Сера (8 из Химии Элементов)

БИЛЕТ №14 (химия элементов)

Сера, общая характеристика; физ. и хим. активность. Сероводород, сульфиды, КО и ОВ характеристика. Оксиды серы и их гидроксиды. ОВ и КО характеристика.

Сера – твердое, хрупкое желтое вещество; молекула содержит 8 атомов (S₈) и имеет циклическую форму. Пары серы состоят из молекул, состав которых может быть S₈, S₆, S₄, S₂. При температуре больше 1200C в основном состоят из димерных молекул.

Сера способна изменяться при плавлении:

• При температуре около 120 - сера плавится, образуя жидкость винтарного цвета;

• При температуре 160 - цвет меняется на красно-коричневый, вязкость растет, достигая максимума при температуре 200. Сера настолько вязка при данной температуре, что её невозможно вылить из сосуда, в котором плавится.

Полагают, что по мере нагревания разрываются кольца S₈ и образуются цепеобразные полимерные молекулы.

Сера в соединениях проявляет устойчивую степень окисления -2, +4, +6. В химическом плане довольно активна. Со многими простыми веществами и некоторыми соединениями сера реагирует непосредственно или в присутствии катализатора.

Например, ртуть вступает в реакцию с серой при небольшом растирании в ступке.

Активно реагируют с серой металлы (цинк, железо), при этом образуются сульфиды металлов.

1. Zn + S = ZnS

С водородом сера образует сероводород H₂S – очень токсичное соединение с запахом тухлых яиц.

H₂S можно получить при непосредственном взаимодействии H₂ с S или при взаимодействии сульфидов в сильными кислотами.

2. H₂ + S = H₂S

3. FeS + 2HCl = H₂S + FeCl₂

H₂S хорошо растворим в воде с образованием очень слабой сероводородной кислоты того же состава, которая являясь двухосновной кислотой, диссоциирует в 2 ступени, образуя 2 вида солей:

HS^- - гидросульфиды и S^2- - сульфиды;

Сероводород и его кислота в ОВР всегда проявляют свойства восстановителя, т.к. сера находится в низшей степени окисления.

H₂S + HNO₃ = SO₂ + NO₂ + H₂O

Многие сульфиды не растворимы в воде, при этом образуются осадки разных цветов:

• PbS – черный цвет;

• CdS – телесного цвета;

Это позволяет использовать реакцию образования сульфидов в аналитической химии для качественных определений.

H₂S горит и окисляется под действием катализатора:

1. 2H₂S + O₂ = 2S + 2 H₂О (под действием температуры);

2. 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O (под действием температуры и катализатора).

Сера образует 2 устойчивых оксида SO₂ и SO_3. Оба типичные кислотные; хорошо растворимы в воде с образованием соответствующих кислот: H₂SO₃ и H₂SO_4.

SO₂ + H₂O = H₂SO₃ – слабая;

SO₃ + H₂O = H₂SO₄ – сильная;

Оба этих оксида проявляют общие свойства кислотных оксидов.

В ОВР оксид серы (IV) проявляет О-В двойственность, т.к. сера находится в промежуточной степени окисления.

1. 2SO₂ + O₂ = 2SO₃ S⁺⁴ - 2  S⁺⁶

2. SO₂ + H₂S = 3S + H₂O S⁺⁴ + 4  S⁰

SO₃ в ОВР проявляет только окислительные свойства, т.к. сера находится в высшей степени окисления.

5SO₃ + 2NH₃ + 2H₂O = 5H₂SO₃ + 2NO

S⁺⁶ + 2  S⁺⁴ 2 5 – окислитель/восстановитель

N^-3 - 5  N⁺² 5 2

SO₃ способен взаимодействовать с некоторыми кислотами (например, соляная) с образованием хлорсульфоновой кислоты.

SO₃ + HCl = HSO₃Cl – в водном растворе неустойчивая, гидролизуется до HCl и H₂SO₄.

HSO₃Cl + Н₂О = HCl + H₂SO₄

SO₂ – ему соответствует H₂SO₃, которая проявляет все свойства кислот (+Ме до Н; основание; основные оксиды; соли).

В ОВР H₂SO₃ проявляет О-В двойственность:

2H₂SO₃ + О₂ = 2H₂SO₄ S⁺⁴ - 2  S⁺⁶

H₂SO₃ + H₂S = H₂О + S S⁺⁴ + 4  S⁰

SO₃ – ему соответствует H₂SO₄ – проявляет все общие свойства кислот.

Особенностью H₂SO₄ является то, что в зависимости от степени разбавленности она по-разному реагирует с металлами:

1. Разбавленная H₂SO₄ – с металлами до Н с выделением H₂;

2. Концентрированная H₂SO₄ – с любыми металлами до и после Н, но H₂ никогда не выделяется. Может образоваться SO₂, S, H₂S.

Cu + H₂SO_4(разб) – не идёт

Cu + 2H₂SO_4(конц) - CuSO₄ + SO₂ + 2H₂О

Концентрированная H₂SO₄ является очень сильным водоотнимающим средством, поглощение воды связано с образованием гидратов.

Например: H₂SO_{4 *} H₂О; H₂SO₄ * 2H₂О и т.д.

Оксид серы (IV) способен растворяться в концентрированной H₂SO₄ с образованием олеума, а из олеума можно получить кристаллы пиросерной кислоты H₂S₂O₇, соли которой называются пиросульфатами.

Кроме этого известна надсерная кислота H₂S₂O₈, соли которой персульфаты.

При действии на надсерную кислоту перекисью водорода получается мононадсерная кислота H₂SО₅ – очень сильный окислитель.

H₂SО₄, являясь двухосновной, образует 2 вида солей: сульфаты (SО₄^2-) и гидросульфаты (НSО₄^-).

Биологическая роль.

Сера входит в состав АК:

• цистеин;

• цистин;

• метионин;

+ глутатион;

Она играет важную роль в формировании третичной структуры белка, т.к. образует дисульфидные мостики.