервале от 160 до 250 0 С вязкость расплавленной серы возрастает, это связано с переходом циклических молекул состава S 8 в линейные цепочки S∞. При температуре 444, 6 0 С сера кипит, при этом в парах серы выделены цепи состава S 8, S 6, S 4 и S 2. Молекулы S 2 по строению сходны с молекулами кислорода и обладают парамагнитными свойствами, тогда как все остальные модификации серы диамагнитны.

Химические свойства серы Сера при взаимодействии с металлами является окислителем: Zn + S = Zn. S 2 Al + 3 S = Al 2 S 3 При взаимодействии с сильными окислителями - восстановителем: S + 6 HNO 3 = H 2 SO 4+ NO 2 + 2 H 2 O С водой сера не взаимодействует, в щелочах при нагревании диспропорционирует по уравнению: 3 S + 6 Na. OH = 2 Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3 H 2 O

Сероводород Сульфиды

Сероводород строение Сероводород – газ, тяжелее воздуха, на открытом воздухе может скапливаться в малопроветриваемых низинах в больших концентрациях. Сероводород - термически неустойчив (при температурах более 400°С разлагается на простые элементы).

Сравнение строения молекул воды и сероводорода М Длина Угол Дипольный связи, между момент Å связями Вода 18 0, 96 104031′ 1, 86 Сероводород 34 1, 33 92010′ 0, 93

Получение сероводорода Сероводород Н 2 S - сильно ядовитый газ с неприятным запахом. Он образуется при взаимодействии водорода с серой при 150 о. С, при обработке сульфида железа (II) соляной кислотой, при гидролизе сульфида алюминия: H 2 + S = H 2 S Fe. S + 2 HCl = Fe. Cl 2 + H 2 S Al 2 S 3 + 6 H 2 O = 2 Al(OH)3 + 3 H 2 S

Физические свойства сероводорода Молекулы сероводорода, подобно молекулам воды, полярны, однако, водородные связи, в отличие от Н 2 О, между ними практически не возникают, поэтому сероводород при н. у. газообразное вещество и малорастворим в воде. Концентрация его насыщенного водного раствора, называемого сероводородной водой, составляет при 20 о. С около 0, 4%.

Химические свойства сероводорода В растворе сероводород - слабая кислота, диссоциирующая в две ступени: H 2 S H+ + HS- ; Ка 1 = 1, 0. 10 -7 HS- H+ + S 2 -; Ка 2 = 2, 5. 10 -13

Восстановитель Сероводород является восстановителем. В зависимости от условий он может окисляться по следующим полуреакциям: H 2 S - 2 e = S + 2 H+ jo = 0, 14 В HS- - 2 e = S + H+ jo = -0, 06 В H 2 S + 4 H 2 O - 8 e = SO 42 - + 10 H+ jo = 0, 30 В Из сравнения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов видно, что наиболее вероятно окисление сероводорода до серы, хотя не исключено и более глубокое окисление до серной кислоты: 3 H 2 S + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 = 3 S + Cr 2(SO 4)3 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O 3 H 2 S + 4 HCl. O 3 = 3 H 2 SO 4 + 4 НСl

Сульфиды

Сульфид марганца Сульфид цинка Сульфид кадмия

Персульфиды

Что такое персульфиды? Соединения, в состав которых входят группы из ковалентно связанных друг с другом атомов окислительных элементов, называют персоединениями. Способность серы образовывать устойчивые гомоцепи реализуется в персульфидах (полисульфидах) типа M 2+1 Sn. Их получают при взаимодействии серы с концентрированными растворами основного сульфида. Na 2 S + (n-1)S = Na 2 Sn.

Строение персульфидов

Сравнение персульфида и пероксида водорода Персульфид водорода — неорганическое бинарное химическое соединение водорода и серы. Химическая формула H 2 S 2. 1 пм = 10 -12 м 1 Å = 10 -10 м Мr Н 2 О 2 Н 2 S 2 Персульфид водорода Пероксид водорода 34 66 Тпл. 0 С Ткип. 0 С -0, 4 150 -89, 6 70, 7

Персульфиды в природе Пирит, от греческого "пир" – «огонь» . Не затронутый процессами окисления, пирит имеет бронзово-жёлтую, золотистую окраску. Пирит ещё в древности использовали для украшений. В захоронениях находили отполированные кристаллы пирита, вероятно, служившие зеркалами. Золотистый цвет пирита нередко вводил в заблуждение - его принимали за золото. Пирит так снисходительно и называют - "кошачье золото".

Химические свойства персульфидов Персульфид водорода при комнатной температуре распадается на серу и сероводород (диспропорционирование):

Соединения серы (IV) Тетрагалогениды, оксодигалогениды, диоксид серы

Строение соединений серы (IV)

Сернистый газ Молекула диоксида серы Молекула озона

Химические свойства SO 2

Химические свойства SO 2

Строение сульфит-аниона

Восстановительные свойства сульфит-аниона

Окислительные свойства сульфит -аниона

Соединения серы (VI) Гексафторид, триоксид, оксо- и диоксодигалогениды

Строение соединений серы (VI)

Химические свойства

Строение триоксида серы

Получение оксида серы (VI)

Строение сульфат (VI)-анионов

Тетраоксосульфат водорода

Сульфаты Медный купорос Железный купорос

Тиосульфаты

Свойства тиосульфатов

Пероксомоносерная кислота

Полисерные кислоты

Полисульфаты. Олеум.

Тионовые кислоты

Пероксосерные кислоты

Свойства пероксосерных кислот

Подгруппа селена

Селен – простое вещество Лучше всего изучен термодинамически устойчивый серый селен. Это полимер с винтообразными макромолекулами, уложенными параллельно. В цепях атомы связаны ковалентно, а молекулы-цепи объединены молекулярными силами и частично - металлической связью. Даже расплавленный или растворенный селен не "делится" на отдельные атомы. При плавлении селена образуется жидкость, состоящая из цепей и замкнутых колец. Есть восьмичленные Se 8 кольца, есть и более многочисленные "объединения". Газообразный селен существует в виде разрозненных атомов только при температуре выше 1500°С, а при более низких температурах селеновые пары состоят из двух-, шести- и восьмичленных "содружеств". До 900°С преобладают молекулы состава Sе 6, после 1000°С - Sе 2.

Иенc Якоб Берцелиус (1779 -1848) - выдающийся шведский химик. Он открыл селен и окись церия, выделил элементарные торий, цирконий и литий. Берцелиус был главой крупной химической школы, среди его учеников - Вёлер, Сёфстрем, Арфведсон и другие видные химики. Селен открыт в 1817 году. Красный аморфный селен - тоже полимер цепного строения, но малоупорядоченной структуры. В температурном интервале 70 -90°С он приобретает каучукоподобные свойства, переходя в высокоэластичное состояние.

История открытия теллура Впервые был найден в 1782 году в золотоносных рудах Трансильвании горным инспектором Францом Иозефом Мюллером (впоследствии барон фон Рейхенштейн), на территории Австро-Венгрии. "Аурум парадоксум" - парадоксальное золото, так называли теллур, после того как в конце XVIII столетия он был открыт Рейхенштейном в соединении с серебром и желтым металлом в минерале сильваните. Неожиданным явлением казался факт, когда золото, обычно всегда встречающееся в самородном состоянии, было обнаружено в соединении с теллуром. сильванит Ag. Au. Te 4

Теллурсодержащие руды Калаверит Au. Te 2 Тетрадимит Bi 2 Te 2 S

Теллур – простое вещество Устойчивая гексагональная структура теллура подобна селену. Это серебристо-белое металлоподобное кристаллическое вещество. Теллур хрупок – легко растирается в порошок. Является полупроводником (электропроводность увеличивается при облучении светом). Аморфный теллур коричневого цвета.

Полоний – простое вещество Минерал, содержащий полоний. Полоний содержится в урановых и ториевых минералах, как продукт распада радиоактивного ряда урана. Металлическая кристаллическая решетка полония. Полоний – мягкий металл, серебристо-белого цвета. По физическим свойствам напоминает висмут и свинец.

Селениды

Физические свойства простых веществ

Химические свойства простых веществ

Химические свойства простых веществ

Соединения со степенью окисления -2

Соединения со степенью окисления -2

Физические свойства

Сравнение соединений Н 2 Э

Свойства соединений Н 2 Э

Соединения со степенью окисления +4 Степень окисления +4 селена, теллура и полония проявляется в диоксидах ЭО 2, тетрагалогенидах ЭHal 4, оксодигалогенидах ЭОHal 2, в анионных комплексах ЭО 32 -, ЭHal 62 -. Для полония (IV) характерны солеподобные соединения Po(SO 4)2, Po(NO 3)4

Диоксиды

Соединения ЭО 3 2 -

Тетрагалогениды

Соединения со степенью окисления +6

Оксиды (VI)

Селеновая кислота

Теллуровая кислота

Гексафториды

Химические свойства селеновой кислоты