Το θείο (lat. Sulfur) είναι ένα μη μεταλλικό στοιχείο. Το χημικό σύμβολο είναι S, ο σειριακός αριθμός στον περιοδικό πίνακα είναι 16. Το σθένος του θείου καθορίστηκε πριν ακόμη από τη μελέτη της δομής του ατόμου. Η τιμή του προσδιορίστηκε με βάση την ιδιότητα να αντικαθιστά, να προσελκύει ή να προσαρτά έναν ορισμένο αριθμό άλλων ατόμων ή ομάδων. Αργότερα, οι ερευνητές ανακάλυψαν τον ρόλο των αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων (ηλεκτρονίων) στο σχηματισμό ενός χημικού δεσμού.
Σθένος του θείου: ποια χαρακτηριστικά των ατόμων επηρεάζουν την τιμή του;
Όσον αφορά τον επιπολασμό στη Γη, ένα χημικό στοιχείο βρίσκεται στην 16η θέση. Εμφανίζεται ως λαμπεροί κίτρινοι κρύσταλλοι ή σκόνη σε βράχους, κοντά σε ενεργά και σβησμένα ηφαίστεια. Οι πιο διάσημες φυσικές ενώσεις είναι τα σουλφίδια και τα θειικά.
Χαρακτηριστικά του στοιχείου και της ουσίας:
- Ισχυρό μη μέταλλο.
- Όσον αφορά την ηλεκτραρνητικότητα (EO) ή την ικανότητα να προσελκύει ηλεκτρόνια, το θείο είναι δεύτερο μόνο μετά το φθόριο, το οξυγόνο, το άζωτο, το χλώριο και το βρώμιο.
- Αλληλεπιδρά με μέταλλα και αμέταλλα, απλές και σύνθετες ουσίες.
Οι διαφορές στις ιδιότητες εξαρτώνται από τη δομή και την κατάσταση του ατόμου, τη διαφορά στις τιμές του EO. Ας μάθουμε τι σθένους μπορεί να έχει το θείο σε ενώσεις. Η χημική τους συμπεριφορά εξαρτάται από τη δομή των ενεργειακών κελυφών, τον αριθμό και τη διάταξη των εξωτερικών ηλεκτρονίων στο άτομο.
Γιατί το σθένος ποικίλλει;
Σταθερά είναι τα φυσικά ισότοπα του θείου με αριθμούς μάζας 32 (πιο συνηθισμένοι), 33, 34 και 36. Ένα άτομο καθενός από αυτά τα νουκλίδια περιέχει 16 θετικά φορτισμένα πρωτόνια. Στο διάστημα κοντά στον πυρήνα, 16 ηλεκτρόνια κινούνται με μεγάλη ταχύτητα. Είναι απειροελάχιστα, αρνητικά φορτισμένα. Λιγότερο έλκονται από τον πυρήνα (περισσότερο ελεύθερο) 6 εξωτερικά σωματίδια. Αρκετοί ή όλοι συμμετέχουν στο σχηματισμό διαφορετικών τύπων χημικών δεσμών. Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, το σθένος του θείου καθορίζεται από τον αριθμό των δημιουργούμενων κοινών (δεσμευτικών) ζευγών ηλεκτρονίων. Συνήθως, σε σχέδια και διαγράμματα, τα εξωτερικά σωματίδια που συμμετέχουν σε αυτή τη διαδικασία απεικονίζονται ως κουκκίδες γύρω από το χημικό πρόσημο.
Πώς εξαρτάται το σθένος από τη δομή ενός ατόμου;
Χρησιμοποιώντας ένα ενεργειακό διάγραμμα, μπορείτε να δείξετε τη δομή των επιπέδων και των υποεπιπέδων (s, p, d), από τα οποία εξαρτάται ο τύπος σθένους θείου. Δύο διαφορετικά κατευθυνόμενα βέλη συμβολίζουν τα ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια, το ένα - μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια. Ο εξωτερικός χώρος του ατόμου του θείου σχηματίζεται από τροχιακά 6 σωματιδίων και 8 είναι απαραίτητα για τη σταθερότητα σύμφωνα με τον κανόνα της οκτάδας. Η διαμόρφωση του κελύφους σθένους αντικατοπτρίζεται από τον τύπο 3s23p4. Ηλεκτρόνια του ημιτελούς στρώματοςέχουν μεγάλη παροχή ενέργειας, η οποία προκαλεί ασταθή κατάσταση ολόκληρου του ατόμου. Για να επιτευχθεί σταθερότητα, το άτομο θείου απαιτεί δύο επιπλέον αρνητικά είδη. Μπορούν να ληφθούν με το σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών με άλλα στοιχεία ή με την απορρόφηση δύο ελεύθερων ηλεκτρονίων. Σε αυτή την περίπτωση, το θείο εμφανίζει σθένος II (–). Η ίδια τιμή μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο: 8 - 6=2, όπου 6 είναι ο αριθμός της ομάδας στην οποία βρίσκεται το στοιχείο.
Πού βρίσκονται ενώσεις στις οποίες το σθένος του θείου είναι II (–);
Ένα στοιχείο έλκει ή αφαιρεί εντελώς ηλεκτρόνια από άτομα με χαμηλότερη τιμή ηλεκτραρνητικότητας στην κλίμακα Polling. Το Valency II (-) εκδηλώνεται σε σουλφίδια μετάλλων και μη μετάλλων. Μια εκτεταμένη ομάδα τέτοιων ενώσεων βρίσκεται στη σύνθεση πετρωμάτων και ορυκτών μεγάλης πρακτικής σημασίας. Αυτά περιλαμβάνουν πυρίτη (FeS), φαληρίτη (ZnS), γαλένα (PbS) και άλλες ουσίες. Οι κρύσταλλοι θειούχου σιδήρου έχουν όμορφο κιτρινωπό καφέ χρώμα και λάμψη. Ο ορυκτός πυρίτης αναφέρεται συχνά ως «χρυσός του ανόητου». Για να ληφθούν μέταλλα από μεταλλεύματα, ψήνονται ή ανάγεται. Το υδρόθειο H2S έχει την ίδια ηλεκτρονική δομή με το νερό. Προέλευση του H2S:
- απελευθερώνεται όταν σαπίζουν οι πρωτεΐνες (για παράδειγμα, ένα αυγό κοτόπουλου);
- εκρήγνυται με ηφαιστειακά αέρια,
- συσσωρεύεται σε φυσικά νερά, λάδι;
- ξεχωρίζει σε κενά στο φλοιό της γης.
Το
Γιατί ο τύπος για το τετρασθενές οξείδιο του θείου είναι SO2;
Ο τύπος για το διοξείδιο δείχνει ότι ένα άτομο θείου σε ένα μόριο συνδέεται με δύο άτομα οξυγόνου, καθένα από τα οποία χρειάζεται 2 ηλεκτρόνια για μια οκτάδα. Ο δεσμός που προκύπτει είναι ομοιοπολικής πολικής φύσης (η ΕΟ του οξυγόνου είναι μεγαλύτερη). Το σθένος του θείου σε αυτή την ένωση είναι IV (+), επειδή τα 4 ηλεκτρόνια του ατόμου του θείου μετατοπίζονται προς δύο άτομα οξυγόνου. Ο τύπος μπορεί να γραφτεί ως εξής: S2O4, αλλά σύμφωνα με τους κανόνες πρέπει να μειωθεί κατά 2. Το διοξείδιο, όταν διαλύεται στο νερό, σχηματίζει ιόντα ασθενούς θειικού οξέος. Τα άλατά του - θειώδη - είναι ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες. Το αέριο SO2 χρησιμεύει ως ενδιάμεσο στην παραγωγή θειικού οξέος.
Σε ποιες ουσίες το θείο εμφανίζει το υψηλότερο σθένος;
Το
Οξείδιο SO3 ή S2O6 είναι ένα άχρωμο υγρό που σκληραίνει σε θερμοκρασίες κάτω των 17°C. Στην ένωση SO3, το σθένος του οξυγόνου είναι II (–), και το θείο είναι VI (+). Το υψηλότερο οξείδιο διαλύεται στο νερό και σχηματίζει ένα ισχυρό διβασικό θειικό οξύ. Για μεγάλο ρόλο στις διαδικασίες παραγωγής, η ουσία ονομάστηκε «ψωμί της χημικής βιομηχανίας». Σημαντικό ρόλο στην οικονομία και την ιατρική έχουν τα όξινα άλατα - θειικά. Χρησιμοποιείται ένυδρο ασβέστιο (γύψος), νάτριο (άλας Glauber), μαγνήσιο (άλας epsom ή πικρό αλάτι).
1, 2, 3, 4, 6 εξωτερικά ηλεκτρόνια μπορούν να συμμετέχουν στο σχηματισμό διαφορετικών τύπων χημικών δεσμών. Ας ονομάσουμε τα πιθανά σθένη του θείου, δεδομένου ότι υπάρχουν σπάνιες και ασταθείς ενώσεις: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Το στοιχείο αποκτά δεύτερο θετικό σθένος μέσαμονοξείδιο SO. Οι πιο κοινές τιμές II (–), IV (+), VI (+) εμφανίζονται από το θείο ως μέρος μιας ομάδας ουσιών βιομηχανικής, γεωργικής και ιατρικής σημασίας. Οι ενώσεις του χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πυροτεχνημάτων.
Η δέσμευση των καυσαερίων παραμένει μεγάλο πρόβλημα, συμπεριλαμβανομένων των οξειδίων του θείου IV (+), VI (+) και του υδρόθειου, που είναι επιβλαβή για τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Έχουν δημιουργηθεί τεχνολογίες για την επεξεργασία αυτών των αέριων αποβλήτων και τη λήψη θειικού οξέος και θειικών αλάτων από αυτά. Για το σκοπό αυτό χτίζονται χημικές επιχειρήσεις δίπλα σε μεταλλουργικά εργοστάσια ή στην ίδια περιοχή. Ως αποτέλεσμα, ο όγκος της ρύπανσης μειώνεται, υπάρχει λιγότερη «βροχή θειικού οξέος».
