Оксиген і сульфур Загальна характеристика оксигену і сульфуру

Оксиген і Сульфур – елементи Vш групи періодичної системи, належать до головної підгрупи.

Електронна будова. Що ж видно з електронних формул Оксигену 1s22s22p4 і Сульфуру 1s22s22p63s23p4.

Поняття про алотропію. Озон.

Хімічні елементи у вільному стані існують у формі простих речовин. Так, елемент Оксиген утворює дві прості речовини – кисень О2 та озон О3.

Озон. Якщо на кисень подіяти електричним розрядом, то з'являється характерний запах свіжості – утворюється газоподібний озон:

Кисень поглинає енергію і перетворюється на озон, а озон самовільно розкладається, утворюючи кисень.

Обидві прості речовини – кисень О2 і озон О3 – утворені одним і тим самим хімічним елементом – Оксигеном, а властивості у них різні.

Явище існування хімічного елемента у вигляді двох або кількох простих речовин, різних за властивостями і будовою, називається алотропією, а самі прості речовини – алотропними формами (модифікаціями).

Властивості кисню й озону.

Властивості простих речовин | Прості речовини

кисень | озон

Агрегатний стан за стандартних умов | Газ | Газ

Колір | Безбарвний | Синій

Запах | Без запаху | Різкий, своєрідний

Розчинність (у 100 об’ємах Н2О при 200С) | 3 об’єми | 49 об’ємів

Густина газу за н.у. | 1,43 г/л | 2,14 г/л

Температура кипіння | -1930С | -1120С

Температура плавлення | -2190С | -1920С

Фізіологічна дія | Неотруйна | Дуже отруйний

Хімічні властивості | Окисник | Дуже сильний окисник

Реакційна здатність | Висока | Дуже висока

Застосування озону зумовлене його винятковими окисними властивостями. Озон використовується для озонування питної води, що значно ефективніше, ніж хлорування; для знешкодження промислових стічних вод; вибілювання тканин, мінеральний масел; як дезинфікуючий засіб у медицині; як окисник ракетного палива.

Проте буває й інша причина алотропії – різна структура кристалів. З таким типом алотропії ви ознайомитися на прикладі сірки.

Сірка за стандартних умов – крихка кристалічна речовина жовтого кольору. Погано проводить теплоту і не проводить електричного струму. У воді не розчиняється краще розчиняється в деяких розчинниках (у сірковуглеці CS2, бензині, етері та ін.).

І в розчинах, і в кристалах сірка складається з циклічних молекул S8, які за формою нагадують корону. Але в кристалах ці молекули можуть бути упаковані по-різному.

Якщо молекули розташовані щільно, утворюється алотропна форма ромбічна сірка. Менш щільне упакування молекул спричинює виникнення іншої алотропної форми – моноклінної сірки.

Якщо сірку розплавити і швидко охолодити, утворюється ще одна алотропна форма: пластична сірка – коричнева губоподібна маса.

Властивості ромбічної і моноклінної сірки

Властивості простих речовин | Сірка

ромбічна | моноклінна

Колір | Лимонно-жовтий | Блідо-жовтий, майже безбарвний

Густина | 2,07 г/л | 1,96 г/л

Температура плавлення | 112,80С | 119,30С

Хімічні властивості кисню і сірки

Кисень – дуже реакційно здатна речовина. Він реагує з багатьма мате лами, неметалами і багатьма складними речовинами, виявляючи властивості сильного окисника.

Хімічна активність сірки також доволі висока. При нагрівання вона реагує майже з усіма елементами.

1. Взаємодія з металами.

2Cu + S = Cu2S

2. Взаємодія з неметалами.

S + O2 = SO2^

H2 + S = H2S ^

Застосування. Найбільша маса сірки і природних сульфідів витрачається на вироблення сульфатної кислоти.

Оксиди сульфуру.

Сульфур утворює два кислотні оксиди: оксид сульфуру (IV) SO2 і оксид сульфуру (VI) SO3/

Оскид сульфуру (IV) SO2 (діоксид сульфуру, сірчастий газ) – це безбарвний важкий газ (у 2,2 раза важчий за повітря), з різким запахом, що викликає кашель. Негорючий. Дуже легко розчиняється у воді (в 1л води при 200С розчиняється 43 л SO2.

Застосування. Найважливіша галузь застосування оксиду сульфуру (IV) SO2 – це виробництво сульфатної кислоти H2SO4.

Фізіологічна дія. Оксид сульфуру (IV) SO2 токсичний. Невелика концентрація його у повітрі викликає подразнення слизових оболонок дихальних органів і очей.

Вплив на навколишнє середовище. Діоксид сульфуру SO2 один з основних забрудників повітря, він отруює навколишнє середовище.

Звідки ж береться діоксид сульфуру SO2 у повітрі?

Природним джерелом SO2 є окислення сірководню H2S атмосферним киснем й озоном:

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

H2S + O3 = SO2 + H2O

Діоксид сульфуру SO2, потрапляючи у повітря, викликає утворення “кислотних дощів”, шкідливих для усього живого.

Оксид сульфуру (IV) SO3 (триоксид сульфуру) – безбарвна рідина, яка за температури, нижчої від 170С, кристалізується, перетворюючись на довгі шовковисті кристали. Дуже легка речовина, сильний окисник. Токсичний, уражує слизові оболонки й дихальні шляхи, викликає тяжкі опіки шкіри, енергійно руйнує органічні сполуки. Зберігають його у запаяних скляних посудинах.

Оксид сульфуру (VІ) на повітрі димить, бурхливо взаємодіє з водою з виділенням великої кількості теплоти, утворюючи сульфатну кислоту:

SO3 + H2O = H2SO4

Застосовується оксид сульфуру (IV) SO3 у виробництві сульфатної кислоти H2SO4. У лабораторній практиці він використовується як водовбирний засіб.

Сульфатна кислота.

Сульфатна кислота H2SO4 (безводна, 100%-ва) – важка безбарвна оліїста рідина. Густина її концентрованого розчину (w(H2SO4) = 98%) за стандартних умов 1,84 г/см3. вона нелегка, запаху не має. Надзвичайно гігроскопічна. Активно вбирає вологу. Змішується з водою у будь-яких співвідношеннях. Розчинення сульфатної кислоти у воді супроводжується виділенням великої куль ості теплоти, що може призвести до закипання води і розбризкування кислоти.

Розбавлена сульфатна кислота виявляє всі хімічні властивості, характерні для кислот.

Зміна кольору індикатора.

Дисоціація кислоти.

І ступінь H2SO4 Н+ + HSO -4 – гідрогенсульфат-іон

ІІ ступінь HSO –4 Н+ + SO -24 – сульфат-іон.

Взаємодія з основами.

4. Взаємодію з оксидами металів.

MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O

5. Взаємодія з солями.

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O

2KNO3 + H2SO4 = K2SO4 +