7 Повна фізико-хімічна характеристика властивостей елементарної сірки Физические и химические свойства серы

У звичайних умовах сірка S - жовті тендітні кристали без смаку і запаху, легко розчинні в сірковуглеці CS₂.Кристалічні ґрати сірки - молекулярна, у вузлах ґрат знаходяться молекули S₈ (неплоскі цикли типу "корона"). Рідка сірка складається з молекул S₈ і ланцюгів різної довжини, у парах сірки містяться молекули S₈, S₆, S₄ і S₂, при 1500 °С з'являється одноатомна сірка (у хімічних рівняннях для простоти будь-яка сірка зображується як S).

Не розчиняється у воді і при звичайних умовах не реагує з нею.

молекула сірки

Фізичні константи:

Mr = 32,066;ρ = 2,07 г/см3 (ромбічна),1,96 г/см3 (моноклінна),tпл = 119,3 °C,tкип = 444,674 °C.

Сірка має високу активність при нагріванні.

Реагує як окислювач з металами і неметалами:

S + Na = Na₂S 2S + C(графит) = CS₂ а как відновник - с фтором, кислородом и кислотами: S + 3F₂ = SF₆ S + 2H₂SO₄(конц.) = 2SO₂↑ + 2H₂O S + 6HNO₃(конц.) = H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O

Подвергается дисмутации в растворах щелочей: 3S + 6KOH(конц.) = 2K₂S^−II + K₂S^IVO₃ + 3H₂O

Фізичні властивості

Сірка — кристалічна речовина жовтого кольору. Вона дуже крихка і легко розтирається в дрібнесенький порошок. Зустрічається в трьох алотропних формах: дві кристалічні (ромбовидна і моноклінічна, за способом сполучення атомів у кристалі) і аморфна. Електричного струму і тепла майже не проводить. Плавиться при 112,8°С, кипить при 444,6°С. Пари сірки при дуже швидкому охолодженні переходять у твердий стан у вигляді дуже тонкого порошку (сіркового цвіту), минаючи рідкий стан. У воді сірка не розчиняється і не змочується водою, але в бензолі C₆H₆ і особливо в сірковуглеці CS₂ розчиняється добре.

Хімічні властивості

Сірка належить до головної підгрупи шостої групи періодичної системи Менделєєва. Порядковий номер її 16. Маючи в зовнішньому шарі шість електронів: ( + 16), 2,8,6 — атоми сірки проявляють властивості окисника і, приєднуючи від атомів Інших елементів два недостаючі їм електрони, перетворюються в негативно двовалентні іони: S⁰ + 2е = S^2-. Але сірка — менш активний окисник, ніж кисень, оскільки її валентні електрони більш віддалені від ядра атома і слабіше з ним зв'язані, ніж валентні електрони атомів кисню. На відміну від кисню сірка може проявляти властивості і відновника: S⁰ — 6e = S⁶⁺ або S⁰ — 4e = S⁴⁺. Відновні властивості сірки виявляються при взаємодії її з сильнішим від неї окисником, тобто з речовинами, атоми яких мають більшу силу до прилучення електронів.

Сірка може безпосередньо реагувати майже з усіма металами (за винятком благородних), але переважно при нагріванні. Так, якщо суміш порошків сірки й заліза нагріти хоч в одному місці, щоб почалася реакція, то далі уся суміш сама собою розжариться (за рахунок теплоти реакції) і перетвориться в чорну крихку речовину — моносульфід заліза:

Fe + S = FeS

Суміш порошків сірки й цинку при підпаленні реагує дуже бурхливо, із спалахом. Внаслідок реакції утворюється сульфід цинку:

Zn + S = ZnS

Із ртуттю сірка реагує навіть при звичайній температурі. Так, при розтиранні ртуті з порошком сірки виникає чорна речовина — сульфід ртуті:

Hg + S = HgS

При високій температурі сірка реагує також з воднем з утворенням сірководню:

H₂ + S = H₂S

При взаємодії з металами і воднем сірка відіграє роль окисника, а сама відновлюється до іонів S^2- Тому в усіх сульфідах сірка негативно двовалентна. Сірка порівняно легко реагує і з киснем. Так, підпалена сірка горить на повітрі з утворенням діоксиду сірки SO₂ (сульфітного ангідриду) і в дуже незначній кількості триоксиду сірки SO₃ (сульфатного ангідриду).

S + O₂ = SO₂

2S + 3O₂ = 2SO₃

При цьому окисником є кисень, а сірка — відновником. У першій реакції атом сірки втрачає чотири, а в другій — шість валентних електронів, внаслідок чого сірка в сполуці SO₂ позитивно чотиривалентна, а в SO₃ — позитивно шестивалентна.

Сірка не змочується водою, не розчиняється у воді. Звязок S-S по міцності поступається лише С-С. Є такі модифікації S_γ( моноклінна, складається з 6 циклів), S_β ( моноклінна, складається з 8 циклів), S_α (орторомбічна модифікація, складається з 16циклооктосірок, які звязані Вандерваальськими силами). S_α починає переходити в S_β при 112 С. S_λ – складається з всіх модифікацій, в т.ч. з S_ω (полімерної сірки). Є дві модифікації полімерної сірки: S_{ω і} S_μ. Нерозчиняється навіть в каучуку. Одержуємо нагріваючи а потім різко охолоджуючи. Від відстані між спіралями залежить, яка є модифікація S_ω чи S_μ.