Сполуки сірки. Ступені окислення сірки в з`єднаннях. Формули сполуки сірки

Підгрупа халькогенов включає в себе сірку - це другий з елементів, який здатний утворювати велику кількість рудних родовищ. Сульфати, сульфіди, оксиди інші сполуки сірки є дуже широко поширеними, важливими в промисловості і природі. Тому в даній статті ми розглянемо, якими вони бувають, що собою являє сама сірка, її проста речовина.

Сірка і її характеристика

Даний елемент має таке положення в періодичній системі.

Шоста група, головна підгрупа.
Третій малий період.
Атомна маса - 32,064.
Порядковий номер - 16, протонів і електронів стільки ж, нейтронів також 16.
Відноситься до елементів-неметалів.
У формулах читається, як "ес", Назва елемента сірка, латинське sulfur.

У природі зустрічаються чотири стабільних ізотопу з масовими числами 32,33,34 і 36. Даний елемент шостий за поширеністю в природі. Відноситься до біогенних елементів, так як входить до складу важливих органічних молекул.

Електронна будова атома

Сполуки сірки зобов`язані своєю різноманітністю особливостям електронної будови атома. Воно виражається наступною конфигурационной формулою: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴.

Наведений порядок відображає лише стаціонарний стан елемента. Однак відомо, що якщо атому повідомити додаткову енергію, то можливо расспаріванія електронів на 3р і 3s-підрівні, з подальшим черговим переходом на 3d, який залишається вільним. В результаті змінюється не тільки валентність атома, але і всі можливі ступені окислення. Їх кількість значно збільшується, так само, як і число різних речовин за участю сірки.

Ступені окислення сірки в з`єднаннях

Можна виділити кілька основних варіантів даного показника. Для сірки це:

З них найбільш рідко зустрічається S⁺², інші розосереджені повсюдно. Від ступеня окислення сірки в з`єднаннях залежить хімічна активність і окислювальна здатність всього речовини. Так, наприклад, з`єднання з -2 - це сульфіди. У них розглядається нами елемент типовий окислювач.

Чим вище значення ступеня окислення в з`єднанні, тим більш вираженими окислювальними здібностями буде володіти речовина. У цьому легко переконатися, якщо згадати дві основні кислоти, які утворює сірка:

H₂SO₃ - сірчиста;
H₂SO₄ - сірчана.

Відомо, що остання набагато стабільніше, сильне з`єднання, що володіє у високій концентрації дуже серйозною здатністю до окислення.

Відео: Ступінь окислювання. Вчимося визначати ступінь окислення за формулами

проста речовина

Як проста речовина сірка являє собою жовті красиві кристали рівною правильної видовженої форми. Хоча це лише одна з її форм, тому що існує дві основні алотропні модифікації цієї речовини. Перша, моноклінна або ромбічна - це і є жовте кристалічне тіло, неспроможна розчинятися у воді, а лише в органічних розчинниках. Відрізняється крихкістю і красивою формою структури, представленої у вигляді корони. Температура плавлення - близько 110⁰С.

Якщо ж не пропустити проміжний момент при нагріванні такої модифікації, то можна вчасно виявити інший стан - пластичну сірку. Вона являє собою гумоподібний тягучий розчин коричневого кольору, який при подальшому нагріванні або різкому охолодженні знову переходить в ромбічну форму.

Якщо ж говорити про хімічно чистої сірки, отриманої шляхом багаторазових фильтраций, то вона являє собою яскраво-жовті невеликі кристалики, тендітні і зовсім нерозчинні в воді. Здатні займатися при контакті з вологою і киснем повітря. Відрізняються досить високу хімічну активність.

Знаходження в природі

У природі зустрічаються природні родовища, з яких видобуваються сполуки сірки і вона сама як проста речовина. Крім того, вона міститься:

в мінералах, рудах і гірських породах;
в організмі тварин, рослин і людини, так як входить до складу багатьох органічних молекул;
в природних газах, нафти і вугіллі;
в горючих сланцях і природних водах.

Можна назвати кілька найбагатших на сірку мінералів:

кіновар;
пірит;
сфалерит;
антимоніт;
галенит та інші.

Велика частина одержуваної сьогодні сірки йде на сірчанокисле виробництво. Ще одна частина використовується для медичних цілей, сільського господарства, промислових процесів виробництва речовин.

Фізичні властивості

Їх можна описати кількома пунктами.

Відео: Сірка. Сірководень і сульфіди

У воді не розчинна, в сероуглероде або скипидарі - добре розчиняється.
При тривалому терті накопичує негативний заряд.
Температура плавлення становить 110 ⁰С.
Температура кипіння 190 ⁰С.
При досягненні 300 ⁰З переходить в рідину, легко рухлива.
Чисте речовина здатна самозайматися горючі властивості дуже хороші.
Сама по собі запах практично не має, однак водневі сполуки сірки видають різкий запах тухлих яєць. Так само, як і деякі газоподібні бінарні представники.

Фізичні властивості даної речовини були відомі людям з давніх-давен. Саме за свою горючість сірка і отримала таку назву. У війнах використовували задушливі і отруйні випаровування, які формуються при згорянні цього з`єднання, як зброю проти ворогів. Крім того, кислоти за участю сірки також завжди мали важливе промислове значення.

Хімічні властивості

Тема: "Сірка та її сполуки" в шкільному курсі хімії займає не один урок, а кілька. Адже їх дуже багато. Це пояснюється хімічною активністю даної речовини. Вона може проявляти як окисні властивості з більш сильними відновниками (метали, бор та інші), так і відновні з більшістю неметалів.

Однак, незважаючи на таку активність, тільки з фтором взаємодія йде при звичайних умовах. Для всіх інших потрібно нагрівання. Можна позначити кілька категорій речовин, з якими здатна взаємодіяти сірка:

метали;
неметали;
луги;
сильні окислюють кислоти - сірчана і азотна.

Сполуки сірки: різновиди

Різноманітність їх буде пояснюється неоднаковим значенням ступеня окислення основного елемента - сірки. Так, можна виділити кілька основних типів речовин за цією ознакою:

з`єднання зі ступенем окислення -2;
+4;
+6.

Якщо ж розглядати класи, а не показник валентності, то даний елемент утворює такі молекули, як:

кислоти;
оксиди;
водневі сполуки сірки;
солі;
бінарні сполуки з неметалами (сірковуглець, хлориди);
органічні речовини.

Тепер розглянемо основні з них і наведемо приклади.

Речовини зі ступенем окислення -2

Сполуки сірки 2 - це її конформації з металами, а також з:

вуглецем;
воднем;
фосфором;
кремнієм;
миш`яком;
бором.

У цих випадках вона виступає в ролі окислювача, так як всі перераховані елементи більш електропозитивні. Розглянемо особливо важливі з них.

Сірковуглець - CS₂. Прозора рідина з характерним приємним ароматом ефіру. Є токсичним, вогненебезпечних та вибухає речовиною. Використовується як розчинник, причому для більшості видів масел, жирів, неметалів, нітрату срібла, смол і каучуків. Також є важливою частиною у виробництві штучного шовку - віскози. У промисловості синтезується у великих кількостях.
Сірководень або сульфід водню - H₂S. Газ, який не має забарвлення і солодкий на смак. Запах різкий, вкрай неприємний, нагадує тухле яйце. Отруйний, пригнічує дихальний центр, так як пов`язує іони міді. Тому при отруєнні їм настає задуха і смерть. Широко використовується в медицині, органічного синтезу, виробництві сірчаної кислоти, а також в якості енергетично вигідного сировини.
Сульфіди металів знаходять широке застосування в медицині, в сернокислом виробництві, отриманні фарб, виготовленні люмінофорів і інших місцях. Загальна формула - Me_xS_y.

Відео: Ступені окислення хімічних елементів

З`єднання зі ступенем окислення +4

Сполуки сірки 4 - це переважно оксид і відповідні йому солі і кислота. Всі вони є досить поширеними сполуками, що мають певне значення в промисловості. Можуть виступати і як окислювачі, але частіше виявляють відновні властивості.

Формули сполуки сірки зі ступенем окислення +4 наступні:

оксид - сірчистий газ SO₂;
кислота - сірчиста H₂SO₃;
солі мають загальну формулу Me_x(SO₃)_y.

Одним з найпоширеніших є сірчистий газ, або ангідрид. Він являє собою безбарвна речовина, що володіє запахом горілої сірники. У великих скупченнях формується при виверженні вулканів, його в цей момент легко визначити по запаху.

Розчиняється в воді з утворення легко розкладається кислоти - сірчистої. Поводиться, як типовий кислотний оксид, утворює солі, в які входить у вигляді сульфит-іона SO₃². Цей ангідрид - основний газ, який впливає на забруднення навколишнього атмосфери. Саме він впливає на освіту кислотних дощів. У промисловості використовується в сернокислом виробництві.

З`єднання, в яких у сірки ступінь окислення +6

До таких відносяться, перш за все, сірчаний ангідрид та сірчана кислота зі своїми солями:

сульфатами;
гідросульфатами.

Так як атом сірки в них знаходиться в надзвичайно окислення, то і властивості цих сполук цілком зрозумілі. Вони сильні окислювачі.

Оксид сірки (VI) - сірчаний ангідрид - являє собою летючу безбарвну рідину. Характерна риса - сильна влагопоглотітельной здатність. На відкритому повітрі димить. При розчиненні у воді дає одну з найсильніших мінеральних кислот - сірчану. Концентрований розчин її є важкою маслянистої злегка жовтуватою рідиною. Якщо ж ангідрид розчинити в сірчаної кислоті, то вийде особливе з`єднання, зване олеум. Він використовується в промисловості при виробництві кислоти.

Серед солей - сульфатів - велике значення має такі сполуки, як:

гіпс CaSO₄·-2H₂O;
барит BaSO₄;
мирабилит;
сульфат свинцю та інші.

Вони знаходять застосування в будівництві, хімічних синтезах, медицині, виготовленні оптичних приладів і стекол і навіть харчової промисловості.

Гидросульфати знаходять широке застосування в металургії, де використовуються в якості флюсу. А також саме вони допомагають переводити багато складних оксиди в розчинні сульфатні форми, що використовується у відповідних виробництвах.

Вивчення сірки в шкільному курсі хімії

Коли найкраще відбувається засвоєння учнями знань про те, що таке сірка, які її властивості, що представляє собою з`єднання сірки? 9 клас - найкращий період. Це вже не самий початок, коли для дітей все нове і незрозуміле. Це середина у вивченні хімічної науки, коли основи, закладені раніше, допоможуть повністю вникнути в тему. Тому на розгляд даних питань виділяється саме друге півріччя випускного класу. При цьому вся тема ділиться на кілька блоків, в яких окремо варто урок "Сполуки сірки. 9 клас".

Це пояснюється їх численністю. Також окремо розглядається питання про виробництво сірчаної кислоти в промисловості. В цілому на дану тему відводиться в середньому 3 години.

А от органічні сполуки сірки виносяться на вивчення тільки в 10 класі, коли розглядаються питання органіки. Також порушуються вони і на біології в старших класах. Адже сірка входить до складу таких органічних молекул, як:

Тіоспирти (Меркаптани);
білки (третинна структура, на якій відбувається формування дисульфідних містків);
тіоальдегідів;
тіофеноли;
тіоефіри;
сульфоновиє кислоти;
сульфоксиди та інші.

Їх виділяють в особливу групу сераорганических з`єднань. Вони мають важливе значення не тільки в біологічних процесах живих істот, але і в промисловості. Наприклад, сульфоновиє кислоти - основа багатьох лікарських препаратів (аспірин, сульфаніламіди або стрептоцид).

Крім того, сірка постійний компонент таких з`єднань, як деякі: