Сера и ее соединения

Свойства серы.

Известно несколько аллотропных модификаций серы — сера ромбическая, моноклинная, пластическая. Наиболее устойчивой модификацией является ромбическая сера, в нее самопроизвольно через некоторое время превращаются все остальные модификации.

Сера может отдавать свои электроны при взаимодействии с более сильными окислителями:

В этих реакциях сера является восстановителем.

Нужно подчеркнуть, что оксид серы (VI) может образовываться только в присутствии или и высоком давлении (см. ниже).

При взаимодействии с металлами сера проявляет окислительные свойства:

С большинством металлов сера реагирует при нагревании, но в реакции со ртутью взаимодействие происходит уже при комнатной температуре.

Это обстоятельство используется в лабораториях для удаления разлитой ртути, пары которой являются сильным ядом.

Сероводород, сероводородная кислота, сульфиды.

При нагревании серы с водородом происходит обратимая реакция

с очень малым выходом сероводорода . Обычно получают действием разбавленных кислот на сульфиды:

Сероводород — бесцветный газ с запахом тухлых яиц, ядовит. Один объем воды при обычных условиях растворяет 3 объема сероводорода.

Сероводород — типичный восстановитель. В кислороде он сгорает (см. выше). Раствор сероводорода в воде представляет собой очень слабую сероводородную кислоту, которая диссоциирует ступенчато и в основном по первой ступени:

Сероводородная кислота так же, как и сероводород, — типичный восстановитель.

Сероводородная кислота окисляется не только сильными окислителями, например хлором,

но и более слабыми, например сернистой кислотой

или ионами трехвалентного железа:

Сероводородная кислота может реагировать с основаниями, основными оксидами или солями, образуя два ряда солей: средние — сульфиды, кислые — гидросульфиды.

Большинство сульфидов (за исключением сульфидов щелочных и щелочноземельных металлов, а также сульфида аммония) плохо растворимо в воде. Сульфиды, как соли очень слабой кислоты, подвергаются гидролизу.

Оксид серы (IV). Сернистая кислота.

SO2 образуется при сжигании серы в кислороде или при обжиге сульфидов; это бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворим в воде (40 объемов в 1 объеме воды при 20 °С).

Оксид серы (IV) — ангидрид сернистой кислоты поэтому при растворении в воде частично происходит реакция с водой и образуется слабая сернистая кислота:

которая малоустойчива, легко распадается вновь на . В водном растворе сернистого газа одновременно существуют следующие равновесия:

Константа диссоциации по первой ступени равна по второй — Являясь двухосновной кислотой, она дает два ряда солей: средние — сульфиты и кислые — гидросульфиты.

Химические реакции, характерные для сернистой кислоты и ее солей, можно разделить на три группы:

1. Реакции, протекающие без изменения степени окисления, например:

2. Реакции, сопровождающиеся повышением степени окисления серы от до например:

3. Реакции, протекающие с понижением степени окисления серы, например уже отмеченное выше взаимодействие .

Таким образом, сернистая кислота и ее соли могут проявлять как окислительные, так и восстановительные

Оксид серы (VI). Серная кислота.

SO3 — ангидрид серной кислоты — вещество с

Оксид серы (VI) получают окислением кислородом только в присутствии катализатора:

Необходимость использования катализатора в этой обратимой реакции обусловлена тем, что хороший выход (т.е. смещение равновесия вправо) можно получить только при понижении температуры, однако при низких температурах очень сильно падает скорость протекания реакции.

Оксид серы (VI) энергично соединяется с водой, образуя серную кислоту:

SO3 очень хорошо растворяется в 100%-ной серной кислоте. Раствор в такой кислоте называется олеумом.

Серная кислота — одно из самых важных веществ, находящих исключительно широкое применение в различных отраслях промышленности.

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с различными металлами, как правило, происходит ее восстановление до Например:

Концентрированная серная кислота окисляет медь, серебро, углерод, фосфор:

Разбавленная серная кислота окисляет только металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, за счет ионов , например:

В заключение отметим, что из всех сульфатов наименьшей растворимостью обладает сульфат бария — именно поэтому его образование в виде белого осадка используют как качественную реакцию на сульфат-ион:

Рекомендуемая литература: [Кузьменко, 1977, гл. 13], [Третьяков, § 47—51], [Фримантл, т. 2, гл. 15.4], [Хомченко, 1993, гл. 9].