Вопрос 13.

Сера — элемент главной подгруппы VI третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S. В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли. Многие серосодержащие соли малорастворимы в воде.

Химические свойства:

На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид — бесцветный газ с резким запахом:

S+O₂=SO₂

Восстановительные свойства серы проявляются в реакциях серы и с другими неметаллами, однако при комнатной температуре сера реагирует только со фтором:

S+3F₂=SF₆

Расплав серы реагирует с хлором, при этом возможно образование двух низших хлоридов:

2S+Cl₂=S₂Cl₂

Кроме того, при нагревании сера реагирует с водородом, углеродом, кремнием:

S+H₂=H₂S (сероводород)

C+2S=CS₂ (сероуглерод)

При нагревании сера взаимодействует со многими металлами. При этом взаимодействии образуются сульфиды:

2Na+S=Na₂S

Ca+S=CaS

2Al+3S=Al₂S₃

Fe+S=FeS

С концентрированными кислотами-окислителями (HNO₃, H₂SO₄) сера реагирует только при длительном нагревании:

S+6HNO_3(конц)=H₂SO₄+6NO₂↑+2H₂O

S+H₂SO_4(конц)=3SO₂↑+2H₂O

Аллотропия:

Существует три аллотропные модификации серы: ромбическая, моноклинная и пластическая. Ромбическая и моноклинная модификации построены из циклических молекул S8, размещенных по узлам ромбической и моноклинной решеток.

Молекула S8 имеет форму короны, длины всех связей – S – S – равны 0,206 нм и углы близки к тетраэдрическим 108°.

В ромбической сере наименьший элементарный объем имеет форму прямоугольного параллелепипеда, а в случае моноклинной серы элементарный объем выделяется в виде скошенного параллелепипеда.

Пластическая модификация серы образована спиральными цепями из атомов серы с левой и правой осями вращения. Эти цепочки скручены и вытянуты в одном направлении.

Распространенность серы в земной коре:

Сера является шестнадцатым по химической распространённости элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде. Важнейшие природные соединения серы: FeS2 — железный колчедан или пирит, ZnS — цинковая обманка или сфалерит (вюрцит), PbS — свинцовый блеск или галенит, HgS — киноварь, Sb2S3 — антимонит. Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах и сланцах. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды.

Вопрос 14.

Водный раствор SO2-сернистая кислота.Диоксид серы SO2 имеет наибольшое значение из соединений серы.Строение это ймолекулы аналогично строению молекулы озона O3(OO2), но отличаестя высокой термической устойчивостью.SO2(в обыч. Усл-х) -бесцветный газ, с резким запахом. В технике получают сжигаением серы и при обжиге пирита

4FeS + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3

SO2 хорошо растворим в воде.

Действие кислот на сульфиты сопровождается выделением SO2, на этом и основано получение SO2 в лаборатории.

Для серы(VI) наиболее характерное координационное число 4, молекулы SO3 существуют лишь в газовой фазе.При охлаждении они полимеризуются в кольцеобразные или открытые зигзагообразные цепи(мономер,тример,полимер).Поэтому триоксид серы существует в виде нескольких модификаций.При конденсации паров SO3, образуется летучая жидкость, состоящая приимущественно из циклических тримерных молекул(SO3)3.

При охлаждении SO3 затвердеваяет в прозрачную массу , напоминающую лед- льдовидная модификация -SO3. При хранении она постепенно превращается в модификацию по внешнему виду напоминающую асбест. Асбестовая модификация α-SO3 состоит из зиг-загообразных цепей (SO3)∞ различной длины.

Структурные особенности модификаций SO3 Обуславливают различие их всех физических свойств и химической активности.

В технике оксид серы(IV) SO2 в присутствии катализатора(платина или оксид ванадия):

SO2+1/2O2=SO3

Тетраэдрические -связи серы(VI) возникают также при взаимодействии SO3 c некоторыми соединениями водорода, например с водой, газообразными HF,HCl

H2O + SO3=H2[SO4]

HF + SO3=H[SO3F].

2)Тетраоксосульфат водорода H2SO4 – маслянистая жидкость, замерзающая при 10,4о .Его получаю при охлаждении концентрированной серной кислоты. В твердом и жидком состоянии молекулы H2SO4 связанны водородными связями. Жидкий H2SO4 – ионизирующий растворитель. В водный растворах H2SO4- сильная двухосновная кислота.

Серную кислоту получают растворением SO3 в концентрированной H2SO4 в виду оулема(маслянистая, безцветная жидкость), содержащего 20-65% SO3.