Sieros junginiai. Sieros oksidacijos būsenos junginiuose. Sieros junginių formulės

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 05:34

Kalkogenų pogrupyje yra siera – tai antrasis elementas, galintis sudaryti daugybę rūdos telkinių. Sulfatai, sulfidai, oksidai ir kiti sieros junginiai yra labai paplitę, svarbūs pramonėje ir gamtoje. Todėl šiame straipsnyje mes apsvarstysime, kas tai yra, kas yra pati siera, paprasta jos medžiaga.

Siera ir jos savybės

Šis elementas periodinėje lentelėje užima tokią vietą.

1. Šešta grupė, pagrindinis pogrupis.
2. Trečias mažas laikotarpis.
3. Atominė masė – 32, 064.
4. Eilinis skaičius - 16, tiek pat protonų ir elektronų, neutronų taip pat 16.
5. Nurodo nemetalinius elementus.
6. Formulėse jis skaitomas kaip "es", elemento sieros pavadinimas, lotyniškas siera.

Gamtoje yra keturi stabilūs izotopai, kurių masės skaičiai yra 32, 33, 34 ir 36. Šis elementas yra šeštas pagal gausumą gamtoje. Nurodo biogeninius elementus, nes yra svarbios organinės medžiagos dalismolekulės.

Elektroninė atomo struktūra

Sieros junginių įvairovę lemia elektroninės atomo struktūros ypatumai. Jis išreiškiamas tokia konfigūracijos formule: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Duota tvarka atspindi tik stacionarią elemento būseną. Tačiau žinoma, kad jei atomui suteikiama papildomos energijos, elektronai gali būti sugadinti 3p ir 3s sublygiuose, o po to įvyksta dar vienas perėjimas prie 3d, kuris lieka laisvas. Dėl to kinta ne tik atomo valentingumas, bet ir visos galimos oksidacijos būsenos. Jų skaičius labai didėja, taip pat daugėja įvairių medžiagų, kuriose yra sieros.

Sieros oksidacijos būsenos junginiuose

Yra keli pagrindiniai šio rodiklio variantai. Sierai tai yra:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

Iš jų S⁺² yra rečiausias, likusieji yra visur išsibarstę. Visos medžiagos cheminis aktyvumas ir oksidacinis gebėjimas priklauso nuo sieros oksidacijos laipsnio junginiuose. Taigi, pavyzdžiui, junginiai su -2 yra sulfidai. Juose elementas, kurį svarstome, yra tipiškas oksidatorius.

Kuo didesnė junginio oksidacijos būsena, tuo ryškesnis bus medžiagos oksidacinis gebėjimas. Tai lengva patikrinti, jei prisiminsime dvi pagrindines sieros suformuotas rūgštis:

• H₂SO₃ - sieros;
• H₂SO₄ - sieros.

Tai žinomapastarasis yra daug stabilesnis, stipresnis junginys, pasižymintis labai stipriu oksidaciniu gebėjimu didelėje koncentracijoje.

Paprasta medžiaga

Kaip paprasta medžiaga, siera yra geltoni gražūs tolygių, taisyklingų, pailgos formos kristalai. Nors tai tik viena iš jos formų, nes yra dvi pagrindinės šios medžiagos alotropinės modifikacijos. Pirmasis, monoklininis arba rombinis, yra geltonas kristalinis kūnas, kuris negali ištirpti vandenyje, o tik organiniuose tirpikliuose. Skiriasi trapumu ir gražia karūnos formos struktūros forma. Lydymosi temperatūra – apie 110⁰C.

Jei kaitinant tokią modifikaciją nepraleidžiate tarpinio momento, tuomet galite laiku aptikti kitą būseną – plastikinę sierą. Tai gumos rudos spalvos klampus tirpalas, kuris toliau kaitinant arba greitai atvėsus vėl virsta rombo forma.

Jei kalbėtume apie chemiškai gryną sierą, gaunamą pakartotinai filtruojant, tai yra ryškiai geltoni maži kristalai, trapūs ir visiškai netirpūs vandenyje. Gali užsidegti susilietus su oro drėgme ir deguonimi. Skiriasi gana dideliu cheminiu aktyvumu.

Būti gamtoje

Gamtoje yra natūralių telkinių, iš kurių išgaunami sieros junginiai, o pati siera yra paprasta medžiaga. Be to, jiyra:

• mineraluose, rūdose ir uolienose;
• gyvūnų, augalų ir žmonių kūne, nes yra daugelio organinių molekulių dalis;
• gamtinių dujų, naftos ir anglių;
• naftinguose skalūnuose ir natūraliuose vandenyse.

Kai kuriuos iš turtingiausių sieros mineralų galima pavadinti:

• cinobaras;
• piritas;
• sfaleritas;
• antimonitas;
• galena ir kt.

Didžioji dalis šiandien pagaminamos sieros naudojama sulfatų gamybai. Kita dalis naudojama medicinos reikmėms, žemės ūkyje, pramoniniuose procesuose medžiagų gamybai.

Fizikinės savybės

Juos galima apibūdinti keliais punktais.

1. Netirpsta vandenyje, tirpsta anglies disulfide arba terpentine.
2. Esant ilgalaikei trinčiai, kaupiasi neigiamas krūvis.
3. Lydymosi temperatūra yra 110 ⁰C.
4. Virimo taškas 190 ⁰C.
5. Kai jis pasiekia 300 ⁰C virsta skystu, lengvai judančiu.
6. Gryna medžiaga gali užsidegti savaime. Ypatybės yra labai geros.
7. Savaime jis praktiškai neturi kvapo, tačiau vandenilio sieros junginiai skleidžia aštrų supuvusių kiaušinių kvapą. Taip pat kai kurie dujiniai dvejetainiai atstovai.

Atitinkamos medžiagos fizinės savybės žmonėms buvo žinomos nuo antikos laikų. Dėl savo degumo siera gavo savo pavadinimą. Karuose buvo naudojami dusinantys ir nuodingi dūmai, kurie susidaro degant šiam junginiui, pvz.ginklai prieš priešus. Be to, rūgštys, kurių sudėtyje yra sieros, visada buvo labai svarbios pramonėje.

Cheminės savybės

Tema: „Siera ir jos junginiai“mokykliniame chemijos kurse trunka ne vieną, o kelias pamokas. Juk jų labai daug. Taip yra dėl šios medžiagos cheminio aktyvumo. Jis gali turėti oksidacinių savybių naudojant stipresnius reduktorius (metalus, borą ir kt.), ir redukuojančias savybes su daugeliu nemetalų.

Tačiau, nepaisant tokio aktyvumo, normaliomis sąlygomis vyksta tik sąveika su fluoru. Visiems kitiems reikia šildymo. Yra keletas medžiagų, su kuriomis siera gali sąveikauti, kategorijų:

• metalai;
• nemetalai;
• šarmas;
• stiprios oksiduojančios rūgštys – sieros ir azoto.

Sieros junginiai: veislės

Jų įvairovę paaiškins nevienoda pagrindinio elemento – sieros – oksidacijos laipsnio reikšme. Taigi, šiuo pagrindu galime išskirti keletą pagrindinių medžiagų tipų:

• junginiai, kurių oksidacijos būsena -2;
• +4;
• +6.

Jei atsižvelgsime į klases, o ne į valentingumo indeksą, tai šis elementas sudaro tokias molekules kaip:

• rūgštys;
• oksidai;
• vandenilio sieros junginiai;
• druska;
• dvejetainiai junginiai su nemetalais (anglies disulfidu, chloridais);
• organinės medžiagos.

Dabar pažvelkime į pagrindinius ir pateikime pavyzdžių.

Medžiagos, kurių oksidacijos būsena yra -2

Sieros junginiai 2 yra jo konformacijos su metalais, taip pat su:

• anglis;
• vandenilis;
• fosforas;
• silicis;
• arsenas;
• boras.

Tokiais atvejais jis veikia kaip oksidatorius, nes visi išvardyti elementai yra labiau elektropozityvūs. Pažvelkime į keletą svarbesnių.

1. Anglies disulfidas – CS₂. Skaidrus skystis su būdingu maloniu eterio aromatu. Jis yra toksiškas, degus ir sprogus. Jis naudojamas kaip tirpiklis daugeliui aliejų, riebalų, nemetalų, sidabro nitrato, dervų ir gumos. Tai taip pat svarbi dalis gaminant dirbtinį šilką – viskozę. Pramonėje jis sintetinamas dideliais kiekiais.
2. Vandenilio sulfidas arba vandenilio sulfidas – H₂S. Bespalvės saldaus skonio dujos. Kvapas aštrus, itin nemalonus, primena supuvusį kiaušinį. Nuodingas, slopina kvėpavimo centrą, nes suriša vario jonus. Todėl jais apsinuodijus įvyksta uždusimas ir mirtis. Plačiai naudojama medicinoje, organinėje sintezėje, sieros rūgšties gamyboje ir kaip energiją taupanti žaliava.
3. Metalų sulfidai plačiai naudojami medicinoje, sulfatų gamyboje, dažų gamyboje, fosforo gamyboje ir kitose vietose. Bendroji formulė yra Me_xS_y.

Junginiai, kurių oksidacijos būsena +4

Sieros junginiai 4 -tai daugiausia oksidas ir atitinkamos jo druskos bei rūgštis. Visi jie yra gana paplitę junginiai, turintys tam tikrą vertę pramonėje. Jie taip pat gali veikti kaip oksidatoriai, bet dažniau pasižymi redukuojančiomis savybėmis.

Sieros junginių, kurių oksidacijos laipsnis +4, formulės yra šios:

• oksidas – sieros dioksidas SO₂;
• rūgštis – sieros H₂SO₃;
• druskos turi bendrą formulę Me_x(SO₃)_y.

Vienas iš labiausiai paplitusių yra sieros dioksidas arba anhidridas. Tai bespalvė medžiaga, turinti pridegusio degtuko kvapą. Vulkanų išsiveržimų metu susidarė dideliuose telkiniuose, todėl šiuo metu jį lengva atpažinti pagal kvapą.

Ištirpsta vandenyje, susidarant lengvai suyrančia rūgštimi – sieringa. Jis elgiasi kaip tipiškas rūgšties oksidas, sudaro druskas, į kurias įeina SO₃^2- kaip sulfito jonai. Šis anhidridas yra pagrindinės dujos, darančios įtaką supančios atmosferos taršai. Tai sukelia rūgštų lietų. Pramonėje jis naudojamas sulfatų gamyboje.

Junginiai, kuriuose sieros oksidacijos būsena yra +6

Tai visų pirma apima sieros anhidridą ir sieros rūgštį su jų druskomis:

• sulfatai;
• hidrosulfatai.

Kadangi sieros atomas juose yra aukščiausio oksidacijos laipsnio, šių junginių savybės yra gana suprantamos. Jie yra stiprūs oksidatoriai.

Sieros oksidas (VI) – sieros rūgšties anhidridas – yralakus bespalvis skystis. Būdingas bruožas yra stiprus drėgmės sugėrimas. Rūko lauke. Ištirpęs vandenyje, jis suteikia vieną stipriausių mineralinių rūgščių – sieros. Jo koncentruotas tirpalas yra sunkus aliejingas šiek tiek gelsvas skystis. Jei anhidridas ištirpinamas sieros rūgštyje, gaunamas specialus junginys, vadinamas oleumu. Jis naudojamas pramoniniu būdu gaminant rūgštį.

Tarp druskų – sulfatų – junginių, tokių kaip:

• gipso CaSO₄ 2H₂O;
• baritas BaSO₄;
• mirabilite;
• švino sulfatas ir kt.

Jie naudojami statybose, cheminėje sintezėje, medicinoje, optinių prietaisų ir akinių gamyboje ir net maisto pramonėje.

Hidrosulfatai plačiai naudojami metalurgijoje, kur jie naudojami kaip srautas. Taip pat jie padeda daug sudėtingų oksidų paversti tirpiais sulfatais, kurie naudojami atitinkamose pramonės šakose.

Sieros tyrimas mokyklos chemijos kurse

Kada yra geriausias laikas mokiniams sužinoti, kas yra siera, kokios jos savybės, kas yra sieros junginys? 9 klasė yra geriausias laikotarpis. Tai dar ne pati pradžia, kai vaikams viskas nauja ir nesuprantama. Tai yra vidurys chemijos mokslo studijose, kai anksčiau padėti pamatai padės iki galo suprasti temą. Todėl šiems klausimams svarstyti skiriamas antrasis studijų metų pusmetis.klasė. Tuo pačiu metu visa tema suskirstyta į kelis blokus, kuriuose yra atskira pamoka "Sieros junginiai. 9 klasė".

Taip yra dėl jų gausos. Atskirai nagrinėjamas ir pramoninės sieros rūgšties gamybos klausimas. Apskritai šiai temai skiriama vidutiniškai 3 valandos.

Bet organiniai sieros junginiai išimami mokytis tik 10 klasėje, kai svarstomi organiniai klausimai. Jie taip pat yra paveikti biologijos vidurinėje mokykloje. Juk siera yra tokių organinių molekulių dalis kaip:

• tioalkoholiai (tioliai);
• b altymai (tretinė struktūra, ant kurios susidaro disulfidiniai tilteliai);
• tioaldehidai;
• tiofenoliai;
• tioeteriai;
• sulfoninės rūgštys;
• sulfoksidai ir kiti.

Jie priskiriami ypatingai organinių sieros junginių grupei. Jie svarbūs ne tik gyvų būtybių biologiniuose procesuose, bet ir pramonėje. Pavyzdžiui, sulfonrūgštys yra daugelio vaistų (aspirino, sulfanilamido ar streptocido) pagrindas.

Be to, siera yra nuolatinė tokių junginių sudedamoji dalis, kaip:

• aminorūgštys;
• fermentai;
• vitaminai;
• hormonai.