Хімічні властивості сірки. Характеристика і температура кипіння сірки

Сірка являє собою хімічний елемент, який знаходиться в шостій групі і третьому періоді таблиці Менделєєва. У цій статті ми детально розглянемо її хімічні та фізичні властивості, одержання, використання і так далі. В фізичну характеристику входять такі ознаки, як колір, рівень електропровідності, температура кипіння сірки і т. Д. Хімічна же описує її взаємодію з іншими речовинами.

Сірка з точки зору фізики

Це крихке речовина. При нормальних умовах воно перебуває у твердому агрегатному стані. Сірка володіє лимонно-жовтим забарвленням. І в більшості своїй всі її сполуки мають жовті відтінки. У воді не розчиняється. Має низьку тепло- і електропровідністю. Дані ознаки характеризують її як типовий неметал. Незважаючи на те що хімічний склад сірки зовсім не складний, дана речовина може мати декілька варіацій. Все залежить від будови кристалічної решітки, за допомогою якої з`єднуються атоми, молекул ж вони не утворюють.

Отже, перший варіант - ромбічна сірка. Вона є найбільш стійкою. Температура кипіння сірки такого типу становить чотиреста сорок п`ять градусів за шкалою Цельсія. Але для того щоб дана речовина перейшло в газоподібний агрегатний стан, йому спочатку необхідно пройти рідке. Отже, плавлення сірки відбувається при температурі, яка становить сто тринадцять градусів Цельсія.

Другий варіант - моноклінна сірка. Вона являє собою кристали голчастою форми з темно-жовтим забарвленням. Плавлення сірки першого типу, а потім її повільне охолодження призводить до формування даного виду. Цей різновид володіє майже тими ж фізичними характеристиками. Наприклад, температура кипіння сірки такого типу - все ті ж чотиреста сорок п`ять градусів. Крім того, є такий різновид даної речовини, як пластична. Її отримують за допомогою виливання в холодну воду нагрітої майже до кипіння ромбічною. Температура кипіння сірки даного виду така ж. Але речовина має властивість тягнутися, як гума.

Ще одна складова фізичної характеристики, про яку хотілося б сказати, - температура займання сірки. Даний показник може різнитися залежно від типу матеріалу і його походження. Наприклад, температура займання сірки технічної становить сто дев`яносто градусів. Це досить низький показник. В інших випадках температура спалаху сірки може становити двісті сорок вісім градусів і навіть двісті п`ятьдесят шість. Все залежить від того, з якого матеріалу була вона здобута, яку має щільність. Але можна зробити висновок, що температура горіння сірки досить низька, порівняно з іншими хімічними елементами, це легкозаймиста речовина. Крім того, іноді сірка може об`єднуватися в молекули, що складаються з восьми, шести, чотирьох або двох атомів. Тепер, розглянувши сірку з точки зору фізики, перейдемо до наступного розділу.

Хімічна характеристика сірки

Даний елемент має порівняно низьку атомною масою, вона дорівнює тридцяти двом грамам на моль. Характеристика елемента сірка включає в себе таку особливість даної речовини, як здатність володіти різним ступенем окислення. Цим вона відрізняється від, скажімо, водню або кисню. Розглядаючи питання про те, яка хімічна характеристика елемента сірка, неможливо не згадати, що він, залежно від умов, проявляє як відновлювальні, так і окисні властивості. Отже, по порядку розглянемо взаємодію даної речовини з різними хімічними сполуками.

Сірка і прості речовини

Простими є речовини, які мають у своєму складі тільки один хімічний елемент. Його атоми можуть об`єднуватися в молекули, як, наприклад, у випадку з киснем, а можуть і не з`єднуватися, як це буває у металів. Так, сірка може вступати в реакції з металами, іншими неметалами і галогенами.

Взаємодія з металами

Для здійснення подібного роду процесу необхідна висока температура. За таких умов відбувається реакція приєднання. Тобто атоми металу об`єднуються з атомами сірки, утворюючи при цьому складні речовини сульфіди. Наприклад, якщо нагріти два моль калію, змішавши їх з одним моль сірки, отримаємо один моль сульфіду даного металу. Рівняння можна записати в наступному вигляді: 2К + S = K₂S.

Реакція з киснем

Це спалювання сірки. Внаслідок даного процесу утворюється її оксид. Останній може бути двох видів. Тому спалювання сірки може відбуватися в два етапи. Перший - це коли з одного моль сірки і одного моль кисню утворюється один моль діоксиду сульфуру. Записати рівняння даної хімічної реакції можна наступним чином: S + О₂ = SO₂. Другий етап - приєднання до діоксиду ще одного атома Оксиген. Відбувається це, якщо додати до двох моль діоксиду сірки один моль кисню в умовах високої температури. В результаті отримаємо два моль триоксида сульфуру. Рівняння даного хімічної взаємодії виглядає таким чином: 2SO₂ + Про₂ = 2SO₃. В результаті такої реакції утворюється сірчана кислота. Так, здійснивши два описаних процесу, можна припустити отриманий триоксид через струмінь водяної пари. І отримаємо сульфатну кислоту. Рівняння подібної реакції записується таким чином: SO₃ + Н₂О = H₂SO₄.

Взаємодія з галогенами

Хімічні властивості сірки, як і інших неметалів, дозволяють їй реагувати з даною групою речовин. До неї належать такі сполуки, як фтор, бром, хлор, йод. Сірка реагує з будь-яким з них, за винятком останнього. Як приклад можна привести процес фторування розглянутого нами елемента таблиці Менделєєва. За допомогою розігрівання згаданого неметалла з галогеном можна отримати дві варіації фториду. Перший випадок: якщо взяти один моль сульфуру і три моль фтору, отримаємо один моль фториду, формула якого SF₆. Рівняння виглядає так: S + 3F₂ = SF₆. Крім того, є другий варіант: якщо взяти один моль сірки і два моль фтору, отримаємо один моль фториду з хімічною формулою SF₄. Рівняння записується в наступному вигляді: S + 2F₂ = SF₄. Як бачите, все залежить від пропорцій, у яких змішати компоненти. Точно таким же чином можна провести процес хлорування сірки (також може утворитися два різних речовини) або бромування.

Взаємодія з іншими простими речовинами

На цьому характеристика елемента сірка не закінчується. Речовина також може вступати в хімічну реакцію з гідрогеном, фосфором і карбоном. Внаслідок взаємодії з воднем утворюється сульфідна кислота. В результаті її реакції з металами можна отримати їх сульфіди, які, в свою чергу, також отримують прямим шляхом взаємодії сірки з тим же металом. Приєднання атомів гідрогену до атомів сульфуру відбувається тільки в умовах дуже високої температури. При реакції сірки з фосфором утворюється її фосфід. Він має таку формулу: P₂S_3. Для того щоб отримати один моль даної речовини, потрібно взяти два моль фосфору і три моль сульфуру. При взаємодії сірки з вуглецем утворюється карбід розглянутого неметалла. Його хімічна формула виглядає так: CS₂. Для того щоб отримати один моль даної речовини, потрібно взяти один моль вуглецю і два моль сірки. Всі описані вище реакції приєднання відбуваються тільки за умови нагрівання реагентів до високих температур. Ми розглянули взаємодію сірки з простими речовинами, тепер перейдемо до наступного пункту.

Сірка і складні з`єднання

Складними називаються ті речовини, молекули яких складаються з двох (або більше) різних елементів. Хімічні властивості сірки дозволяють їй реагувати з такими сполуками, як луги, а також концентрована сульфатна кислота. Реакції її з даними речовинами досить своєрідні. Спочатку розглянемо, що відбувається при змішуванні розглянутого неметалла з лугом. Наприклад, якщо взяти шість моль гідроксиду калію і додати до них три моль сірки, отримаємо два моль сульфіду калію, один моль сульфіту даного металу і три моль води. Такого роду реакцію можна виразити таким рівнянням: 6КОН + 3S = 2K₂S + K2SO₃ + 3Н₂О. За таким же принципом відбувається взаємодія, якщо додати гідроксид натрію. Далі розглянемо поведінку сірки при додаванні до неї концентрованого розчину сульфатної кислоти. Якщо взяти один моль першого і два моль другого речовини, отримаємо наступні продукти: триоксид сірки в кількості три моль, а також воду - два моль. Дана хімічна реакція може здійснитися тільки при нагріванні реагентів до високої температури.

Отримання розглянутого неметалла

Існує кілька основних способів, за допомогою яких можна добути сірку з різноманітних речовин. Перший метод - виділення її з піриту. Хімічна формула останнього - FeS₂. При нагріванні даної речовини до високої температури без доступу до нього кисню можна отримати інший сульфід заліза - FeS - і сірку. Рівняння реакції записується в наступному вигляді: FeS₂ = FeS + S. Другий спосіб отримання сірки, який часто використовується в промисловості, - це спалювання сульфіду сірки за умови невеликої кількості кисню. У такому випадку можна отримати розглянутий неметал і воду. Для проведення реакції потрібно взяти компоненти в молярної співвідношенні два до одного. В результаті отримаємо кінцеві продукти в пропорціях два до двох. Рівняння даної хімічної реакції можна записати наступним чином: 2H₂S + О₂ = 2S + 2Н₂О. Крім того, сірку можна отримати в ході різноманітних металургійних процесів, наприклад, при виробництві таких металів, як нікель, мідь та інші.

Використання в промисловості

Саме широке своє застосування розглянутий нами неметал знайшов у хімічній галузі. Як уже згадувалося вище, тут він використовується для отримання з нього сульфатної кислоти. Крім того, сірка застосовується як компонент для виготовлення сірників, завдяки тому, що є легкозаймистою матеріалом. Незамінна вона і при виробництві вибухових речовин, пороху, бенгальських вогнів та ін. Крім того, сірку використовують в якості одного з інгредієнтів засобів для боротьби зі шкідниками. У медицині її застосовують як компонент при виготовленні ліків від шкірних захворювань. Також розглядається речовина використовується при виробництві різноманітних барвників. Крім того, її застосовують при виготовленні люмінофорів.

Електронна будова сірки

Як відомо, всі атоми складаються з ядра, в якому знаходяться протони - позитивно заряджені частинки - і нейтрони, т. Е. Частинки, що мають нульовий заряд. Навколо ядра обертаються електрони, заряд яких негативний. Щоб атом був нейтральним, в його структурі має бути однакова кількість протонів і електронів. Якщо ж останніх більше, це вже негативний іон - аніон. Якщо ж навпаки - кількість протонів більше, ніж електронів - це позитивний іон, або катіон. Аніон сірки може виступати в якості кислотного залишку. Він входить до складу молекул таких речовин, як сульфідна кислота (сірководень) і сульфіди металів. Аніон утворюється в ході електролітичноїдисоціації, яка відбувається при розчиненні речовини у воді. При цьому молекула розпадається на катіон, який може бути представлений у вигляді іона металу або водню, а також катіон - іон кислотного залишку або гідроксильної групи (ОН). Так як порядковий номер сірки в таблиці Менделєєва - шістнадцять, то можна зробити висновок, що в її ядрі знаходиться саме така кількість протонів. Виходячи з цього, можна сказати, що і електронів, що обертаються навколо, теж шістнадцять. Кількість же нейтронів можна дізнатися, віднявши від молярної маси порядковий номер хімічного елемента: 32 - 16 = 16. Кожен електрон обертається не хаотично, а по певній орбіті. Так як сірка - хімічний елемент, який відноситься до третього періоду таблиці Менделєєва, то і орбіт навколо ядра три. На першій з них розташовано два електрона, на другий - вісім, на третьому - шість. Електронна формула атома сірки записується таким чином: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Поширеність в природі

В основному розглянутий хімічний елемент зустрічається у складі мінералів, які є сульфидами різноманітних металів. В першу чергу це пірит - сіль заліза-також це свинцевий, срібний, мідний блиск, цинкова обманка, кіновар - сульфід ртуті. Крім того, сірка може входити і до складу мінералів, структура яких представлена трьома і більше хімічними елементами. Наприклад, халькопірит, мірабіліт, кізерит, гіпс. Можна розглянути кожен з них більш докладно. Пірит - це сульфід феруму, або FeS₂. Він має ясно-жовтим забарвленням із золотистим блиском. Даний мінерал можна часто зустріти як домішка в лазуриті, який широко використовується для виготовлення прикрас. Це пов`язано з тим, що дані два мінерали часто мають спільне родовище. Мідний блиск - халькоціт, або халькозин - являє собою синювато-сіра речовина, схожа на метал. Свинцевий блиск (галеніт) та срібний блиск (аргентит) мають схожі властивості: вони обидва зовні нагадують метали, мають сіре забарвлення. Кіновар - це коричнево-червоний тьмяний мінерал з сірими вкрапленнями. Халькопирит, хімічна формула якого CuFeS₂, - золотисто-жовтий, його ще називають золотою обманкою. Цинкова обманка (сфалерит) може мати забарвлення від бурштинової до вогненно-помаранчевої. Мірабіліт - Na₂SO₄x10H₂O - прозорі або білі кристали. Його ще називають глауберовой сіллю, застосовують у медицині. Хімічна формула кізериту - MgSO₄xH₂O. Він виглядає як білий або безбарвний порошок. Хімічна формула гіпсу - CaSO₄x2H₂O. Крім того, даний хімічний елемент входить до складу клітин живих організмів і є важливим мікроелементом.