Właściwości chemiczne siarki. Charakterystyka i temperatura wrzenia siarki

Siarka jest pierwiastkiem chemicznym należącym do szóstej grupy i trzecim okresem układu okresowego. W tym artykule przyjrzymy się dokładniej jego właściwościom chemicznym i fizycznym, uzyskiwaniu, używaniu itd. Charakterystyka fizyczna obejmuje takie cechy, jak kolor, poziom przewodnictwa elektrycznego, temperatura wrzenia siarki itd. Chemikalia opisują jednak jego interakcję z innymi substancjami.

Siarka w zakresie fizyki

To delikatna substancja. W normalnych warunkach pozostaje w stałym stanie agregatu. Siarka ma kolor cytryno-żółty. I w większości jego związki mają żółte odcienie. Nie rozpuszcza się w wodzie. Ma niską temperaturę i przewodność elektryczną. Te cechy charakteryzują ją jako typowy niemetal. Pomimo tego, że skład chemiczny siarki nie jest wcale skomplikowany, substancja ta może mieć kilka odmian. Wszystko zależy od struktury siatki krystalicznej, z którą są połączone atomy, nie tworzą cząsteczek.

Pierwsza opcja to siarka rombowa. Jest najbardziej stabilny. Temperatura wrzenia tego typu siarki wynosi czterysta czterdzieści pięć stopni Celsjusza. Aby jednak ta substancja przechodziła w gazowy stan agregatu, najpierw musi przejść przez ciecz. Tak więc stopienie siarki zachodzi w temperaturze stu i trzynastu stopni Celsjusza.

Druga opcja to siarka jednoskośna. Jest to kryształ o kształcie igieł o ciemnożółtym kolorze. Spalanie siarki pierwszego typu, a następnie jego powolne chłodzenie prowadzi do powstawania tego gatunku. Ta odmiana ma te same właściwości fizyczne. Na przykład, temperatura wrzenia siarki tego typu wynosi te same czterysta czterdzieści pięć stopni. Ponadto istnieje wiele substancji, takich jak plastik. Otrzymuje się przez wlanie do zimnej wody wrzącej rombowej do temperatury wrzenia. Temperatura wrzenia siarki jest taka sama. Ale substancja ma właściwości rozciągania, jak kauczuk.

Innym składnikiem charakterystyk fizycznych, który chciałbym powiedzieć, jest temperatura zapłonu siarki. Wskaźnik ten może się różnić w zależności od rodzaju materiału i jego pochodzenia. Na przykład temperatura technicznego zapłonu siarki wynosi sto dziewięćdziesiąt stopni. Jest to dość niska stawka. W innych przypadkach punkt zapłonu siarki może wynosić dwieście czterdzieści osiem stopni, a nawet dwieście pięćdziesiąt sześć. Wszystko zależy od tego, jaki materiał został wyodrębniony, jaką gęstość ma. Można jednak stwierdzić, że temperatura spalania siarki jest dość niska, w porównaniu do innych pierwiastków chemicznych, jest to łatwopalna substancja. Ponadto czasami siarka może być łączona w cząsteczki składające się z ośmiu, sześciu, czterech lub dwóch atomów. Teraz, po zbadaniu siarki z punktu widzenia fizyki, przechodzimy do następnej sekcji.

Charakterystyka chemiczna siarki

Ten element ma stosunkowo małą masę atomową, wynosi ona trzydzieści dwa gramy na mol. Charakterystyka pierwiastka siarki obejmuje taką cechę tej substancji jako zdolność do posiadania innego stopnia utleniania. To różni się od, powiedzmy, wodoru lub tlenu. Biorąc pod uwagę, jaka jest charakterystyka chemiczna pierwiastka siarki, nie sposób nie wspomnieć, że w zależności od warunków ma właściwości redukujące i utleniające. Tak więc, aby rozważyć interakcję danej substancji z różnymi związkami chemicznymi.

Siarka i substancje proste

Proste substancje to substancje, które zawierają tylko jeden składnik chemiczny. Jego atomy mogą być łączone w cząsteczki, na przykład w przypadku tlenu lub nie mogą się łączyć, jak ma to miejsce w przypadku metali. Tak więc siarka może reagować z metalami, innymi niemetalami i halogenami.

Interakcje z metalami

Aby przeprowadzić ten proces, wymagana jest wysoka temperatura. W tych warunkach następuje reakcja addycyjna. Oznacza to, że atomy metali łączą się z atomami siarki, tworząc jednocześnie siarczki. Na przykład, jeśli podgrzewasz dwa mole potasu, zmieszając je z jednym atomem siarki, otrzymamy jeden mol siarczku danego metalu. Równanie można zapisać w następującej postaci: 2K + S = K ₂ S.

Reakcja z tlenem

To jest spalanie siarki. W wyniku tego procesu jego formy tlenkowe. Ten ostatni może mieć dwa rodzaje. Dlatego też spalanie siarki może nastąpić w dwóch etapach. Pierwszym jest, gdy jeden mol dwutlenku siarki jest utworzony z jednego atomu siarki i jednego tlenu. Równanie dla tej reakcji chemicznej można zapisać następująco: S + O ₂ = SO ₂ . Drugim etapem jest dodanie jeszcze jednego atomu tlenu do dwutlenku. Dzieje się tak, jeśli jeden mol tlenu dodaje się do dwóch moli ditlenku siarki w warunkach wysokiej temperatury. W rezultacie otrzymujemy dwa mole tritlenku siarki. Równanie tego chemicznego oddziaływania wygląda następująco: 2SO2 + O2 = 2SO3. W wyniku tej reakcji powstaje kwas siarkowy. Tak więc, po przeprowadzeniu dwóch opisanych procesów możliwe jest przejście powstałego trójtlenku przez strumień pary wodnej. Dostajemy kwas siarczanowy. Równanie dla takiej reakcji jest zapisywane w następujący sposób: SO ₃ + H ₂ O = H ₂ SO ₄ .

Interakcje z halogenami

Właściwości chemiczne siarki, podobnie jak inne niemetale, pozwalają reagować z tą grupą substancji. Zawiera związki, takie jak fluor, brom, chlor, jod. Siarka reaguje z każdym z nich, z wyjątkiem ostatniego. Na przykład możemy przytoczyć proces fluoridowania elementu rozważanego w tabeli Mendeleyeva. Poprzez ogrzewanie wymienionego niemetalicznego chlorowca można otrzymać dwie odmiany fluoru. Pierwszy przypadek: jeśli weźmiemy jeden mol siarki i trzy mole fluoru, otrzymamy jeden mol fluoru, którego wzór stanowi SF ₆ . Równanie jest następujące: S + 3F ₂ = SF ₆ . Dodatkowo jest druga opcja: jeśli weźmiemy jeden mol siarki i dwa mole fluoru, otrzymamy jeden mol fluorku o wzorze chemicznym SF4. Równanie można zapisać w następującej formie: S + 2F ₂ = SF ₄ . Jak widać, wszystko zależy od proporcji, w jakich można mieszać elementy. W dokładnie taki sam sposób można również przeprowadzić proces chlorowania siarkowego (dwie różne substancje) lub bromowanie.

Interakcje z innymi prostymi substancjami

W tej sytuacji charakterystyka siarki nie kończy się. Substancja może również reagować chemicznie z wodorem, fosforem i węglem. Dzięki oddziaływaniu z wodorem tworzony jest kwas siarczkowy. W wyniku reakcji z metalami możliwe jest otrzymanie ich siarczków, które z kolei są również uzyskiwane bezpośrednio przez oddziaływanie siarki z tym samym metalem. Dodanie atomów wodoru do atomów siarki zachodzi tylko w bardzo wysokich temperaturach. W reakcji siarki z fosforem, jego formy fosforowe. Ma następujący wzór: P ₂ S _3. Aby uzyskać jeden mol tej substancji, konieczne jest podjęcie dwóch moli fosforu i trzech moli siarki. W oddziaływaniu siarki z węglem powstaje węglik nierozpuszczalnego metalu. Jej formuła chemiczna wygląda tak: CS ₂ . Aby uzyskać jeden mol tej substancji, musisz wziąć jeden mol węgla i dwa mole siarki. Wszystkie opisane powyżej reakcje addycyjne występują tylko wtedy, gdy odczynniki ogrzewa się do wysokiej temperatury. Rozważaliśmy interakcję siarki z prostymi substancjami, przejdźmy teraz do następnego punktu.

Związki siarki i złożone

Kompleks nazywa się tymi substancjami, których cząsteczki składają się z dwóch (lub więcej) różnych elementów. Właściwości chemiczne siarki umożliwiają reakcję ze związkami, takimi jak alkalia, jak również stężony kwas siarczanowy. Reakcje z tymi substancjami są raczej osobliwe. Po pierwsze, rozważmy, co się dzieje, gdy zmieszamy niemetaliczny metal z zasadami. Na przykład, jeśli weźmiemy sześć moli wodorotlenku potasu i dodamy do nich trzy miarki siarki, otrzymamy dwa mole siarczku potasu, jeden mol siarczynu metalu i trzy moli wody. Ten rodzaj reakcji można wyrazić następującym równaniem: 6KOH + 3S = 2K2S + K2S03 + 3H2O. Przy tej samej zasadzie oddziaływanie zachodzi w przypadku dodania wodorotlenku sodu. Następnie rozważyć zachowanie siarki przy dodawaniu do niej stężonego roztworu kwasu siarczanowego. Jeśli weźmiemy jeden mol pierwszego i dwóch mole drugiej substancji, otrzymujemy następujące produkty: tritlenek siarki w ilości trzech mole, a także wodę – dwa moli. Ta reakcja chemiczna może być przeprowadzona tylko przez ogrzewanie odczynników do wysokiej temperatury.

Przygotowanie rozważanego materiału niemetalicznego

Istnieje kilka podstawowych sposobów, w jaki można wyodrębnić siarkę z różnych substancji. Pierwszą metodą jest wyodrębnienie jej z pirytu. Wzór chemiczny tego ostatniego to FeS2. Gdy substancja jest podgrzewana do wysokiej temperatury bez dostępu do tlenu, można otrzymać inny siarczek żelaza, FeS i siarkę. Równanie reakcji jest zapisywane w następującej postaci: FeS2 = FeS + S. Drugą metodą otrzymywania siarki, która jest często stosowana w przemyśle, jest spalanie siarkowodoru w stanie małej ilości tlenu. W tym przypadku możliwe jest uzyskanie rozważanego materiału niemetalicznego i wody. W celu przeprowadzenia reakcji należy wziąć składniki w stosunku molowym dwa do jednego. W rezultacie otrzymujemy produkty końcowe w proporcjach od dwóch do dwóch. Równanie tej reakcji chemicznej można zapisać następująco: 2H2S + O2 = 2S + 2H2O. Ponadto siarka może być otrzymana w różnych procesach metalurgicznych, na przykład w produkcji metali takich jak nikiel, miedź i inne.

Zastosowanie w przemyśle

Najsilniejsze zastosowanie niemetalii, którą rozważamy, znajduje się w przemyśle chemicznym. Jak wspomniano powyżej, tutaj stosuje się go do otrzymania kwasu siarczanowego. Ponadto siarka jest używana jako komponent do produkcji meczy, ponieważ jest to materiał łatwopalny. Jest niezbędny w produkcji materiałów wybuchowych, prochu, światła bengalskiego, itp. Ponadto siarka jest stosowana jako jeden ze składników zwalczania szkodników. W medycynie jest on używany jako składnik do wytwarzania leków na choroby skóry. Ponadto dana substancja jest stosowana w produkcji różnych barwników. Ponadto jest stosowany w produkcji fosforów.

Elektroniczna struktura siarki

Jak wiadomo, wszystkie atomy składają się z jądra, w którym znajdują się protony – dodatnio naładowanych cząstek – i neutronów, tj. Cząstek mających zero ładunku. Wokół jądra elektrony obracają się, którego ładunek jest ujemny. Aby atom był neutralny, jego struktura powinna mieć taką samą liczbę protonów i elektronów. Jeśli ten ostatni jest większy, to już jest ujemny anion jonowy. Jeśli przeciwnie – liczba protonów jest większa niż liczba elektronów – jest to jon dodatni lub kation. Anion siarki może działać jako resztę kwasu. Jest częścią cząsteczek substancji, takich jak kwas siarkowy (siarkowodór) i siarczki metali. Anion powstaje w wyniku dysocjacji elektrolitycznej, która występuje, gdy substancja jest rozpuszczona w wodzie. W tym przypadku cząsteczka ulega rozkładowi w kation, który może być reprezentowany jako jon metalu lub wodór, a także kationowy jon reszty kwasu lub grupy hydroksylowej (OH-). Ponieważ numer seryjny siarki w układzie okresowym wynosi szesnaście, można stwierdzić, że w jej rdzeniu znajduje się dokładnie taka liczba protonów. Wychodząc z tego możemy powiedzieć, że istnieją również szesnaście elektronów obracających się wokół. Liczba neutronów można określić przez odjęcie numeru porządkowego pierwiastka chemicznego od masy cząsteczkowej: 32-16 = 16. Każdy elektron obraca się nie chaotycznie, ale w pewnej orbicie. Ponieważ siarka jest pierwiastkiem chemicznym należącym do trzeciego okresu periodycznego stołu, istnieją trzy orbity wokół jądra. Na pierwszym z nich znajdują się dwa elektrony, na drugim ósmej, na trzecim – sześciu. Elektroniczna formuła atomu siarki jest zapisywana w następujący sposób: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Rozpowszechnienie w naturze

Ogólnie, omawiany pierwiastek chemiczny znajduje się w minerałach, które są siarczkami różnych metali. Przede wszystkim ten piryt jest solą żelaza; Jest również ołowiem, srebrem, połyskiem miedzi, mieszanką cynkową, cynamonem – siarczekem rtęciowym. Ponadto siarka może wchodzić w skład minerałów, których struktura jest reprezentowana przez trzy lub więcej pierwiastków chemicznych. Na przykład chalkopiryt, mirabilit, kieserit, gips. Możesz rozważyć każdy z nich bardziej szczegółowo. Piryt jest siarczkiem ferrum lub FeS2. Ma jasnożółty kolor z złocistym połyskiem. Ten minerał często można znaleźć jako zanieczyszczenie lapis lazuli, które jest szeroko stosowane do wyrobu biżuterii. Wynika to z faktu, że te dwa minerały często mają wspólny depozyt. Miedziana połysk – chalkozyt lub chalkozynę – jest niebiesko-szarą substancją podobną do metalu. Ołów błyszczący (srebrna galena) i srebrzysta połysk (argentyt) mają podobne właściwości: oba wyglądają jak metal w wyglądzie, mają szary kolor. Cynobar jest brązowo-czerwonym matowym minerałem o szarych impregnatach. Chalkopiryt, o wzorze chemicznym CuFeS ₂ , jest złoty żółty, nazywa się także złotą mieszaniną. Cynk blende (sphaleryt) może mieć kolor od bursztynu do ognistego pomarańczowego. Mirabilit – Na2S04x10H20 – przejrzyste lub białe kryształy. Jest on również nazywany solą glaubera, stosowaną w medycynie. Wzór chemiczny kieserytu to MgSO4 xH2O. Wygląda jak biały lub bezbarwny proszek. Wzorem chemicznym gipsu jest CaSO4 x2H2O. Dodatkowo ten pierwiastek chemiczny jest częścią komórek żywych organizmów i stanowi ważny mikroelement.