Cера — химические свойства, получение, соединения. VIа группа

Степень окисления +4 для серы является довольно устойчивой и проявляется в тетрагалогенидах SHal 4 , оксодигалогенидах SOHal 2 , диоксиде SO 2 и в отвечающих им анионах. Мы познакомимся со свойствами диоксида серы и сернистой кислоты.

1.11.1. Оксид серы (IV) Строение молекулы so2

Строение молекулы SO 2 аналогично строению молекулы озона. Атом серы находится в состоянии sp 2 -гибридизации, форма расположения орбиталей – правильный треугольник, форма молекулы – угловая. На атоме серы имеется неподеленная электронная пара. Длина связи S – O равна 0,143 нм, валентный угол составляет 119,5°.

Строение соответствует следующим резонансным структурам:

В отличие от озона, кратность связи S – O равна 2, то есть основной вклад вносит первая резонансная структура. Молекула отличается высокой термической устойчивостью.

Физические свойства

При обычных условиях диоксид серы или сернистый газ – бесцветный газ с резким удушливым запахом, температура плавления -75 °С, температура кипения -10 °С. Хорошо растворим в воде, при 20 °С в 1 объеме воды растворяется 40 объемов сернистого газа. Токсичный газ.

Химические свойства оксида серы (IV)

Сернистый газ обладает высокой реакционной способностью. Диоксид серы – кислотный оксид. Он довольно хорошо растворим в воде с образованием гидратов. Также он частично взаимодействует с водой, образуя слабую сернистую кислоту, которая не выделена в индивидуальном виде:

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 = H + + HSO 3 - = 2H + + SO 3 2- .

В результате диссоциации образуются протоны, поэтому раствор имеет кислую среду.

При пропускании газообразного диоксида серы через раствор гидроксида натрия образуется сульфит натрия. Сульфит натрия реагирует с избытком диоксида серы и образуется гидросульфит натрия:

2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O;

Na 2 SO 3 + SO 2 = 2NaHSO 3 .

Для сернистого газа характерна окислительно-восстановительная двойственность, например, он, проявляя восстановительные свойства, обесцвечивает бромную воду:

SO 2 + Br 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr

и раствор перманганата калия:

5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O = 2KНSO 4 + 2MnSO 4 + H 2 SO 4 .

окисляется кислородом в серный ангидрид:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 .

Окислительные свойства проявляет при взаимодействии с сильными восстановителями, например:

SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (при 500 °С, в присутствии Al 2 O 3);

SO 2 + 2H 2 = S + 2H 2 O.

Получение оксида серы (IV)

Сжигание серы на воздухе

S + O 2 = SO 2 .

Окисление сульфидов

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 .

Действие сильных кислот на сульфиты металлов

Na 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 = 2NaHSO 4 + H 2 O + SO 2 .

1.11.2. Сернистая кислота и её соли

При растворении диоксида серы в воде образуется слабая сернистая кислота, основная масса растворенного SO 2 находится в виде гидратированной формы SO 2 ·H 2 O, при охлаждении также выделяется кристаллогидрат, лишь небольшая часть молекул сернистой кислоты диссоциирует на сульфит- и гидросульфит-ионы. В свободном состоянии кислота не выделена.

Будучи двухосновной, образует два типа солей: средние – сульфиты и кислые – гидросульфиты. В воде растворяются лишь сульфиты щелочных металлов и гидросульфиты щелочных и щелочно-земельных металлов.

Оксид серы(IV) обладает кислотными свойствами, которые проявляются в реакциях с веществами, проявляющими основные свойства. Кислотные свойства проявляются при взаимодействии с водой. При этом образуется раствор сернистой кислоты :

Степень окисления серы в сернистом газе (+4) обусловливает восстановительные и окислительные свойства сернистого газа :

Эти ферменты могут не полностью инактивироваться во время обработки соков, поскольку высокое содержание целлюлозы, присутствующей, в общем, в тропических фруктовых соках, затрудняет термический процесс инактивации этих ферментов. Добавление сульфита предотвращает разрушение аскорбиновой кислоты во время обработки и хранения продукта, избегая окисления, вызванного ферментами аскорбиновой кислотой-оксидазой 13.

Контроль неферментативного поджаривания. Фруктовые соки имеют специфические характеристики цвета, аромата и аромата. Эти характеристики, как правило, подвергаются модификации при их обработке и хранении, что приводит к общей деградации продукта. Три наиболее важных неферментативных механизма затемнения в фруктовых соках: 1 - реакция Майара, которая возникает между восстанавливающими сахарами и γ-аминогруппами аминокислот, пептидами и белками, что приводит к образованию меланоидинов; 2 - окисление аскорбиновой кислоты до фурфурола и альфа-кетогулоновой кислоты, которые в присутствии соединений азота образуют темно-коричневые пигменты; помимо генерации простой полимеризацией сформированных фурфуровых светло-коричневых пигментов; 3 - карамелизация сахаров, которая возникает под действием кислот на сахарах, что приводит к образованию гидроксиметилфурфурола, который полимеризует образование меланоидинов, пигментов коричневой окраски 47.

вос-тель: S+4 – 2e => S+6

ок-тель: S+4 + 4e => S0

Восстановительные свойства проявляются в реакциях с сильными окислителями: кислородом, галогенами, азотной кислотой, перманганатом калия и другими. Например:

2SO2 + O2 = 2SO3

S+4 – 2e => S+6 2

O20 + 4e => 2O-2 1

С сильными восстановителями газ проявляет окислительные свойств. Например, если смешать сернистый газ и сероводород, то они взаимодействуют при обычных условиях:

Неферментативные реакции затемнения приводят к разрушению питательных веществ, таких как незаменимые аминокислоты и аскорбиновая кислота, снижает усвояемость белков, ингибирует действие пищеварительных ферментов и препятствует поглощению минералов, способствуя комплексообразованию металлических ионов. Потенциально токсичные мутагенные продукты могут образовываться из-за реакции Майара 19.

Как правило, неферментативное поджаривание можно ингибировать или контролировать различными способами, используя низкие температуры хранения, удаляя кислород из упаковки и используя химические ингибиторы, такие как сульфиты 47. Двуокись серы, вероятно, является наиболее эффективной из неферментативное поджаривание в пище 10.

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

S-2 – 2e => S0 2

S+4 + 4e => S0 1

Сернистая кислота существует только в растворе. Она неустойчива и разлагается на сернистый газ и воду. Сернистая кислота не относится к сильным кислотам . Она является кислотой средней силы и диссоциирует ступенчато. При добавлении к сернистой кислоте щёлочи образуются соли. Сернистая кислота даёт два ряда солей: средние – сульфиты и кислые – гидросульфиты.

Химический механизм, с помощью которого диоксид серы ингибирует неферментативное поджаривание, до конца не понимается и считается реакцией бисульфита с активными карбонильными группами молекул сахара и витамина С 10. Сульфит взаимодействует с различными компонентами, присутствующими в пищевых продуктах, в том числе: восстанавливающие сахара, альдегиды, кетоны, белки и антоцианы 53, а сульфит в его связанной форме восстанавливается в кислотных продуктах. Степень реакции зависит от рН, температуры, концентрации сульфита и реактивных компонентов, присутствующих в продукте.

Оксид серы(VI)

Триоксид серы проявляется кислотные свойства. Он бурно реагирует с водой, при этом выделяется большое количество теплоты. Эту реакцию используют для получения важнейшего продукта химической промышленности – серной кислоты.

SO3 + H2O = H2SO4

Поскольку сера в триоксиде серы имеет высшую степень окисления, то оксид серы(VI) проявляет окислительные свойства. Например, он окисляет галогениды, неметаллы с низкой электроотрицательностью:

Одним из принципов, регулирующих использование пищевых добавок, является их безопасность, однако невозможно определить абсолютное доказательство их токсичности для всех людей. Токсикологические тесты относятся к физиологическим эффектам у подопытных животных по отношению к определенному коэффициенту проглатывания.

Эта группа пришла к выводу, что сульфиты не являются тератогенными, мутагенными или канцерогенными у лабораторных животных. Они также не обнаружили существенных токсикологических или метаболических данных 54. Сульфиты раньше пользовались популярностью у владельцев ресторанов для использования в салатах, потому что они содержали свежие свежие фрукты и овощи, но их использование было запрещено после того, как у некоторых людей возникли опасные аллергические реакции. Следовательно, во многих продуктах лишь небольшая доля добавляемого сульфита остается в свободной форме в конечном продукте 18.

2SO3 + C = 2SO2 + CO2

S+6 + 2e => S+4 2

C0 – 4e => C+4 2

Серная кислота вступает в реакции трёх типов: кислотно-основные, ионообменные, окислительно-восстановительные. Так же активно она взаимодействует с органическими веществами.

Кислотно-основные реакции

Серная кислота проявляет кислотные свойства в реакциях с основаниями и основными оксидами. Эти реакции лучше проводить с разбавленной серной кислотой. Поскольку серная кислота является двухосновной, то она может образовывать как средние соли (сульфаты), так и кислые (гидросульфаты).

Биотрансформация сульфита состоит из его окисления до сульфата под действием сульфитоксидазного фермента, расположенного в митохондриях, присутствующих в тканях, в основном сердца, печени и почек. В организме человека этот фермент также превращается из аминокислот серы в сульфиты. Этот нормальный метаболический процесс контролирует избыток этих аминокислот, окисляя их до сульфатов, которые легко устраняются. У всех изученных видов большая часть потребляемого сульфита быстро выводится в виде сульфата, который может взаимодействовать с белками, образуя комплекс белок-тиосульфонат, который может сохраняться в организме.

Ионообменные реакции

Для серной кислоты характерны ионообменные реакции. При этом она взаимодействует с растворами солей, образуя осадок, слабую кислоту либо выделяя газ. Эти реакции осуществляются с большей скоростью, если брать 45%-ную или ещё более разбавленную серную кислоту . Выделение газа происходит в реакциях с солями неустойчивых кислот, распадающихся с образованием газов (угольной, сернистой, сероводородной) либо с образованием летучих кислот, таких как соляная.

Астматические и сульфитоксидазные дефицитные люди переносят до определенного количества сульфита, не будучи чувствительными. Существует еще один неспецифический фермент, который также окисляет сульфит до сульфата, ксантиноксидазу 21. Согласно Тейлору 19, единственным отрицательным эффектом, связанным с чувствительностью к сульфиту, является астма, хотя только небольшой процент астматиков чувствителен к сульфиту.

Пищевая добавка - это любая добавка, преднамеренно добавленная к пищевым продуктам, без цели для питания, с целью изменения физических, химических, биологических или сенсорных характеристик при производстве, обработке, подготовке, обработке, упаковке, хранении, транспортировке или обработка продуктов питания 59. Однако концепция пищевой добавки широко варьируется от страны к стране. Отдельное вещество может быть использовано в качестве добавки одной страной и запрещено использовать в других 60.

Окислительно-восстановительные реакции

Наиболее ярко серная кислота проявляет свои свойства в окислительно-восстановительных реакциях, так как в её составе сера имеет высшую степень окисления +6. Окислительные свойства серной кислоты можно обнаружить в реакции, например, с медью.

В молекуле серной кислоты два элемента-окислителя: атом серы с С.О. +6 и ионы водорода H+. Медь не может быть окислена водородом в степени окисления +1, но сера может. Это является причиной окисления серной кислотой такого неактивного металла, как медь.

В Бразилии добавки подразделяются на 23 функциональных класса, среди которых консерванты, которые определяются как вещества, которые предотвращают или задерживают изменение продуктов питания, вызванных микроорганизмами или ферментами. Диоксид серы и его производные классифицируются как консервативные 59.

Однако в конкретном случае сока кешью необходимо использовать более высокие уровни диоксида серы, чем для других фруктовых соков, чтобы избежать потемнения и потери характеристик аромата, вкуса и стоимости питательны. Сохранение тропических фруктовых соков путем добавления диоксида серы с последующей термообработкой является методом, наиболее используемым в обрабатывающих отраслях, поскольку эта добавка доказала свою эффективность в борьбе с микроорганизмами и ферментативном и неферментативном поджаривании, что в значительной степени способствовало поддержанию качества обработанных соков в течение более длительного периода времени.

В разбавленных растворах серной кислоты окислителем является преимущественно ион водорода H+. В концентрированных растворах, особенно в горячих, преобладают окислительные свойства серы в степени окисления +6.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Химические свойства кислорода и серы: реакции с металлами и неметаллами
Следующая тема:   Свойства сложных веществ с содержанием азота: оксиды азота

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.

Кроме того, эта добавка считается токсикологически безопасной при условии, что она не превышает пределов, разрешенных бразильским законодательством. Победители напитков: использование аминокислот и пептидов в спортивном питании. Функциональные продукты: японский подход.

Современное питание в области здоровья и болезней. 8-е изд. Ассоциация предприятий по переработке тропических фруктов. Отчет об экспорте фруктовых соков. Ежегодник бразильского сельского хозяйства. Сульфитные пищевые добавки: запретить или нет? Обзор сульфитов в пищевых продуктах: аналитическая методология и опубликованные результаты.

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:

Микробиология соков, целлюлозы и кислотных продуктов. Взаимодействие пищевых добавок и добавок с участием двуокиси серы, аскорбиновой и азотистой кислот - обзор. Антимикробные пищевые добавки: Характеристики используют эффекты. 2-е изд. Браунинг продуктов: контроль сульфитами, антиоксидантами и другими средствами.

Химическое сохранение продуктов питания. Факторы, влияющие на гибель дрожжей двуокисью серы. Химические консерванты в пищевых продуктах. Пищевая химия: механизмы и теория. Добавки для пищевых продуктов в токсикологическом аспекте. 2-е изд. Дезинфекция, стерилизация и консервация.

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.

Бензоат натрия и бензойная кислота. Нью-Йорк: Марсель Деккер; с. 11. Консервативные бензойная кислота и сорбиновая кислота. Настоящее и будущее использование традиционных противомикробных препаратов. Броматологические и токсикологические аспекты бензойных и сорбических консервантов.

Ферменты и пигменты: влияние и изменения во время обработки. Руководство по индустриализации фруктов. Биохимия тропических фруктов. Некоторые технологические аспекты тропических фруктов и их продуктов. Поведение полифенолоксидаз в пищевых продуктах. Фенольные соединения и полифенолоксидаза по отношению к поджариванию в винограде и винах.

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.

Физические и химические методы, используемые для контроля ферментативного поджаривания овощей. Ферментативные реакции поджаривания в яблочных и яблочных продуктах. Полифенолоксидаза и пероксидаза во фруктах и ​​овощах. Механизм сульфитного торможения поджаривания, вызванного полифенолоксидазой.

Влияние диоксида серы на окисляющие ферментные системы в растительных тканях. Полифенолоксидазы в растениях. Кинетическое исследование необратимого ингибирования фермента ингибитором, которое оказывается неустойчивым благодаря ферментативному катализу. Биохимия фруктов и их влияние на обработку. Обработка фруктов: питание, продукты и управление качеством. 2-е изд.

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.

Санитарный контроль пищевых продуктов. 2-е изд. Консерванты: альтернативные методы борьбы с бактериями. Токсичные агенты попадают непосредственно в пищу. Сан-Паулу: Варела; р. 61. Пищевая химия: теория и практика. 1-е изд. Федерация американских обществ экспериментальной биологии.

Безопасность пищевых продуктов и технологии пищевых продуктов. Питание: концепции и споры. 8-е изд. Маркировка пищевых продуктов: декларация сульфирующих агентов. Оценка содержания двуокиси серы и микробиологического качества консервированных грибов. Химия сульфирующих агентов в пище.

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.

Указ № 540 Министерства здравоохранения. Утверждает Техническое регулирование: Пищевые добавки - определения, классификация и занятость. Законодательство пищевых добавок. Резолюция № 04 Национального совета здравоохранения. Резолюция 12 Национального агентства по санитарному надзору.

Также персидскому алхимику Аль-Рази приписывают первые описания этого вещества. Дальнейшие усовершенствования этого процесса французским химиком Гей-Люссаком и британским химиком Джоном Гловером улучшили концентрацию полученной кислоты. История серной кислоты более подробно рассматривается в нашей статье.

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).

Геология, климатология и астрофизика

История получения самых полезных химических веществ. Серная кислота образуется естественным образом из-за выбросов вулканов, которые продуцируют диоксид серы, который окисляется в атмосферу, а затем реагирует с влажностью воздуха. Кроме того, он образуется в пузырьках в водоемах вблизи вулканической активности и озер, образовавшихся внутри вулканических кратеров.

Он также образуется вместе с хлоридом водорода и, следовательно, соляной кислотой при контакте вулканической лавы с морской водой. Паровые облака, содержащие серную кислоту. Эти гидраты, вероятно, будут встречаться в стратосфере Земли и могут обеспечить места для конденсации высотных ледяных облаков, которые могут существенно повлиять на климат Земли, особенно после извержений вулканов, когда большое количество серы осаждается в атмосфере выше. В частности, исследована область чистого льда гемигексахара серной кислоты, включая подробные исследования октагидрата серной кислоты.

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.

Оксид серы(IV) обладает кислотными свойствами, которые проявляются в реакциях с веществами, проявляющими основные свойства. Кислотные свойства проявляются при взаимодействии с водой. При этом образуется раствор сернистой кислоты:

Степень окисления серы в сернистом газе (+4) обусловливает восстановительные и окислительные свойства сернистого газа:

вос-тель: S+4 – 2e => S+6

ок-тель: S+4 + 4e => S0

Восстановительные свойства проявляются в реакциях с сильными окислителями: кислородом, галогенами, азотной кислотой, перманганатом калия и другими. Например:

2SO2 + O2 = 2SO3

S+4 – 2e => S+6 2

O20 + 4e => 2O-2 1

С сильными восстановителями газ проявляет окислительные свойств. Например, если смешать сернистый газ и сероводород, то они взаимодействуют при обычных условиях:

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

S-2 – 2e => S0 2

S+4 + 4e => S0 1

Сернистая кислота существует только в растворе. Она неустойчива и разлагается на сернистый газ и воду. Сернистая кислота не относится к сильным кислотам. Она является кислотой средней силы и диссоциирует ступенчато. При добавлении к сернистой кислоте щёлочи образуются соли. Сернистая кислота даёт два ряда солей: средние – сульфиты и кислые – гидросульфиты.

Оксид серы(VI)

Триоксид серы проявляется кислотные свойства. Он бурно реагирует с водой, при этом выделяется большое количество теплоты. Эту реакцию используют для получения важнейшего продукта химической промышленности – серной кислоты.

SO3 + H2O = H2SO4

Поскольку сера в триоксиде серы имеет высшую степень окисления, то оксид серы(VI) проявляет окислительные свойства. Например, он окисляет галогениды, неметаллы с низкой электроотрицательностью:

2SO3 + C = 2SO2 + CO2

S+6 + 2e => S+4 2

C0 – 4e => C+4 2

Серная кислота вступает в реакции трёх типов: кислотно-основные, ионообменные, окислительно-восстановительные. Так же активно она взаимодействует с органическими веществами.

Кислотно-основные реакции

Серная кислота проявляет кислотные свойства в реакциях с основаниями и основными оксидами. Эти реакции лучше проводить с разбавленной серной кислотой. Поскольку серная кислота является двухосновной, то она может образовывать как средние соли (сульфаты), так и кислые (гидросульфаты).

Ионообменные реакции

Для серной кислоты характерны ионообменные реакции. При этом она взаимодействует с растворами солей, образуя осадок, слабую кислоту либо выделяя газ. Эти реакции осуществляются с большей скоростью, если брать 45%-ную или ещё более разбавленную серную кислоту. Выделение газа происходит в реакциях с солями неустойчивых кислот, распадающихся с образованием газов (угольной, сернистой, сероводородной) либо с образованием летучих кислот, таких как соляная.

Окислительно-восстановительные реакции

Наиболее ярко серная кислота проявляет свои свойства в окислительно-восстановительных реакциях, так как в её составе сера имеет высшую степень окисления +6. Окислительные свойства серной кислоты можно обнаружить в реакции, например, с медью.

В молекуле серной кислоты два элемента-окислителя: атом серы с С.О. +6 и ионы водорода H+. Медь не может быть окислена водородом в степени окисления +1, но сера может. Это является причиной окисления серной кислотой такого неактивного металла, как медь.

Сера расположена в VIа группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
На внешнем энергетическом уровне серы содержится 6 электронов, которые имеют 3s 2 3p 4 . В соединениях с металлами и водородом сера проявляет отрицательную степень окисления элементов -2, в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – положительные +2, +4, +6. Сера – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения может быть окислителем и восстановителем.

Нахождение серы в природе

Сера встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.

Важнейшие природные соединения серы:

FeS 2 - железный колчедан или пирит,

ZnS - цинковая обманка или сфалерит (вюрцит),

PbS - свинцовый блеск или галенит,

HgS - киноварь,

Sb 2 S 3 - антимонит.

Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах, в природных водах (в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды). Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

Аллотропные модификации серы

Аллотропия — это способность одного и того же элемента существовать в разных молекулярных формах (молекулы содержат разное количество атомов одного и того же элемента, например, О 2 и О 3 , S 2 и S 8 , Р 2 и Р 4 и т.д).

Сера отличается способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны S 8 , образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера - хрупкое вещество жёлтого цвета.

Открытые цепи имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую).

1) ромбическая — S 8

t°пл. = 113°C; r = 2,07 г/см 3

Наиболее устойчивая модификация.

2) моноклинная — темно-желтые иглы

t°пл. = 119°C; r = 1,96 г/см 3

Устойчивая при температуре более 96°С; при обычных условиях превращается в ромбическую.

3) пластическая — коричневая резиноподобная (аморфная) масса

Неустойчива, при затвердевании превращается в ромбическую

Получение серы

1. Промышленный метод — выплавление из руды с помощью водяного пара.
2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода):

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O

1. Реакция Вакенродера:

2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O

Химические свойства серы

Окислительные свойства серы
(S 0 + 2ē → S -2 )

1) Сера реагирует со щелочными без нагревания:

S + O 2 – t° → S +4 O 2

2S + 3O 2 – t °; pt → 2S +6 O 3

4) (кроме йода):

S + Cl 2 → S +2 Cl 2

S + 3F 2 → SF 6

Со сложными веществами:

5) c кислотами — окислителями:

S + 2H 2 SO 4 (конц) → 3S +4 O 2 + 2H 2 O

S + 6HNO 3 (конц) → H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Реакции диспропорционирования:

6) 3S 0 + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O

7) сера растворяется в концентрированном растворе сульфита натрия:

S 0 + Na 2 S +4 O 3 → Na 2 S 2 O 3 тиосульфат натрия

В окислительно-восстановительных процессах сернистый газ может быть как окислителем, так и восстановителем, потому что атом в этом соединении имеет промежуточную степень окисления +4.

Как окислитель SO 2 реагирует с более сильными восстановителями, например с :

SO 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 O

Как восстановитель SO 2 реагирует с более сильными окислителями, например с в присутствии катализатора, с и т.д.:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O = H 2 SO 3 + 2HCl

Получение

1) Сернистый газ образуется при горении серы:

2) В промышленности его получают при обжиге пирита:

3) В лаборатории сернистый газ можно получить:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Применение

Сернистый газ находит широкое применение в текстильной промышленности для отбеливания различных изделий. Кроме того, его используют в сельском хозяйстве для уничтожения вредных микроорганизмов в теплицах и погребах. В больших количествах SO 2 идет на получение серной кислоты.

Оксид серы (VI ) – SO 3 (серный ангидрид)

Серный ангидрид SO 3 – это бесцветная жидкость, которая при температуре ниже 17 о С превращается в белую кристаллическую массу. Очень хорошо поглощает влагу (гигроскопичен).

Химические свойства

Кислотно-основные свойства

Как типичный кислотный оксид серный ангидрид взаимодействует:

SO 3 + CaO = CaSO 4

в) с водой:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Особым свойством SO 3 является его способность хорошо растворяться в серной кислоте. Раствор SO 3 в серной кислоте имеет название олеум.

Образование олеума: H 2 SO 4 + n SO 3 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3

Окислительно-восстановительные свойства

Оксид серы (VI) характеризуется сильными окислительными свойствами (обычно восстанавливается до SO 2):

3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O

Получение и применение

Серный ангидрид образуется при окислении сернистого газа:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

В чистом виде серный ангидрид практического значения не имеет. Он получается как промежуточный продукт при производстве серной кислоты.

H 2 SO 4

Упоминания о серной кислоте впервые встречаются у арабских и европейских алхимиков. Ее получали, прокаливая на воздухе железный купорос (FeSO 4 ∙7H 2 O): 2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 либо смесь с : 6KNO 3 + 5S = 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2 , а выделяющиеся пары серного ангидрида конденсировали. Поглощая влагу, они превращались в олеум. В зависимости от способа приготовления H 2 SO 4 называли купоросным маслом или серным маслом. В 1595 г. алхимик Андреас Либавий установил тождественность обоих веществ.

Долгое время купоросное масло не находило широкого применения. Интерес к нему сильно возрос после того, как в XVIII в. был открыт процесс получения из индиго индигокармина – устойчивого синего красителя. Первую фабрику по производству серной кислоты основали недалеко от Лондона в 1736 г. Процесс осуществляли в свинцовых камерах, на дно которых наливали воду. В верхней части камеры сжигали расплавленную смесь селитры с серой, затем туда запускали воздух. Процедуру повторяли до тех пор, пока на дне ёмкости не образовывалась кислота требуемой концентрации.

В XIX в. способ усовершенствовали: вместо селитры стали использовать азотную кислоту (она при разложении в камере даёт ). Чтобы возвращать в систему нитрозные газы были сконструированы специальные башни, которые и дали название всему процессу – башенный процесс. Заводы, работающие по башенному методу, существуют и в наше время.

Серная кислота – это тяжелая маслянистая жидкость без цвета и запаха, гигроскопична; хорошо растворяется в воде. При растворении концентрированной серной кислоты в воде выделяется большое количество тепла, поэтому ее надо осторожно приливать в воду (а не наоборот!) и перемешивать раствор.

Раствор серной кислоты в воде с содержанием H 2 SO 4 менее 70% обычно называют разбавленной серной кислотой, а раствор более 70% — концентрированной серной кислотой.

Химические свойства

Кислотно-основные свойства

Разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства сильных кислот. Она реагирует:

H 2 SO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Процесс взаимодействия ионов Ва 2+ с сульфат-ионами SO 4 2+ приводит к образованию белого нерастворимого осадка BaSO 4 . Это качественная реакция на сульфат-ион .

Окислительно – восстановительные свойства

В разбавленной H 2 SO 4 окислителями являются ионы Н + , а в концентрированной – сульфат-ионы SO 4 2+ . Ионы SO 4 2+ являются более сильными окислителями, чем ионы Н + (см.схему).

В разбавленной серной кислоте растворяются металлы, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся до водорода . При этом образуются сульфаты металлов и выделяется :

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

Металлы, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся после водорода, не реагируют с разбавленной серной кислотой:

Cu + H 2 SO 4 ≠

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, особенно при нагревании. Она окисляет многие , и некоторые органические вещества.

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с металлами, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся после водорода (Cu, Ag, Hg), образуются сульфаты металлов, а также продукт восстановления серной кислоты – SO 2 .

Реакция серной кислоты с цинком

Более активными металлами (Zn, Al, Mg) концентрированная серная кислота может восстанавливаться до свободной . Например, при взаимодействии серной кислоты с , в зависимости от концентрации кислоты одновременно могут образовываться различные продукты восстановления серной кислоты – SO 2 , S, H 2 S:

Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

На холоде концентрированная серная кислота пассивирует некоторые металлы, например и , поэтому ее перевозят в железных цистернах:

Fe + H 2 SO 4 ≠

Концентрированная серная кислота окисляет некоторые неметаллы ( , и др.), восстанавливаясь до оксида серы (IV) SO 2:

S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O

Получение и применение

В промышленности серную кислоту получают контактным способом. Процесс получения происходит в три стадии:

1. Получение SO 2 путем обжига пирита:

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

1. Окисление SO 2 в SO 3 в присутствии катализатора – оксида ванадия (V):

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

1. Растворение SO 3 в серной кислоте:

H 2 SO 4 + n SO 3 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3

Полученный олеум перевозят в железных цистернах. Из олеума получают серную кислоту нужной концентрации, приливая его в воду. Это можно выразить схемой:

H 2 SO 4 ∙ n SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Серная кислота находит разнообразное применение в самых различных областях народного хозяйства. Ее используют для осушки газов, в производстве других кислот, для получения удобрений, различных красителей и лекарственных средств.

Соли серной кислоты

Большинство сульфатов хорошо растворимы в воде (малорастворим CaSO 4 , еще менее PbSO 4 и практически нерастворим BaSO 4). Некоторые сульфаты, содержащие кристаллизационную воду, называются купоросами:

CuSO 4 ∙ 5H 2 O медный купорос

FeSO 4 ∙ 7H 2 O железный купорос

Соли серной кислоты имеют все . Особенным является их отношение к нагреванию.

Сульфаты активных металлов ( , ) не разлагаются даже при 1000 о С, а других (Cu, Al, Fe) – распадаются при небольшом нагревании на оксид металла и SO 3:

CuSO 4 = CuO + SO 3

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Производство серной кислоты контактным способом»

Скачать рефераты по другим темам можно

*на изображении записи фотография медного купороса