4. Елементи шостої групи

4.1. P-елементи VI ґрупи

Загальна характеристика елементів. Будова атомів. Зміна атомних радіусів, енергій йонізації і спорідненості до електрона, електронегативності по ґрупі. Валентність і ступінь оксидації атомів. Зміна стійкості сполук у вищому ступені оксидації атомів по ґрупі. Типи хімічних зв'язків в сполуках. Здатність до утворення катіонної, аніонної форм та гомоланцюгових полімерних сполук (катенація). Зміна металічного і неметалічного характеру елементів по ґрупі. Алотропні форми та поліморфні модифікації.

4.1.1. Сульфур

Історія відкриття та походження назви. Положення в Періодичній системі хімічних елементів. Будова атому. Характерні валентні стани. Катенація.

Розповсюдженність та форми знаходження в природі. Ізотопи. Самородна сірка. Сульфідні і сульфатні мінерали. Біологічна роль Сульфуру.

Отримання Сульфуру у вигляді простої речовини. Технологія Фраша для добування Сульфуру. Екологічний аспект переробки сульфідних руд.

Фізичні властивості вільної сірки. Поліморфні модифікації сірки: ромбічна, моноклінна і пластична (полімерна) сірка. Особливості кристалічної структури. Фазова діаґрама S. Поведінка сірки при топленні і випаровуванні.

Хімічні властивості простої речовини. Оксидаційно-відновні властивості. Залежність реакційної здатності сірки від будови реагуючих частинок і міцности зв’язку S-S. Відношення до металів і неметалів, води, кислот, лугів. Координаційна геометрія Сульфуру. Сірка в ролі ліґанда. Багатоатомні катіони Сульфуру.

Гідриди Сульфуру (сульфани). Гідроґенсульфід. Будова молекули. Термічна стійкість. Отримання, будова і властивості гідроґенсульфіду. Його токсичність. Полісульфани H₂S_n. Будова молекул. Стійкість. Кислотні і оксидаційно-відновні властивості. Полісульфіди. Сульфани. Токсичність гідроґенових сполук Сульфуру. Правила техніки безпеки при роботі з ними.

Сульфіди металів, їх класифікація, отримання і властивості. Структурна хімія сульфідів металів. Полісульфідні аніони. Гідроліз сульфідів. Утворення тіосолей при взаємодії сульфідів між собою. Окиснення твердих сульфідів киснем. Гідросульфіди і полісульфіди металів. Застосування. Сульфіди металів як найважливіша мінеральна сировина. Використання сульфідів металів в техніці. Сульфатно-натрієві акумулятори.

Оксиди. Оксиди Сульфуру (IV, VI). Особливості будови молекул. Відношення до води, кислот, лугів. Оксидаційно-відновні властивості. Рідкий SO₂ як неводний розчинник. Молекула SO₂ в ролі ліґанда. Сульфур (VI) оксид (сірчаний ангідрид), його будова, фізичні і хімічні властивості. Фізико-хімічні параметри процесу отримання сірчаного ангідриду окисненням сірчистого газу киснем. Застосування сірчистого газу. Атмосферний SO₂ і забруднення навколишнього середовища. Пероксиди Сульфуру.

Сульфітна кислота Н₂SО₃. Будова молекули і аніону кислоти. Кислотні і оксидаційно-відновні властивості. Рівноваги в розчині сульфур (IV) оксиду. Сульфіти і гідросульфіти, термічна стійкість, оксидаційно-відновні властивості, гідроліз у водних розчинах. Таутомерія гідросульфіт-йону. Гідроліз солей. Принципи отримання. Дисульфітна кислота Н₂S₂O₅. Дитіонітна кислота Н₂S₂О₄ та дитіоніти. Будова аніонів кислот. Принципи отримання та застосування.

Сульфатна кислота Н₂SО₄. Будова молекули і аніону кислоти. Кислотні і оксидаційні властивості. Властивості розбавленої і концентрованої сульфатної кислоти. Гідрати сульфатної кислоти. Автойонізація сульфатної кислоти. Полісульфатні кислоти. Олеум. Заходи безпеки при роботі з концентрованою сульфатною кислотою, олеумом. Основні принципи промислових методів отримання сульфатної кислоти – контактного і нітрозного. Нітрозил-сульфатна кислота. Термодинамічна характеристика реакції окиснення сірчистого газу. Застосування сульфатної кислоти. Заміщення в H₂SO₄: кінцевого атома Оксиґену на Сульфур (тіосульфати), пероксогрупу (моно- і динадсульфатна кислоти), гідроксильної ґрупи на мостиковий Оксиґен (дисульфати (піросульфат) і полісульфати), на галоґен (SO₂Cl₂, HSO₃F). Сульфати. Способи отримання. Гідроґенсульфати. Вплив природи катіону елемента-металу на термічну стійкість сульфатів. Купороси. Дисульфатна (піросульфатна) кислота Н₂S₂O₇.

Тіокислоти і їх солі. Тіосульфатна кислота Н₂S₂O₃ Тіосульфати. Будова тіосульфат-йону. Відновні властивості натрій тіосульфату. Застосування натрій тіосульфату. Дитіонова кислота Н₂S₂O₆. Дитіонати. Політіонові кислоти Н₂S_nO₆ (n = 3 – 22). Способи отримання. Політіонати металів. Отримання. Будова політіонат-йонів. Рідина Вакенродера.

Пероксокислоти Сульфуру і їх солі. Пероксомоносульфатна Н₂SO₅ (кислота Каро) і пероксодисульфатна Н₂S₂O₈ кислоти. Будова їх молекул. Пероксосульфати. Електросинтез кислот і солей. Їх оксидаційно-відновні властивості.

Галоґеніди Сульфуру. Порівняльна стійкість. Сульфуру флуориди. Будова молекул. Структурна ізомерія. Фізичні властивості, отримання, хімічні властивості. Причини хімічної інертности сульфур (VI) флуориду. Хлориди, броміди та йодиди Сульфуру.

Оксогалоґеніди. Два основні ряди: тіонілдигалоґеніди ОS^IVX₂ і сульфурилдигалоґеніди О₂S^VІX₂. Оксодихлорид сульфуру. Диоксодихлорид сульфуру. Будова молекул. Гідроліз. Хлористий тіоніл – галоґенангідрид сульфітної кислоти, отримання, будова, властивості. Хлористий сульфурил і хлорсульфонова кислота. Галоґенсульфонові кислоти НSO₃X (X = F, Cl, Br).

Сполуки Сульфуру з Нітроґеном. Бінарні нітриди Сульфуру: S₄N₄, цикло-S₂N₂ і катена-(SN)_x, цикло-S₄N₂ та ін. Іміди сульфуру S_8-n(NH)_n. Методи отримання, властивості.

Застосування Сульфуру у вигляді простої речовини і сполук. Токисчність простої речовини та сполук Сульфуру.