Химические свойства серы

Свободная сера. Аллотропия. Физические свойства

Сера

Соединения с водородом (халькогеноводороды)

H2O (вода) – имеет аномальные свойства.

H2S(сероводород) , H2Se (селеноводород), H2Te (теллуроводород) – бесцветные газы с неприятным запахом. Очень ядовиты. Сильные восстановители. Водные растворы проявляют свойства слабых кислот. Прочность молекулы от H2S к H2Te уменьшается, кислотные свойства увеличиваются, восстановительная способность увеличивается.

 

Важнейшие соединения со степенью окисления +4   Кислотные оксиды SO2(г) SeO2(ТВ.) TeO2(ТВ.)
Слабые кислоты, восстановители H2SO3 (сернистая) H2SeO3 (селенистая) H2TeO3 (теллуристая)
Кислотные свойства ↓ Восстановительная способность↓
  Соли сульфиты селениты теллуриты
               

 

Важнейшие соединения со степенью окисления +6 Кислотные оксиды SO3(ж) SeO3(ТВ) TeO3(ТВ)
Кислоты, окислители H2SO4 (серная) H2SeO4 (селеновая) H6TeO6 (ортотеллуровая)
Сильные кислоты Слабая кислота
Соли сульфаты селенаты теллураты

 

16S 1s22s22p63s23p4

Ar 32,066

Формы нахождения:

1. самородная сера (свободная S);

2. S-6 (H2S и сульфиды металлов);

3. в составе белков, витаминов.

Сера – типичный неметалл, р-элемент. Устойчивые С. О. в соединениях -2, +4 и +6.

Отличительное свойство – способность образовывать прочные гомоатомные связи

–S-S-S-, что приводит к существованию линейных и циклических цепей.

Важнейшие S-содержащие вещества S-2 S0 S+4 S+6
восстановители окислительно-восстановительная двойственность окислители
H2S (сероводород) MexSy (сульфиды) CS2 (сероуглерод) Sx (свободная сера, большое число аллотропов) (х=3-20) SO2 (сернистый ангидрид) H2SO3 (сернистая кислота) Mex(SO3)y (сульфиты) SO3 (серный ангидрид) H2SO4 (серная кислота) Mex(SO4)y (сульфаты)
Аллотропные модификации
Ромбическая S8 Моноклинная S8 Пластическая
твердое кристаллическое вещество лимонно-желтого цвета, нормально растворимое в воде, хорошо растворимое в сероуглероде, ацетоне, бензоле существует при t>95С отличается взаимной ориентацией октаэдров S8 в кристаллической решетке. длинные зигзагообразные цепи

При обычной температуре твердофазная сера малореакционноспособна. Однако при нагревании, и особенно в расплавленном состоянии, сера ведет себя как очень химически активное вещество.

1. Сера – окислитель: S + 2e -> S-2

Для завершения октета на внешнем слое атомы серы принимают недостающие 2 электрона и в состоянии S-2 образуют ионные и ковалентные связи с водородом, металлами и некоторыми неметаллами.

а) Реакции с металлами:

Сера непосредственно соединяется с большинством Ме (кроме Pt, Au), образуя сульфиды. С некоторыми Ме реакция протекает при об. Т, например:

S+Cu=CuS;

S+2Ag=Ag2S;

S+Hg=HgS.

С железом и многими другими Ме сера реагирует при нагревании:

S+Fe=FeS (t).

б) реакции с менее ЭО неметаллами:

S+H2=H2S (t=150C)

2S(пары)+C=CS2

3S+2P=P2S3 (сплавление).

 

2. Сера – восстановитель: S0-4e->S+4. S0-6e->S+6

В соединениях с более ЭО элементами атомы серы находятся в положительно заряженном состоянии.

Практически важными являются реакции соединения серы с кислородом. При обычных условиях сера горит на воздухе, окисляясь кислородом до диоксида серы:

S+O2=SO2.

а) Реакции с более ЭО неметаллами (непосредственно сера не взаимодействует с азотом и йодом):

Высший оксид SO3 образуется при окислении серы или SO2 кислородом в присутствии катализатора:

2S+3O2=2SO3 (на кат. Pt, V2O5).

Сера непосредственно соединяется с фтором и с хлором ( расплавленная сера):

S+3F2=SF6 (гексафторид серы).

2S+Cl2=S2Cl2 - дитиодихлорид (t=130C);

S2Cl2+Cl2(изб)=2SCl2 – дихлорид серы.

б) Реакции со сложными веществами – сильными окислителями:

Сильные окислители (HNO3, H2SO4 конц.) окисляют свободную серу до SO2 или H2SO4:

S+2HNO3 (РАЗБ.)=H2SO4+2NO;

S+6HNO3(конц)=H2SO4+6NO2+2H2O;

S+2H2SO4(КОНЦ)=3SO2+2H2O

S+K2Cr2O7 Cr2O3+K2SO4

в) Диспропорционирование серы в растворах щелочей:

3S0+6NaOH=2Na2S-2+Na2S+4O4+3H2O