nekrasovI (1114433), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Максимальную положительную валентность серы. селена и его аналогов можно ожидать равной шести, причем электроны должны отчаваться ими легче, чем стоящими в том же горизонтальном ряду галоидами. Наличие во внешнем слое атомов лишь одного или двух электронов обусловливает м еталли ческий характер элементов подгруппы хрома. Вместе с тем их максимальная положительная валентность также должна быть равна шести.
й !. Сера. Элемент этот был известен еще древним египтянам. В теоретических представлениях алхимиков сера играла большую роль, так как считалась наиболее совершенным выразителем одного из сосновных начал» природы — горючести. По содержанию в земной коре (0,03%) она относится к весьма распространенным элементам. Формы нахождения серы в природе многообразны. Сравнительно редко встречаются ее самородные месторождения, основная же масса серы связана с металлами в составе различных минералов, которые могут быть разбиты на две большие группы: сернистых и сернокислых соединений.
Из минералов первого типа 3!2 'т1П Шестая гррааа аериадическад системы Рис. 'т'П!-1. Печь лле перегонке серы. Молекула Не5 имеет структуру равнобедренного треугольника с атомом серы в центре [е((НЯ) = 1,33А, а = 92') Сероводород представляет собой бесцветный и весьма ядовитый газ, уже ! часть кото. рого на 100000 частей воздуха обнаружнвается по его характерному запаху (тухлых янц).
особое значение для технология серы имеет п и р н т (Ре5е). К минералам второго типа относится, напрнмер, г и п с (СаЯОг 2НеО). Кроме того, соединения серы обычно присутствуют в вулканических газах н воде некоторых минеральных источников. Сера входит также в состав белковых веществ н поэтому содержится в организмах животных и растений. '-' Свободная сера может быть получена либо нз ее самородных месторожденнй, либо из соединений. Почти вся мировая выработка осуществляется по первому варианту, причем технологический процесс сводится к отделению серы от смешанных с нею пород (песка, глины и т.
п.), что может быть проще всего достигнуто выплавленнем серы,' ' Получаемая из природных месторождения сера обычно содержит примеси. Для очистки ее подвергают перегонке в специальных печах (рис. Ъ'!И-1). Пары нагреваемой в чаше А серы, попадая в камеру Б, быстро охлаждаются н оседают на стенках в виде мельчайших пылинок (есерного цвета»).
Если камера Б нагрета выше !20'С, получается жнд. д кая сера, которая затем затвердевает. Такая переплавленная сера обычно н поступает в продажу.' Ежегодное мировое потребленне серы составляет около 20 млн. т. Ее ~ромышленнымн потребителями яв. ляются самые различные производства: сернокислотное, бумажное, резиновое, спичечное и др. Сера широко используется также для борьбы с вредителями сельского хозяйства, в пиротехнике и отчасти в медицине. Чистая сера представляет собой желтое кристаллическое вещество с плотностью 2,1 г/см', плавящееся прн 119'С и кипящее прн 445'С. Она очень плохо проводит тепло н электричество.
В воде сера нетпастворима. Лучшим ее растворителем является сероуглерод (С5е).е" е На холоду сера сравнительно инертна (энергично соединяется только с фтором), но прн нагревании становится весьма химически актив. ной — реагирует с хлором и бромом (но не с иодом), кислородом, во. дородом и металламн. В результате реакций последнего типа образуются соответствующие сернистые соединения, например: Ре + Я = Ре5 + 23 ккал С водородом сера в обычных условиях не соединяется. Лишь при нагревании наступает обратимая реакция Не + 5 ч=е НеЗ + 5 кнал равновесие которой около 350'С смещено вправо, а прн повышення температуры смещается влево. Практически сероводород получают обычно действием разбавленных кислот на сернистое железо: Ре5+ 2НС! = РеС!е+ НеЯТ р д Сера з!з Один объем воды растворяет в обычных условиях около 3 объемов НеЯ (с образованием приблизительно 0,1 М раствора — т.
н. серо вод о р о д н о й в о д ы). При нагревании растворимость понижается (рис. Ъ'П1-2). Подожженный на воздухе сероводород сгорает по одному из следующих уравнений: 2Н,Б + ЗО, = 2Н,О + 2ЯОе + 269 ккал (при избытке кислорода) 2НеЯ + О, = 2Н,О + 2$ + 127 ккал (при недостатке кислорода) Легко окисляется Н,Я и в растворе: уже при стоянигр на воздухе сероводородная вода постепенно мутнеет вследствие выделения серы (по второй из приведенных выше реакций). Бром и нод восстанавливаются сероводородом до НВг и Н1. е1налогично действует он и на многие другие вещества. Сероводород является, таким образом, с и л ь н ы м е о с- о ста но вител е м.
В водном растворе НеЯ ведет себя как весьма слабая кислота. Средние соли сероводородной кислоты (с авионом Зе-) называются с е р н и с т ы м и илн сульфида м и, кислые соли (с анионом НЬ-) — кислыми сернистыми или гидр о суп ь фи дам и. Несмотря на бесцветность самих ионов Зе- и НЗ-, многие соли сероеодородной кислоты окрашены гг Гй ед вв эр с в характерные цвета. Подавляющее большинство сульфидов практически нерастео- рис. чн!-х Растворимость Римо в воде. Напротив, ббльшая часть сероволорохв (ооъемм в. 1 объем Н,Ор гидросульфидов хорошо растеорима (и известна лишь в растворе).ео-ее Сродство серы н г а л о и д а м по ряду Р— С! — Вг — ! настолько быстро уменьшается, что ее иодистое производное получить еообше не удается.
С остальными галоидами она соединяется более или менее легко. Из образующихся соединений наиболее интересна газообразная при обычных условиях шестифторнстая ссра (ЯГе). Она бесцветна, не имеет запаха н не ядовита. От других галогенидов серы ЬГе отличается своей исключительной химической инертностью. Как очень хороший газообразный изолятор, она находит применение е высоковольтных установках. Жидкая при обычных условиях хлористая сера (БеС!е) используется в резиновой промышленности."-" Заметное взаимодействие серы с к и с л о р о д о м наст» пает лишь при повышенных температурах. Будучи подожжена на воздухе, она сгорает синим пламенем с образованием двуокиси по реакции 5 + Ое — — Яоэ + 71 ккал Молекула О=В=О имеет структуру равнобедренного треугольника с атомом серы в вершине (д(ЯО» = 1,43А, а =!20').
Двуокись серы. (иначе, сернистый газ) представляет собой бесцветный газ с характерным резним запахом, Растворимость ее весьма велика и составляет при обычных условиях около 40 объемов на 1 объем воды.се-" Двуокись серы химически весьма активна. Характерные для нее реакции можно разбить на три группы: а) протекающие без изменения валентности серы, б) связанные с ее п о н и ж е н и е м и в» ндушие с ее повышением. Прсцессом первого типа является прежде всего взаимодействие 80э с водой, ведушее к образованию сернистой кислоты (НсВО„). зз4 'т'От'.
Шестая гааляа иериадияесяай системы Последняя, будучи кислотой средней силы, вместе с тем неустоичива. Поэтому в водном растворе двуокиси серы одновременно имеют место следующие равновесия: Н,О+ 50. .—=~ Нз50з. ~=~ Н + Н50з — -~ 2Н + 50з, Постоянное наличие очень большой доли химически не связанной с водой двуокиси серы обусловливает резкий запах растворов сернистой кислоты. В свободном состоянии она ие выделена. При нагревании растворов сернистой кислоты двуокись серы улетучивается, вследствие чего приведенные выше равновесия смещаются влево, Напротив, при добавлении щелочей равновесия смещаются вправо (вследствие связывания ионов Н ), и жидкость, содержащая теперь ) же соответствующие с о л и сернистой кислоты (называемые с е р н н с т о к и с л ы и и), перестает пахнуть двуокисью серы.
Будучи двухосновпой, сернистая кислота дает два ряда солей: средние (с у л ь ф и ты) и кислые (б и с у л ь ф и т ы). Подобно самим ионам 50; и НБО,, те и другие, как правило, бесцветны. Почти все бисульфиты устойчивы только в растворах, а из сульфитов хорошо рас. творимы главным образом соли натрия и калия.
4з-е' Химические процессы, сопровождающиеся понижением валент. ности серы, для двуокиси серы малохарактерны. Практически важно быстро идущее в присутствии катализатора (боксит) при 500'С восстановление 50з окисью углерода 50 + 2СО =2СОг+ 5+64 ккал используемое иногда для извлечения серы из отходящих газов метал. лургических заводов. Другим интересным примером является взаимодействие 50з с сероводородом по уравнению: 50з + 2Нз5 = 2Н,О + 35 + 56 икал Реакция зта самопроизвольно протекает уже при обычных условиях, однако с заметной скоростью лишь в присутствии следов (т.
е, очень малых количеств) воды.'" т' Наиболее характерны для производных четырехвалентной серы ре. акции (связанные с иовы ш е вием ее валентности: и сама сернистая кислота, и ее соли являются сильными восстановителямк. Растворы их уже прн стояиви иа воздухе постепенно (очень медленно) присоединяют кислород: 2Маг50з + Оз = 21чаз504 Несравненно быстрее (практически — моментально) протекает окисле.
ние сернистой кислоты и с)льфитов при действии таких окислителей, как КМпОь Вгз, 1, н т. п. В результате окисления образуется серная кислота или ее соль. тз "' Наряду с кислородом сульфиты способны присоединять также серу, переходя при этом в соли серновагистой (иначе — ти о серн ой) кислоты, например, по реакции: Наз50з+ 5 = НазЯзОз Как и в случае кислорода, присоединенив серы идет медленно и дая получения сер нов атисто к исл ы х солей (иначе — т и осульфа. то в) приходится подвергать реакционную смесь кипячению.
3 л сера Серноватнстой кислоте отвечает структурная формула н — о, о Н вЂ” $' "0 н — о, о Н вЂ” 0' 'Б Гипасульфнт используется также в медицине. т' тр Для самого сернистого газа процессы, ведущие к повышению ва. лентнасти серы, протекают значительно труднее, чем для ссрнистой кислоты и ее солей. Наиболсе важными из подобных реакций являются взаимодействия ЯОп с хлором и кислородом. С хлором двуокись серы непосредствснно соединяется (иа прямом тол нечи ом свету) па реа кц и и 80п + С!п = ЬОпС!у -) 22 ккил Образующийся хлористый сульфурил представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
