Svovlforbindelser. Oxidationstilstande for svovl i forbindelser. Svovlforbindelsesformler

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 05:21

Undergruppen af kalkogener omfatter svovl - dette er det andet af de grundstoffer, der kan danne et stort antal malmaflejringer. Sulfater, sulfider, oxider og andre svovlforbindelser er meget udbredte, vigtige i industrien og naturen. Derfor vil vi i denne artikel overveje, hvad de er, hvad svovl i sig selv er, dets simple stof.

Svovl og dets egenskaber

Dette grundstof har følgende position i det periodiske system.

1. Sjette gruppe, hovedundergruppe.
2. Tredje lille periode.
3. Atommasse - 32, 064.
4. Ordin alt tal - 16, det samme antal protoner og elektroner, neutroner også 16.
5. Refererer til ikke-metalelementer.
6. I formler læses det som "es", navnet på grundstoffet svovl, latinsk svovl.

Der er fire stabile isotoper i naturen med massetal 32, 33, 34 og 36. Dette grundstof er det sjette mest udbredte i naturen. Henviser til biogene elementer, da det er en del af vigtige organiskemolekyler.

Atomets elektroniske struktur

Svovlforbindelser skylder deres mangfoldighed på grund af de særlige kendetegn ved atomets elektroniske struktur. Det er udtrykt ved følgende konfigurationsformel: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Den givne rækkefølge afspejler kun elementets stationære tilstand. Det er dog kendt, at hvis der tilføres yderligere energi til et atom, så kan elektroner forsvindes på 3p- og 3s-underniveauerne, efterfulgt af endnu en overgang til 3d, som forbliver fri. Som et resultat ændres ikke kun atomets valens, men også alle mulige oxidationstilstande. Deres antal stiger betydeligt, såvel som antallet af forskellige stoffer med deltagelse af svovl.

Oxidationstilstande for svovl i forbindelser

Der er flere hovedvarianter af denne indikator. For svovl er det:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

Af disse er S⁺² den mest sjældne, resten er spredt over alt. Hele stoffets kemiske aktivitet og oxidationsevne afhænger af graden af oxidation af svovl i forbindelser. Så for eksempel er forbindelser med -2 sulfider. I dem er det grundstof, vi overvejer, et typisk oxidationsmiddel.

Jo højere værdien af oxidationstilstanden i forbindelsen er, jo mere udt alt vil stoffets oxidationsevne være. Dette er let at verificere, hvis vi husker de to hovedsyrer, som svovl danner:

• H₂SO₃ - svovlholdig;
• H₂SO₄ - svovlholdig.

Det er kendtsidstnævnte er en meget mere stabil, stærk forbindelse, med en meget stærk oxiderende evne i høj koncentration.

Simpel substans

Som et simpelt stof er svovl gule smukke krystaller med jævn, regelmæssig, aflang form. Selvom dette kun er en af dens former, fordi der er to hovedallotropiske modifikationer af dette stof. Den første, monoklinisk eller rombisk, er en gul krystallinsk krop, der ikke kan opløses i vand, men kun i organiske opløsningsmidler. Adskiller sig i skrøbelighed og en smuk form af strukturen præsenteret i form af en krone. Smeltepunkt - omkring 110⁰C.

Hvis du ikke går glip af det mellemliggende øjeblik, når du opvarmer en sådan modifikation, så kan du opdage en anden tilstand i tide - plastisk svovl. Det er en gummiagtig brun tyktflydende opløsning, som ved yderligere opvarmning eller hurtig afkøling igen bliver til en rombisk form.

Hvis vi taler om kemisk rent svovl opnået ved gentagen filtrering, så er det en lysegule små krystaller, skrøbelige og fuldstændig uopløselige i vand. Kan antændes ved kontakt med fugt og ilt i luften. Afviger i ret høj kemisk aktivitet.

At være i naturen

I naturen er der naturlige aflejringer, hvorfra svovlforbindelser udvindes og svovl selv som et simpelt stof. Desuden har hunindeholder:

• i mineraler, malme og klipper;
• i kroppen af dyr, planter og mennesker, da det er en del af mange organiske molekyler;
• i naturgas, olie og kul;
• i olieskifer og naturlige farvande.

Nogle af de rigeste mineraler i svovl kan nævnes:

• cinnabar;
• pyrit;
• sphalerite;
• antimonit;
• galena og andre.

Det meste af det svovl, der produceres i dag, går til sulfatproduktion. En anden del bruges til medicinske formål, landbrug, industrielle processer til fremstilling af stoffer.

Fysiske egenskaber

De kan beskrives med flere punkter.

1. Uopløseligt i vand, opløseligt i kulstofdisulfid eller terpentin.
2. Med langvarig friktion akkumuleres en negativ ladning.
3. Smeltepunktet er 110 ⁰C.
4. Kogepunkt 190 ⁰C.
5. Når den når 300 ⁰C bliver til flydende, let mobil.
6. Rent stof kan antænde spontant brændbare egenskaber er meget gode.
7. I sig selv lugter det praktisk t alt ikke, men svovlbrinte udsender en skarp lugt af rådne æg. Samt nogle gasformige binære repræsentanter.

De fysiske egenskaber af det pågældende stof har været kendt af folk siden antikken. Det er for dets brændbarhed, at svovl har fået sit navn. I krige blev der brugt kvælende og giftige dampe, som dannes ved forbrændingen af denne forbindelse, somvåben mod fjender. Derudover har svovlholdige syrer også altid været af stor industriel betydning.

Kemiske egenskaber

Tema: "Svovl og dets forbindelser" i skolens kemikursus tager ikke én lektion, men flere. Dem er der trods alt mange af. Dette skyldes den kemiske aktivitet af dette stof. Det kan udvise både oxiderende egenskaber med stærkere reduktionsmidler (metaller, bor og andre) og reducerende egenskaber med de fleste ikke-metaller.

På trods af en sådan aktivitet sker der kun interaktion med fluor under normale forhold. Alle andre kræver opvarmning. Der er flere kategorier af stoffer, som svovl kan interagere med:

• metaller;
• ikke-metaller;
• alkali;
• stærke oxiderende syrer - svovlsyre og salpetersyre.

Svovlforbindelser: varianter

Deres mangfoldighed vil blive forklaret af den ulige værdi af oxidationstilstanden for hovedelementet - svovl. Så vi kan skelne mellem flere hovedtyper af stoffer på dette grundlag:

• forbindelser med oxidationstilstand -2;
• +4;
• +6.

Hvis vi betragter klasser og ikke valensindekset, danner dette element molekyler såsom:

• syrer;
• oxides;
• hydrogen svovlforbindelser;
• s alt;
• binære forbindelser med ikke-metaller (carbondisulfid, chlorider);
• organisk stof.

Lad os nu se på de vigtigste og give eksempler.

Stoffer med en oxidationstilstand på -2

Svovlforbindelser 2 er dens konformationer med metaller, såvel som med:

• carbon;
• brint;
• fosfor;
• silicium;
• arsen;
• bor.

I disse tilfælde fungerer det som et oxidationsmiddel, da alle de nævnte grundstoffer er mere elektropositive. Lad os tage et kig på nogle af de mere vigtige.

1. Carbondisulfid - CS₂. Gennemsigtig væske med en karakteristisk behagelig aroma af æter. Det er giftigt, brandfarligt og eksplosivt. Det bruges som opløsningsmiddel til de fleste typer olier, fedtstoffer, ikke-metaller, sølvnitrat, harpiks og gummi. Det er også en vigtig del i produktionen af kunstsilke - viskose. I industrien syntetiseres det i store mængder.
2. Hydrogensulfid eller hydrogensulfid - H₂S. En farveløs gas med en sød smag. Lugten er skarp, ekstremt ubehagelig, der minder om et råddent æg. Giftig, sænker åndedrætscentret, da det binder kobberioner. Derfor, når de bliver forgiftet af dem, opstår der kvælning og død. Udbredt i medicin, organisk syntese, svovlsyreproduktion og som et energieffektivt råmateriale.
3. Metalsulfider er meget brugt i medicin, i sulfatproduktion, i produktion af maling, i fremstilling af fosfor og andre steder. Den generelle formel er Me_xS_y.

Forbindelser med en oxidationstilstand på +4

Svovlforbindelser 4 -det er overvejende et oxid og dets tilsvarende s alte og en syre. Alle af dem er ret almindelige forbindelser, der har en vis værdi i industrien. De kan også fungere som oxidationsmidler, men oftere udviser de reducerende egenskaber.

Formlerne for svovlforbindelser med en oxidationstilstand på +4 er som følger:

• oxid - svovldioxid SO₂;
• syre - svovlholdig H₂SO₃;
• s alte har den generelle formel Me_x(SO₃)_y.

En af de mest almindelige er svovldioxid eller anhydrid. Det er et farveløst stof med duften af en brændt tændstik. Dannet i store klynger under vulkanudbrud, er det let at identificere ved lugt i øjeblikket.

Opløses i vand med dannelse af let nedbrydende syre - svovlholdig. Det opfører sig som et typisk syreoxid, danner s alte, som omfatter SO₃^2- som en sulfition. Dette anhydrid er den vigtigste gas, der påvirker forureningen af den omgivende atmosfære. Det er det, der forårsager sur regn. I industrien bruges det til sulfatproduktion.

Forbindelser, hvori svovl har en oxidationstilstand på +6

Disse omfatter først og fremmest svovlsyreanhydrid og svovlsyre med deres s alte:

• sulfater;
• hydrosulfater.

Da svovlatomet i dem er i den højeste grad af oxidation, er disse forbindelsers egenskaber ganske forståelige. De er stærke oxidationsmidler.

Svovloxid (VI) - svovlsyreanhydrid - er enflygtig farveløs væske. Et karakteristisk træk er en stærk fugtoptagelsesevne. Ryger udendørs. Når det opløses i vand, giver det en af de stærkeste mineralsyrer - svovlsyre. Dens koncentrerede opløsning er en tung olieagtig let gullig væske. Hvis anhydridet er opløst i svovlsyre, vil en speciel forbindelse kaldet oleum fås. Det bruges industrielt til fremstilling af syre.

Blandt s alte - sulfater - forbindelser såsom:

• gips CaSO₄ 2H₂O;
• barite BaSO₄;
• mirabilite;
• blysulfat og andre.

De bruges i byggeri, kemisk syntese, medicin, fremstilling af optiske instrumenter og briller og endda i fødevareindustrien.

Hydrosulfater er meget udbredt i metallurgi, hvor de bruges som flusmiddel. Og de hjælper også med at omdanne mange komplekse oxider til opløselige sulfatformer, som bruges i de tilsvarende industrier.

Svovlstudiet i skolens kemikursus

Hvornår er det bedste tidspunkt for eleverne at lære om, hvad svovl er, hvad er dets egenskaber, hvad er en svovlforbindelse? 9. klasse er den bedste periode. Dette er ikke begyndelsen, hvor alt er nyt og uforståeligt for børn. Dette er mellemvejen i studiet af kemisk videnskab, når det grundlag, der blev lagt tidligere, hjælper med at forstå emnet fuldt ud. Derfor er det anden halvdel af afgangsåret, der er afsat til behandling af disse spørgsmål.klasse. Samtidig er hele emnet opdelt i flere blokke, hvori der er en særskilt lektion "Svovlforbindelser. Karakter 9".

Dette skyldes deres overflod. Spørgsmålet om industriel produktion af svovlsyre behandles også separat. Generelt er der i gennemsnit afsat 3 timer til dette emne.

Men organiske svovlforbindelser udtages først til undersøgelse i 10. klasse, når organiske problemer overvejes. De er også ramt i biologi i gymnasiet. Svovl er jo en del af sådanne organiske molekyler som:

• thioalkoholer (thiols);
• proteiner (tertiær struktur, hvorpå der dannes disulfidbroer);
• thioaldehyder;
• thiophenols;
• thioethers;
• sulfonsyrer;
• sulfoxider og andre.

De er klassificeret som en særlig gruppe af organiske svovlforbindelser. De er vigtige ikke kun i levende væseners biologiske processer, men også i industrien. For eksempel er sulfonsyrer grundlaget for mange lægemidler (aspirin, sulfanilamid eller streptocid).

Derudover er svovl en konstant bestanddel af forbindelser såsom nogle:

• aminosyrer;
• enzymer;
• vitaminer;
• hormoner.