Θειούχες ενώσεις. Οι καταστάσεις οξείδωσης του θείου στις ενώσεις. Τύποι ενώσεων θείου

2024 Συγγραφέας: Angel Austin | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 05:22

Η υποομάδα των χαλκογόνων περιλαμβάνει το θείο - αυτό είναι το δεύτερο από τα στοιχεία που μπορούν να σχηματίσουν μεγάλο αριθμό κοιτασμάτων μεταλλεύματος. Τα θειικά άλατα, τα σουλφίδια, τα οξείδια και άλλες ενώσεις θείου είναι πολύ διαδεδομένα, σημαντικά στη βιομηχανία και στη φύση. Επομένως, σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τι είναι, τι είναι το ίδιο το θείο, η απλή του ουσία.

Το θείο και τα χαρακτηριστικά του

Αυτό το στοιχείο έχει την ακόλουθη θέση στον Περιοδικό Πίνακα.

1. Έκτη ομάδα, κύρια υποομάδα.
2. Τρίτη μικρή περίοδος.
3. Ατομική μάζα - 32, 064.
4. Τακτικός αριθμός - 16, ο ίδιος αριθμός πρωτονίων και ηλεκτρονίων, νετρόνια επίσης 16.
5. Αναφέρεται σε μη μεταλλικά στοιχεία.
6. Στους τύπους διαβάζεται ως "es", το όνομα του στοιχείου sulfur, λατινικό sulfur.

Υπάρχουν τέσσερα σταθερά ισότοπα στη φύση με αριθμούς μάζας 32, 33, 34 και 36. Αυτό το στοιχείο είναι το έκτο πιο άφθονο στη φύση. Αναφέρεται σε βιογενή στοιχεία, καθώς αποτελεί μέρος σημαντικών οργανικώνμόρια.

Ηλεκτρονική δομή του ατόμου

Οι ενώσεις του θείου οφείλουν την ποικιλομορφία τους στις ιδιαιτερότητες της ηλεκτρονικής δομής του ατόμου. Εκφράζεται με τον ακόλουθο τύπο διαμόρφωσης: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Η δεδομένη σειρά αντικατοπτρίζει μόνο τη στατική κατάσταση του στοιχείου. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι εάν προσδοθεί πρόσθετη ενέργεια σε ένα άτομο, τότε τα ηλεκτρόνια μπορούν να αποσυντεθούν στα υποεπίπεδα 3p και 3s, ακολουθούμενη από μια άλλη μετάβαση στο 3d, το οποίο παραμένει ελεύθερο. Ως αποτέλεσμα, δεν αλλάζει μόνο το σθένος του ατόμου, αλλά και όλες οι πιθανές καταστάσεις οξείδωσης. Ο αριθμός τους αυξάνεται σημαντικά, καθώς και ο αριθμός των διαφόρων ουσιών με τη συμμετοχή του θείου.

Καταστάσεις οξείδωσης του θείου σε ενώσεις

Υπάρχουν πολλές κύριες παραλλαγές αυτού του δείκτη. Για το θείο είναι:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

Από αυτά, το S⁺² είναι το πιο σπάνιο, τα υπόλοιπα είναι διάσπαρτα παντού. Η χημική δραστηριότητα και η οξειδωτική ικανότητα ολόκληρης της ουσίας εξαρτάται από τον βαθμό οξείδωσης του θείου στις ενώσεις. Έτσι, για παράδειγμα, οι ενώσεις με -2 είναι σουλφίδια. Σε αυτά, το στοιχείο που εξετάζουμε είναι ένας τυπικός οξειδωτικός παράγοντας.

Όσο υψηλότερη είναι η τιμή της κατάστασης οξείδωσης στην ένωση, τόσο πιο έντονη θα είναι η οξειδωτική ικανότητα της ουσίας. Αυτό είναι εύκολο να επαληθευτεί αν θυμηθούμε τα δύο κύρια οξέα που σχηματίζει το θείο:

• H₂SO₃ - θείο;
• H₂SO₄ - θειικό.

Είναι γνωστό ότιη τελευταία είναι μια πολύ πιο σταθερή, ισχυρή ένωση, με πολύ ισχυρή οξειδωτική ικανότητα σε υψηλή συγκέντρωση.

Απλή ουσία

Ως απλή ουσία, το θείο είναι κίτρινοι όμορφοι κρύσταλλοι ομοιόμορφου, κανονικού, επιμήκους σχήματος. Αν και αυτή είναι μόνο μία από τις μορφές της, επειδή υπάρχουν δύο κύριες αλλοτροπικές τροποποιήσεις αυτής της ουσίας. Το πρώτο, μονοκλινικό ή ρομβικό, είναι ένα κίτρινο κρυσταλλικό σώμα που δεν μπορεί να διαλυθεί στο νερό, αλλά μόνο σε οργανικούς διαλύτες. Διαφέρει ως προς την ευθραυστότητα και την όμορφη μορφή της δομής που παρουσιάζεται με τη μορφή κορώνας. Σημείο τήξης - περίπου 110⁰C.

Εάν δεν χάσετε την ενδιάμεση στιγμή κατά τη θέρμανση μιας τέτοιας τροποποίησης, τότε μπορείτε να εντοπίσετε μια άλλη κατάσταση εγκαίρως - πλαστικό θείο. Είναι ένα λαστιχένιο καφέ παχύρρευστο διάλυμα, το οποίο, με περαιτέρω θέρμανση ή ταχεία ψύξη, μετατρέπεται ξανά σε ρομβικό σχήμα.

Αν μιλάμε για χημικά καθαρό θείο που λαμβάνεται με επαναλαμβανόμενη διήθηση, τότε είναι ένα λαμπερό κίτρινο μικρό κρύσταλλο, εύθραυστο και εντελώς αδιάλυτο στο νερό. Δυνατότητα ανάφλεξης σε επαφή με την υγρασία και το οξυγόνο του αέρα. Διαφέρουν σε σχετικά υψηλή χημική δραστηριότητα.

Όντας στη φύση

Στη φύση, υπάρχουν φυσικά κοιτάσματα από τα οποία εξάγονται θειούχες ενώσεις και το ίδιο το θείο ως απλή ουσία. Επιπλέον, αυτήπεριέχει:

• σε ορυκτά, μεταλλεύματα και πετρώματα;
• στο σώμα των ζώων, των φυτών και των ανθρώπων, καθώς αποτελεί μέρος πολλών οργανικών μορίων,
• σε φυσικό αέριο, πετρέλαιο και άνθρακα;
• σε σχιστόλιθο πετρελαίου και φυσικά νερά.

Μερικά από τα πλουσιότερα ορυκτά σε θείο μπορούν να ονομαστούν:

• cinnabar;
• πυρίτης;
• sphalerite;
• αντιμονίτη;
• galena και άλλα.

Το μεγαλύτερο μέρος του θείου που παράγεται σήμερα πηγαίνει στην παραγωγή θειικών αλάτων. Ένα άλλο μέρος χρησιμοποιείται για ιατρικούς σκοπούς, γεωργία, βιομηχανικές διεργασίες για την παραγωγή ουσιών.

Φυσικές ιδιότητες

Μπορούν να περιγραφούν με πολλά σημεία.

1. Αδιάλυτο στο νερό, διαλυτό σε διθειάνθρακα ή νέφτι.
2. Με παρατεταμένη τριβή, συσσωρεύει αρνητικό φορτίο.
3. σημείο τήξεως είναι 110 ⁰C.
4. Σημείο βρασμού 190 ⁰C.
5. Όταν φτάσει τους 300 ⁰C μετατρέπεται σε υγρό, εύκολα μετακινούμενο.
6. Η καθαρή ουσία μπορεί να αναφλεγεί αυθόρμητα. Οι ιδιότητες που καίγονται είναι πολύ καλές.
7. Από μόνο του, πρακτικά δεν έχει καμία μυρωδιά, ωστόσο, οι ενώσεις υδρόθειου εκπέμπουν μια έντονη μυρωδιά σάπιων αυγών. Καθώς και ορισμένοι δυαδικοί εκπρόσωποι αερίων.

Οι φυσικές ιδιότητες της εν λόγω ουσίας ήταν γνωστές στους ανθρώπους από την αρχαιότητα. Το θείο πήρε το όνομά του για την ευφλεκτότητά του. Σε πολέμους χρησιμοποιήθηκαν ασφυξιογόνες και δηλητηριώδεις αναθυμιάσεις, που σχηματίζονται κατά την καύση αυτής της ένωσης, όπωςόπλα κατά των εχθρών. Επιπλέον, τα οξέα που περιέχουν θείο ήταν επίσης πάντα μεγάλης βιομηχανικής σημασίας.

Χημικές ιδιότητες

Θέμα: "Το θείο και οι ενώσεις του" στο μάθημα της σχολικής χημείας δεν διαρκεί ένα μάθημα, αλλά πολλά. Άλλωστε, είναι πολλά από αυτά. Αυτό οφείλεται στη χημική δράση αυτής της ουσίας. Μπορεί να παρουσιάσει τόσο οξειδωτικές ιδιότητες με ισχυρότερους αναγωγικούς παράγοντες (μέταλλα, βόριο και άλλα) όσο και αναγωγικές ιδιότητες με τα περισσότερα αμέταλλα.

Ωστόσο, παρά τη δραστηριότητα αυτή, μόνο αλληλεπίδραση με το φθόριο συμβαίνει υπό κανονικές συνθήκες. Όλα τα άλλα απαιτούν θέρμανση. Υπάρχουν διάφορες κατηγορίες ουσιών με τις οποίες μπορεί να αλληλεπιδράσει το θείο:

• μέταλλα;
• μη μέταλλα;
• alkali;
• ισχυρά οξειδωτικά οξέα - θειικό και νιτρικό.

Θειούχες ενώσεις: ποικιλίες

Η ποικιλομορφία τους θα εξηγηθεί από την άνιση τιμή της κατάστασης οξείδωσης του κύριου στοιχείου - του θείου. Έτσι, μπορούμε να διακρίνουμε πολλούς κύριους τύπους ουσιών σε αυτή τη βάση:

• ενώσεις με κατάσταση οξείδωσης -2;
• +4;
• +6.

Αν λάβουμε υπόψη τις κλάσεις και όχι τον δείκτη σθένους, τότε αυτό το στοιχείο σχηματίζει μόρια όπως:

• οξέα;
• οξείδια;
• ενώσεις υδρογόνου θείου;
• αλάτι;
• δυαδικές ενώσεις με αμέταλλα (δισουλφίδιο του άνθρακα, χλωριούχα),
• οργανική ύλη.

Τώρα ας δούμε τα κύρια και ας δώσουμε παραδείγματα.

Ουσίες με κατάσταση οξείδωσης -2

Οι ενώσεις θείου 2 είναι οι διαμορφώσεις του με μέταλλα, καθώς και με:

• carbon;
• υδρογόνο;
• φώσφορος;
• πυρίτιο;
• αρσενικό;
• βόριο.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, δρα ως οξειδωτικός παράγοντας, καθώς όλα τα στοιχεία που αναφέρονται είναι πιο ηλεκτροθετικά. Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικά από τα πιο σημαντικά.

1. Δισουλφίδιο του άνθρακα - CS₂. Διαφανές υγρό με χαρακτηριστικό ευχάριστο άρωμα αιθέρα. Είναι τοξικό, εύφλεκτο και εκρηκτικό. Χρησιμοποιείται ως διαλύτης για τους περισσότερους τύπους ελαίων, λιπών, μη μετάλλων, νιτρικού αργύρου, ρητινών και καουτσούκ. Είναι επίσης σημαντικό μέρος στην παραγωγή τεχνητού μεταξιού - βισκόζης. Στη βιομηχανία συντίθεται σε μεγάλες ποσότητες.
2. Υδρόθειο ή υδρόθειο - H₂S. Άχρωμο αέριο με γλυκιά γεύση. Η μυρωδιά είναι έντονη, εξαιρετικά δυσάρεστη, που θυμίζει σάπιο αυγό. Δηλητηριώδες, καταστέλλει το αναπνευστικό κέντρο, καθώς δεσμεύει ιόντα χαλκού. Επομένως, όταν δηλητηριαστούν από αυτά, επέρχεται ασφυξία και θάνατος. Χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική, την οργανική σύνθεση, την παραγωγή θειικού οξέος και ως ενεργειακά αποδοτική πρώτη ύλη.
3. Τα σουλφίδια μετάλλων χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική, στην παραγωγή θειικών αλάτων, στην παραγωγή χρωμάτων, στην κατασκευή φωσφόρων και σε άλλα μέρη. Ο γενικός τύπος είναι Me_xS_y.

Ενώσεις με κατάσταση οξείδωσης +4

Ενώσεις θείου 4 -είναι κυρίως ένα οξείδιο και τα αντίστοιχα άλατά του και ένα οξύ. Όλες είναι αρκετά κοινές ενώσεις που έχουν κάποια αξία στη βιομηχανία. Μπορούν επίσης να δράσουν ως οξειδωτικοί παράγοντες, αλλά πιο συχνά εμφανίζουν αναγωγικές ιδιότητες.

Οι τύποι για ενώσεις θείου με κατάσταση οξείδωσης +4 είναι οι εξής:

• οξείδιο - διοξείδιο του θείου SO₂;
• οξύ - θειικό H₂SO₃;

Τα

• άλατα έχουν τον γενικό τύπο Me_x(SO₃)_y.

Ένα από τα πιο κοινά είναι το διοξείδιο του θείου, ή ανυδρίτης. Είναι μια άχρωμη ουσία με οσμή καμένου σπίρτου. Σχηματισμένο σε μεγάλα σμήνη κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, είναι εύκολο να αναγνωριστεί από τη μυρωδιά αυτή τη στιγμή.

Διαλύεται στο νερό με σχηματισμό οξέος - θειούχου που αποσυντίθεται εύκολα. Συμπεριφέρεται σαν ένα τυπικό οξείδιο οξέος, σχηματίζει άλατα, τα οποία περιλαμβάνουν SO₃^2- ως θειώδες ιόν. Αυτός ο ανυδρίτης είναι το κύριο αέριο που επηρεάζει τη ρύπανση της γύρω ατμόσφαιρας. Αυτό είναι που προκαλεί την όξινη βροχή. Στη βιομηχανία, χρησιμοποιείται στην παραγωγή θειικών αλάτων.

Ενώσεις στις οποίες το θείο έχει κατάσταση οξείδωσης +6

Αυτά περιλαμβάνουν, πρώτα απ 'όλα, θειικό ανυδρίτη και θειικό οξύ με τα άλατά τους:

• θειικά άλατα;
• υδροθειικά.

Δεδομένου ότι το άτομο θείου σε αυτά είναι στον υψηλότερο βαθμό οξείδωσης, οι ιδιότητες αυτών των ενώσεων είναι αρκετά κατανοητές. Είναι ισχυρά οξειδωτικά.

Το οξείδιο του θείου (VI) - θειικός ανυδρίτης - είναιπτητικό άχρωμο υγρό. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα είναι η ισχυρή ικανότητα απορρόφησης υγρασίας. Καπνίζει σε εξωτερικούς χώρους. Όταν διαλύεται σε νερό, δίνει ένα από τα ισχυρότερα ορυκτά οξέα - θειικό. Το συμπυκνωμένο διάλυμά του είναι ένα βαρύ ελαιώδες ελαφρώς κιτρινωπό υγρό. Εάν ο ανυδρίτης διαλυθεί σε θειικό οξύ, τότε θα προκύψει μια ειδική ένωση που ονομάζεται ελαιούχο. Χρησιμοποιείται βιομηχανικά στην παραγωγή οξέος.

Μεταξύ αλάτων - θειικών - ενώσεων όπως:

• γύψος CaSO₄ 2H₂O;
• βαρίτης BaSO₄;
• mirabilite;
• θειικός μόλυβδος και άλλα.

Χρησιμοποιούνται στις κατασκευές, στη χημική σύνθεση, στην ιατρική, στην κατασκευή οπτικών οργάνων και γυαλιών, ακόμη και στη βιομηχανία τροφίμων.

Τα υδροθειικά χρησιμοποιούνται ευρέως στη μεταλλουργία, όπου χρησιμοποιούνται ως ροή. Και επίσης βοηθούν στη μετατροπή πολλών σύνθετων οξειδίων σε διαλυτές θειικές μορφές, που χρησιμοποιούνται στις αντίστοιχες βιομηχανίες.

Η μελέτη του θείου στο μάθημα της σχολικής χημείας

Πότε είναι η καλύτερη στιγμή για τους μαθητές να μάθουν τι είναι το θείο, ποιες είναι οι ιδιότητές του, τι είναι μια θειούχος ένωση; Η 9η τάξη είναι η καλύτερη περίοδος. Δεν είναι η αρχή, όταν όλα είναι νέα και ακατανόητα για τα παιδιά. Αυτή είναι η μέση λύση στη μελέτη της χημικής επιστήμης, όταν τα θεμέλια που τέθηκαν νωρίτερα θα βοηθήσουν στην πλήρη κατανόηση του θέματος. Ως εκ τούτου, είναι το δεύτερο εξάμηνο του έτους αποφοίτησης που διατίθεται για την εξέταση αυτών των θεμάτων.τάξη. Ταυτόχρονα, ολόκληρο το θέμα χωρίζεται σε πολλά μπλοκ, στα οποία υπάρχει ένα ξεχωριστό μάθημα "Συνθέσεις θείου. Βαθμός 9".

Αυτό οφείλεται στην αφθονία τους. Το θέμα της βιομηχανικής παραγωγής θειικού οξέος εξετάζεται επίσης χωριστά. Σε γενικές γραμμές, διατίθενται κατά μέσο όρο 3 ώρες για αυτό το θέμα.

Αλλά οι οργανικές ενώσεις θείου λαμβάνονται για μελέτη μόνο στη 10η τάξη, όταν εξετάζονται τα οργανικά ζητήματα. Επηρεάζονται και στη βιολογία στο λύκειο. Εξάλλου, το θείο είναι μέρος τέτοιων οργανικών μορίων όπως:

• θειοαλκοόλες (θειόλες);
• πρωτεΐνες (τριτοταγής δομή στην οποία σχηματίζονται δισουλφιδικές γέφυρες);
• θειοαλδεΰδες;
• θειοφαινόλες;
• θειοαιθέρες;
• σουλφονικά οξέα;
• σουλφοξείδια και άλλα.

Ταξινομούνται ως ειδική ομάδα οργανοθειικών ενώσεων. Είναι σημαντικά όχι μόνο στις βιολογικές διαδικασίες των έμβιων όντων, αλλά και στη βιομηχανία. Για παράδειγμα, τα σουλφονικά οξέα είναι η βάση πολλών φαρμάκων (ασπιρίνη, σουλφανιλαμίδη ή στρεπτοκτόνο).

Επιπλέον, το θείο είναι σταθερό συστατικό ενώσεων όπως μερικές:

• αμινοξέα;
• ένζυμα;
• βιταμίνες;
• ορμόνες.