пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

2 курс 2 семестр:
» Математика
2 курс 1 семестр:
» Математ
» Химия
» ИМХ
» Физика
1 семестр:
» хим
» Математика
» Физика
» Информатика

Сера. Аллотропные модификации. Важнейшие соединения серы, их свойства, получение и практическая значимость.

 

Сера обычных условиях сера S - желтые хрупкие кристаллы без вкуса и запаха, легко растворимые в сероуглероде CS2.


Кристаллическая решетка серы - молекулярная, в узлах решетки находятся молекулы S8 (неплоские циклы типа "корона"). Жидкая сера состоит из молекул S8 и цепей разной длины, в парах серы содержатся молекулы S8, S6, S4 и S2, при 1500 °С появляется одноатомная сера (в химических уравнениях для простоты любая сера изображается как S).

Не растворяется в воде и при обычных условиях не реагирует с ней.

МОЛЕКУЛА СЕРЫ

Сера обладает высокой активностью при нагревании.
Реагирует как окислитель с металлами и неметаллами:

S + Na = Na2S
2S + C(графит) = CS2

а как восстановитель - 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+ K2SIVO3 + 3H2O

Получение и применение серы
В промышленности серу выплавляют из самородных залежей или выделяют при очистке (десульфурации) продуктов газификации каменного угля.

Применяется для синтеза сероуглерода, серной кислоты, сернистых (кубовых) красителей, при вулканизации каучука, для лечения кожных заболеваний.Аллотро́пия (— существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам  — так называемых аллотропных (или аллотропических) модификаций или форм. Сера имеет три аллотропных модификации Ромбическая Пластическая Моноклинная. При комнатной температуре устойчива ромбическая сера. При нагревании она плавится, превращаясь в желтую легкоподвижную жидкость, при дальнейшем нагревании жидкость загустевает, так как в ней образуются длинные полимерные цепочки. При медленном охлаждении расплава образуются темно-желтые игольчатые кристаллы моноклинной серы, а если вылить расплавленную серу в холодную воду, получится пластическая сера – резиноподобная структура, состоящая из полимерных цепочек. Пластическая и моноклинная сера неустойчивы и самопроизвольно превращаются в ромбическую.

 Ромбическая модификация серы 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. Ромбическая сера - жёлтого цвета. Кристалл ромбической серы.

 

Моноклинная модификация серы Моноклинная сера плавится при 119,3 0С. Расплавленная сера состоит главным образом из циклических молекул S8 и представляет собой подвижную желтую жидкость. При нагревании расплава до температур выше 160 0С циклы S8 размыкаются, образуя длинные многоатомные цепи, расплав постепенно теряет текучесть и меняет цвет: из желтого становится темно-коричневым. При температурах выше 187 0С цепи разрываются и укорачиваются, вязкость расплавленной серы уменьшается. Моноклиническая сера - бледно-жёлтого цвета.

Пластическая модификация серы Если расплавленную серу вылить в холодную воду, образуется похожая на резину коричневая масса. Это третья аллотропная модификация серы - пластическая сера. Она состоит из нерегулярно расположенных зигзагообразных цепочек Sn, где n достигает нескольких тысяч. Она неустойчива и через некоторое время станет хрупкой, приобретёт жёлтый цвет, т.е. постепенно будет превращаться в ромбическую.

Сероводород H2S встречается в природе в водах некоторых минеральных источников, в вулканических газах, в попутных газах месторождения нефти. Бесцветный газ с неприятным запахом тухлых яиц, tпл = -86 °С, tкип = -60 °С. Ядовит. В твердом состоянии существует в трех различных модификациях. Мало растворим в воде, водный раствор H2S — это слабая кислота. К1 = 0,87•10-7, К2= 10-14. Сильный восстановитель. Получают в промышленности как побочный продукт при очистке нефти, природного и коксового газа. В лаборатории часто получают в аппарате Киппа при взаимодействии FeS c HCl. Применяют в производстве H2SO4, S; для получения сульфидов, сераорганических соединений; в аналитической химии для осаждения сульфидов; для приготовления лечебных, сероводородных ванн. Раздражает слизистые оболочки и дыхательные органы.

Соединения серы со степенью окисления +1. Оксид серы (I) S2O.
Оксид серы (I) S2O это желтый газ, который может несколько часов сохраняться при комнатной температуре (в чистом и сухом сосуде) лишь под давлением не выше 40 мм. рт. ст. Молекула SO2 полярна. Сильное охлаждение переводит закись серы в оранжево-красное твердое вещество. Молекулярным кислородом при обычной температуре не окисляется, а водой легко разлагается. Более или менее легко реагирует с большинством металлов. Получают при взаимодействии SO2 с серой.

Хлористая сера S2Cl2. Хлористая сера S2Cl2 это бесцветная жидкость, tпл = -77 °С, tкип = 138 °С. Получают в больших количествах прямым действием сухого хлора на избыток серы. Применяют для получения двухлористой серы.

Соединения серы со степенью окисления +2.Серноватистая (тиосерная) кислота H2S2O3. Сильная кислота (по силе близка к серной кислоте). При комнатной температуре неустойчива и разлагается на H2O, SO2 и S. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25 °С равна 874,4 Cм•см2/моль.

Двухлористая сера SCl2. Жидкость красного цвета, tпл = -78 °С, t кип = 60 °С. Молекула SCl2 имеет форму равнобедренного треугольника. Получается при взаимодействии хлористой серы с хлором. В обычных условиях медленно разлагается на хлористую серу и хлор.

Соединения серы со степенью окисления +3


 

Дитионистая кислота H2S2O4. Неустойчива и в свободном состоянии не получена.

Соединения серы со степенью окисления +4. Оксид серы (IV) SO2.
Бесцветный газ с удушливым запахом, легко превращаемый в жидкость, tпл = -75 °С, tкип = -10 °С. Ядовит. Хорошо растворим в воде. При растворении образуется полигидрат SO2•nH2O кислотного характера. Получают сжиганием элементной серы или обжигом руды — пирита FeS2. Образуется также в ряде металлургических процессов и при сжигании каменных углей, всегда содержащих некоторое количество серы. Особенно много SO2 выделяют работающие на каменном угле электростанции. Небольшие количества SO2 удобно получать в лаборатории из сульфитов. Применяют для производства серной кислоты, в текстильной промышленности, в качестве обесцвечивающего вещества в сахарном производстве, пищевой промышленности, для дезинфекции помещений и уничтожения паразитов на теле животных.

Сернистая кислота H2SO3. Двухосновная кислота средней силы. Неустойчива. В свободном состоянии не выделена. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25 °С равна 843,6 Cм•см2/моль.

Хлористый тионил SOCl2. Бесцветная жидкость с резким запахом, tпл = -100 °С, tкип = 76 °С. Является плохим растворителем типичных солей, но хорошим для многих менее полярных веществ. Взаимодействует с водой. Применяется для изготовления красителей, фармацевтических препаратов. Им удобно пользоваться для получения безводных хлоридов металлов из их кристаллогидратов.

Соединения серы со степенью окисления +6.Оксид серы (VI) SO3.
Известен в трех модификациях: a, b, g. При конденсации паров SO3 образуется бесцветные, прозрачные как лед кристаллы ( tпл = 62 °С), это g-форма, которая при хранении переходит в b-форму, похожую на асбест ( tпл= 32 °С). a-форма ( tпл = 17 °С, tкип = 44,8 °С) образуется при особых условиях. Из этих трех форм наиболее высоким давлением пара обладает g-форма. Полученный серный ангидрид может быть твердым или частично жидким. Жадно соединяясь с водой, дымит на воздухе. В воде он растворяется с образованием серной кислоты. Образует соединения с водой, аммиаком или его органическими производными. Получают окислением сернистого газа.

Серная кислота H2SO4. Безводная серная кислота — бесцветная маслянистая жидкость, без запаха, tпл = 10 °С, tкип = 296 °С. Концентрированная серная кислота вызывает ожоги кожи. Серная кислота может быть различной чистоты и концентрации. Плотность увеличивается с концентрацией и достигает максимального значения при концентрации 98,3%, при дальнейшем повышении концентрации плотность кислоты снижается. Растворение в воде сопровождается выделением большого количества тепла и уменьшением объема. При давлении 760 мм рт. ст. все водные растворы кипят при температуре выше 100 °С, точка кипения повышается с увеличением концентрации. Мало летуча. Концентрированная серная кислота действует почти на все металлы без выделения водорода. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25 °С равна 859,6 Cм•см2/моль. Для промышленного получения применяются два способа: нитрозный и контактный. Основным исходным продуктом в обоих случаях является сернистый газ. Является важнейшим химическим продуктом. Применяется почти во всех отраслях химической промышленности и в целом ряде других отраслей народного хозяйства.

Хлористый сульфурил SO2Cl2. Представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом, tпл = -54 °С, tкип = 69 °С. Холодная вода действует на него медленно, но горячей он быстро разлагается с образованием серной и соляной кислот.

 


15.06.2016; 17:03
хиты: 109
рейтинг:0
Естественные науки
химия
неорганическая химия
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь