Диоксид серы - бесцветный газ с резким запахом. Молекула имеет угловую форму.
- Температура плавления - -75,46 °С,
- Температура кипения - -10,6 °С,
- Плотность газа - 2,92655 г/л.
Легко сжижается в бесцветную легкоподвижную жидкость при температуре 25 °С и давлении около 0,5 МПа.
Для жидкой формы плотность равна 1,4619 г/см 3 (при - 10 °С).
Твердый диоксид серы - бесцветные кристаллы, ромбической сингонии.
Диоксид серы заметно диссоциирует только около 2800 °С.
Диссоциация жидкого диоксида серы проходит по схеме:
2SO 2 ↔ SO 2+ + SO 3 2-
Трехмерная модель молекулы
Растворимость диоксида серы в воде зависит от температуры:
- при 0 °С в 100 г воды растворяется 22,8 г диоксида серы,
- при 20 °С - 11,5 г,
- при 90 °С - 2,1 г.
Водный раствор диоксида серы - это сернистая кислота H 2 SO 3.
Диоксид серы растворим в этаноле, H 2 SO 4 , олеуме, CH 3 COOH. Жидкий сернистый ангидрид смешивается в любых соотношениях с SO 3. CHCl 3 , CS 2 , диэтиловым эфиром.
Жидкий сернистый ангидрид растворяет хлориды. Иодиды и роданиды металлов не растворяются.
Соли, растворенные в жидком диоксиде серы, диссоциируют.
Диоксид серы способен восстанавливаться до серы и окисляться до шестивалентных соединений серы.
Диоксид серы токсичен. При концентрации 0,03-0,05 мг/л раздражает слизистые оболочки, органы дыхания, глаза.
Основной промышленный способ получения диоксида серы - из серного колчедана FeS 2 путем его сжигания и дальнейшей обработки слабой холодной H 2 SO 4.
Кроме того, серный диоксид можно получить путем сжигания серы, а также как побочный продукт обжига медных и цинковых сульфидных руд.
Сульфидная сера доступна растениям только после перехода в сульфатную форму. Большая часть серы присутствует в почве в составе органических соединений, не усваиваемых растениями. Только после минерализации органических веществ и перехода серы в сульфатную форму органическая сера становится доступной для растений.
Химическая промышленность не выпускает удобрений с основным действующим веществом диоксидом серы. Однако в качестве примесей он содержится во многих удобрениях. К ним относятся фосфогипс, простой суперфосфат, сульфат аммония, сульфат калия, калимагнезия, гипс, сланцевая зола, навоз, торф и многие другие.
Поглощение диоксида серы растениями
Сера поступает в растения через корни в виде SO 4 2- и листья в виде диоксида серы. При этом поглощение серы из атмосферы обеспечивает до 80 % потребности растений в данном элементе. В связи с этим вблизи промышленных центров, где атмосфера богата диоксидом серы, растения хорошо обеспечены серой. В удаленных районах количество сернистого ангидрида в осадках и атмосфере сильно снижается и питание растений серой зависит от ее наличия в почве.
Если в Периодической системе условно провести линию по диагонали от Бора к Астату, то справа вверху в главных подгруппах будут расположены элементы-неметал ы. К ним относятся: Водород, Гелий, Бор, Карбон, Нитроген, Оксиген, Фтора, Неон, Кремний, Фосфор, Сульфур, Хлор, Аргон, Мышьяк, Селен, Бром, Криптон, Теллур, Йод, Ксенон, Астату, Радон.
Оксиген, Сульфур. Аллотропные модификации. Соединения кислорода и серы
Оксиген, Сульфур
Элемент Кислород
расположен во 2-м периоде, VI группе Периодической системы. Порядковый номер 8, относительная атомная масса - 16.Электронная конфигурация атома Кислорода:
В атоме Кислорода два неспаренные электроны, следовательно, он двовалентний. В Кислорода высокая электроотрицательности, поэтому в соединениях для него характерна степень окисления -2, кроме соединений с Флуором (степень окисления +1 и +2) и пероксидов (степень окисления -1).
Элемент Сульфур
расположен в 3-м периоде, VI группе Периодической системы. Порядковый номер - 16. Относительная атомная масса - 32.
Электронная конфигурация атома Серы:
С учетом возможности перехода электронов с s
- и p
- подуровней на свободный d
-подуровень для Серы в соединениях характерны степени окисления -2, +4, +6, реже +2.
Аллотропные модификации Кислорода. В свободном состоянии Кислород образует две аллотропные модификации: кислород и озон .
Свойства алотропних модификаций Кислорода
Аллотропные модификации Серы. При комнатной температуре Сульфур находится в виде -серы (ромбическая модификация), который представляет собой желтые крихткі кристаллы без запаха, нерастворимые в воде. При температурах выше происходит медленное превращение -серы -сера (моноклінна модификация), что является почти белыми кристаллическими пластинками.
Распространение Кислорода в природе. Кислород - самый распространенный элемент на Земле. Его содержание в земной коре составляет около 55,1 %. Оксиген как химический элемент входит в состав воды, минералов (известно более 1400 минералов, содержащих Кислород), органических веществ.
Распространение Серы в природе. В природе Сульфур встречается в виде самородной серы (простое вещество); входит в состав сульфидов и сульфатов, образующих много минералов, является компонентом природного угля и нефти. Сульфур - жизненно важный элемент: он входит в состав белков.
Получение алотропних модификаций Кислорода и Серы.
1) Кислород образуется в результате разложения некоторых солей:пероксидов:
оксидов тяжелых металлов:
2) Озон образуется из обычного кислорода под действием электрического разряда (разряд молнии, работа электротрансформаторов) или ультрафиолетового излучения (солнечный свет, работа ксерокса), а также в процессах, сопровождающихся выделение атомарного Кислорода (разложение пероксидов).
3) Серу добывают в самородном состоянии; также ее добывают:
при неполном разложении сероводорода:
из сульфидов металлов:
в реакциях восстановления серы с сульфур(IV) оксида:
Химические свойства кислорода.
Кислород - сильный окислитель.
1) Взаимодействие с металлами:
2) Взаимодействие с неметаллами:
3) Горение сложных веществ:
4) Окисление сложных веществ (этот процесс не принадлежит к горению):
Химические свойства серы.
1) При взаимодействии с неметаллами сера проявляет окислительные и восстановительные свойства.
С простыми веществами, образованными более електронегативними элементами (Оксигеном, Фтором, Хлором, Бромом), сера выступает в роли восстановителя.
- сульфур(IV) оксид
С простыми веществами, образованными менее електронегативними элементами, сера выступает в роли окисника:
- карбон(VI) сульфид
Бинарные соединения серы, в которых она проявляет степень окисления -2, называют сульфідам ы.
- сульфид водорода (сероводород)
2) Взаимодействие с металлами.
- цинк сульфид;
- феррум(II) сульфид.
Все сульфиды, кроме HgS, образующихся при нагреве. С ртутью сера взаимодействует уже при комнатной температуре:
- меркурий(II) сульфид.
Это свойство используется в лабораториях для удаления разлитой ртути, пары которой очень токсичны.
Применение кислорода. Кислород используется для интенсификации процессов горения (например, при выплавке стали), повышение температуры горения (при сварке), как окислитель в других реакциях, в медицине.
Озон обладает дезинфицирующим отбеливающим действием. Главное применение озона - обеззараживание водопроводной воды.
Применение серы. Сера применяется для получения серной кислоты, вулканизации каучука, борьбы с сельскохозяйственными вредителями, получения спичек, пороха. В медицине изготавливают серные мази для лечения кожных болезней.
Сульфур оксиды
Сульфур(IV) оксид
(диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид) - бесцветный газ с резким запахом, скраплюється при . Негорюч, легко растворяется в воде. Водный раствор называют сульфідною кислотой.Содержится в вулканических газах, выделяется при сжигании природного угля. Является одним из основных загрязнителей воздуха, вызывает кислотные дожди.
Ядовит, вызывает кашель, одышку, бронхит, воспаление легких.
Получение сульфур(IV) оксида.
1) Выжигание минералов, содержащих сульфиды:
2) Горение серы на воздухе:
3) Горение сероводорода в избытке кислорода: .
4) Взаимодействие меди с концентрированной серной кислотой:
5) Действие серной кислоты на сульфиты:
Химические свойства сульфур(IV) оксида. Для более характерны восстановительные свойства.
1) Реакции, происходящие без изменения степени окисления.
Взаимодействие с основаниями:
Оборотная взаимодействие с водой:
Взаимодействие с основными оксидами:
.
2) Реакции, происходящие с повышением степени окисления от +4 до +6, например:
3) Реакции, проходящие с понижением степени окисления, например:
Применение сульфур(IV) оксида. Основная масса сульфур(IV) оксида расходуется на производство серной кислоты и других соединений Серы. Используется для отбеливания бумаги, соломы и шерсти. В отличие от необратимой действия білильного извести, обесцвечивание сульфур(IV) оксидом часто обратимое, и окраска возвращается после промывки. Используется как дезинфицирующее средство, например для обработки подвалов, овощехранилищ.
Сульфур(VI) оксид (сернистый газ, ангидрид серной кислоты) при комнатной температуре - бесцветная жидкость, температура кипения . Негорючий. Хорошо растворяется в воде, взаимодействуя с ней. Гигроскопичен.
Токсичен, поражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи.
Получение сульфур(VI) оксида. Окисление в присутствии катализатора (платина или ванадий(V) оксид) при высоком давлении и нагревании:
Химические свойства сульфур(VI) оксида.
1) Соединяясь с водой, образует сульфатную кислоту:
2) Хорошо растворяется в сульфатной кислоте, образуя тяжелую маслянистую жидкость - олеу м:
(или
3) В температурном интервале от 400 до разлагается на сульфур(IV) оксид и кислород:
4) Как типичный кислотный оксид взаимодействует:
с окислами, образовавшимися металлами:
с основами:
Применение сульфур(VI) оксида. Сульфур(VI) оксид применяется в основном в производстве серной кислоты; в лаборатории как водовід"ємний средство.
Сульфатная кислота
Физические свойства серной кислоты. Сульфатная кислота - тяжелая бесцветная маслянистая жидкость (старое название серной кислоты - купоросная масло). При обычной температуре она не летучая и не имеет запаха.Получения серной кислоты. Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты. Процесс состоит из трех стадий.
1) Получение сульфур(IV) оксида. Сырьем является сульфурвмісні руды, сера, сероводород:
; ; .
2) Окисления сульфур(IV) оксида в сульфур(VI) оксид: (реакция идет под давлением, при повышенной температуре и в присутствии катализаторов).
3) Получение серной кислоты. При этом сульфур(VI) оксид поглощают разбавленной серной кислотой, получая олеум, который затем разбавляют до нужной концентрации: (или ).
Химические свойства разбавленной серной кислоты. Сульфатная кислота как двоосновна кислота образует два ряда солей: кислые - гідросульфати (образуются при избытке кислоты) и средние - сульфат и.
1) Ступенчатая диссоциация:
2) Взаимодействие с растворимыми и нерастворимыми основаниями (реакция нейтрализации). При этом образуются гідросульфати (если кислота в реакционной смеси в избытке):
или сульфаты (если нет избытка кислоты в реакционной смеси):
3) Взаимодействие с металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений до Водорода:
4) Взаимодействие с оксидами металлов:
5) Взаимодействие с солями, образованными более слабыми и/или летучими кислотами:
Химические свойства концентрированной серной кислоты.
1) Взаимодействие с металлами. Концентрированная сульфатная кислота при нагревании реагирует со многими металлами, в том числе теми, что стоят в электрохимическом ряду напряжений после Водорода. При этом выделяется не водород, а сульфур(VI) оксид (с менее активными металлами), сера (с металлами средней активности) или сероводород (с активными металлами):
Алюминий, железо и хром пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде, при нагревании реагируют с ней.
2) Безводная сульфатная кислота растворяет до 70 % сульфур(VI) оксида, при этом образуется олеум.
3) При нагревании отщепляет сульфур(VI) оксид до тех пор, пока не образуется раствор с массовой долей серной кислоты 98,3 %:
4) Обугливает органические вещества - сахар, бумагу, дерево.
5) Как сильная нелетка кислота вытесняет другие кислоты из сухих солей:
Реактивом для обнаружения сульфат-ионов являются растворы, содержащие ионы Бария:
Барий сульфат, которое образуется белый порошкообразный осадок, нерастворимый в воде и кислотах.
Применение сульфатной кислоты. Сульфатная кислота используется в производстве неорганических кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений, взрывчатых веществ, искусственных волокон, красителей, пластмасс и многих других веществ. Наибольшее количество ее расходуется для получения фосфорных и азотных удобрений. Сульфатную кислоту используют для получения других кислот - соляной, флуороводневої, фосфорной, уксусной. Она применяется для очистки нефтепродуктов.
2) Горение серы на воздухе:
3) Горение сероводорода в излишке кислорода: .
4) Взаимодействие меди с концентрированной сульфатной кислотой:
5) Действие сульфатной кислоты на сульфиты:
Химические свойства суль-фур(IV) оксида. Для более характерные возобновительные свойства
1) Реакции, которые происходят без изменения степени окиснення.
Взаимодействие с основами:
Оборотное взаимодействие с водой:
Взаимодействие с основными оксидами:
3) Реакции, которые проходят со снижением степени окиснення, например:
Применение сульфур(IV) ок-сиду. Основная масса сульфур(IV) оксида тратится на производство сульфатной кислоты и других соединений Сульфуру. Вы-Користовується для отбеливания бумаги, соломы и шерсти. В отличие от необратимого действия белильной извести, обесцвечивание сульфур(IV) оксидом часто оборотное, и окраски поворачивается после промывания. Используется как дезинфицирующее средство, например для обработки подвалов, овощехранилищ
Сульфур(VI) оксид (серный газ, ангидрид сульфатной кислоты) при комнатной температуре - бесцветная жидкость, температура кипения . Негорючий. Хорошо растворяется в воде, взаимодействуя с ней. Гигроскопический
Токсичный, поражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи
Получение сульфур(VI) оксида. Окиснювання в присутствии катализатора (платина или ванадий(V) оксид) при высоком давлении и нагревании:
Химические свойства суль-фур(VI) оксида
1) Соединяясь с водой, образовывает сульфатную кислоту:
2) Хорошо растворяется в сульфатной кислоте, образовывая трудную маслянистую жидкость - Олеу М:
3) В температурном интервале от 400 до раскладывается на суль-фур(IV) оксид и кислород:
4) Как типичный кислотный оксид взаимодействует:
С оксидами, образованными металлами:
С основами:
Применение сульфур(VI) оксида. Сульфур(VI) оксид применяется в основном в производстве сульфатной кислоты; в лаборатории как водовід"ємний средство
Сульфатная кислота
Физические свойства сульфатной кислоты. Сульфатная кислота - трудная бесцветная маслянистая жидкость (старое название сульфатной кислоты - купоросное масло). За обычной температуры она не улетучивающая и не имеет запаха
Получение сульфатной кислоты. Наибольшее значение имеет контактный способ Получение сульфатной кислоты. Процесс состоит из трьохстадій.
1) Получение сульфур(IV) оксида. Сырьем есть сульфурвмісні руды, сірка, сероводород:
2) Окиснення сульфур(IV) оксида в суль-фур(VI) оксид: (реакция идет под давлением, при повышенной температуре и в присутствии каталізаторів).
3) Получение сульфатной кислоты. При этом сульфур(VI) оксид поглощают разбавленной сульфатной кислотой, получая олеум, который потом разбавляют к нужной концентрации: (или ).
Химические свойства разбавленной сульфатной кислоты. Сульфатная кислота как двоосновна кислота образовывает два ряда солей: кислые - гидросульфаты (образовываются при излишке кислоты) и средние - сульфат И.
1) Ступенева диссоциация:
2) Взаимодействие с растворимыми и нерастворимыми основами (реакция нейтрализации). При этом образовываются гидросульфаты (если кислота в реакционной смеси в излишке):
Или сульфаты (если нет излишка кислоты в реакционной смеси):
3) Взаимодействие с металлами, которые расположены в электрохимическом ряде напряжений к Гидрогену:
4) Взаимодействие с оксидами металлов:
5) Взаимодействие с солями, образованными более слабыми и/или улетучивающими кислотами:
Химические свойства концентрированной сульфатной кислоты
1) Взаимодействие с металлами. Концентрированная сульфатная кислота при нагревании реагирует с многими металлами, в том числе теми, что стоят в електро-хі-мічному ряде напряжений после Гидрогена. При этом выделяется не водород, а сульфур(VI) оксид (с менее активными металлами), сірка (с металлами средней активности) или сероводород (с активными металлами):
Алюминий, железо и хром пассивируются концентрированной сульфатной кислотой на холоде, при нагревании реагируют с ней
2) Безводная сульфатная кислота растворяет до 70 % сульфур(VI) оксида, при этом образовывается олеум
3) При нагревании откалывает суль-фур(VI) оксид до тех пор, пока не образуется раствор с массовой частицей сульфатной кислоты 98,3 %:
4) Обугливает органические вещества - сахар, бумага, дерево
5) Как сильная неулетучивающая кислота вытесняет другие кислоты из их сухих солей:
Реактивом для выявления сульфатов-ионов есть растворы, которые содержат ионы Бария:
Барий сульфат, который образовывается,- белый порошковидный осадок, нерастворимый в воде и кислотах
Применение сульфатной кис-лоти. Сульфатная кислота используется в производстве неорганических кислот, лугов, солей, минеральных удобрений, взрывных веществ, искусственных волокон, красителей, пластмасс и многих других веществ. Наибольшее количество ее тратится для получения фосфатных и ніт-рат-их удобрений. Сульфатную кислоту используют для получения других кислот - хлоридної, флуороводневої, фосфатной, уксусной. Она применяется для очищения нефтепродуктов
