Straipsnyje OVR yra specialiai paryškintos spalvomis. Atkreipkite į juos dėmesį Ypatingas dėmesys. Šios lygtys gali būti įtrauktos į vieningą valstybinį egzaminą.
Praskiesta sieros rūgštis elgiasi kaip kitos rūgštys, slepianti savo oksidacines savybes:
Ir dar vienas dalykas, kurį reikia prisiminti praskiesta sieros rūgštimi: ji nereaguoja su švinu. Švino gabalas, įmestas į praskiestą H2SO4, pasidengia netirpaus (žr. tirpumo lentelę) švino sulfato sluoksniu ir reakcija iš karto sustoja.
Sieros rūgšties oksidacinės savybės
– sunkus riebus skystis, nelakus, beskonis ir bekvapis
Dėl sieros oksidacijos būsenoje +6 (aukščiausia) sieros rūgštiesįgyja stiprių oksiduojančių savybių.
24 užduoties taisyklė (senas A24), kai ruošiami sieros rūgšties tirpalai Niekada neturėtumėte į jį pilti vandens. Koncentruotą sieros rūgštį į vandenį reikia pilti plona srovele, nuolat maišant.
Koncentruotos sieros rūgšties reakcija su metalais
Šios reakcijos yra griežtai standartizuotos ir atitinka schemą:
H2SO4(konc.) + metalas → metalo sulfatas + H2O + redukuotos sieros produktas.
Yra du niuansai:
1) Aliuminis, geležis Ir chromo su H2SO4 (konc.) in normaliomis sąlygomis nereaguoti dėl pasyvumo. Reikia šildyti.
2) C platina Ir auksas H2SO4 (konc) visiškai nereaguoja.
Siera V koncentruota sieros rūgštis- oksidatorius
- Tai reiškia, kad jis atsigaus pats;
- oksidacijos laipsnis, iki kurio redukuojama siera, priklauso nuo metalo.
Pasvarstykime sieros oksidacijos laipsnio diagrama:
- Prieš -2 sierą gali sumažinti tik labai aktyvūs metalai – eilėje įtampų iki aliuminio imtinai.
Reakcijos vyks taip:
8Li+5H 2 TAIP 4( konc. .) → 4Li 2 TAIP 4 + 4H 2 O+H 2 S
4Mg + 5H 2 TAIP 4( konc. .) → 4MgSO 4 + 4H 2 O+H 2 S
8Al + 15H 2 TAIP 4( konc. .) (t) → 4Al 2 (TAIP 4 ) 3 +12H 2 O+3H 2 S
- sąveikaujant H2SO4 (konc) su metalais tam tikroje įtampoje po aliuminio, bet prieš geležį, tai yra, naudojant metalus, kurių aktyvumas vidutinis, siera sumažinama iki 0 :
3Mn + 4H 2 TAIP 4( konc. .) → 3MnSO 4 + 4H 2 O+S↓
2Cr + 4H 2 TAIP 4( konc. .) (t) → Kr 2 (TAIP 4 ) 3 + 4H 2 O+S↓
3Zn + 4H 2 TAIP 4( konc. .) → 3ZnSO 4 + 4H 2 O+S↓
- visi kiti metalai pradedant nuo aparatūros daugelyje įtampų (įskaitant po vandenilio, išskyrus auksą ir platiną, žinoma), jie gali sumažinti sieros kiekį tik iki +4. Kadangi tai yra mažai aktyvūs metalai:
2 Fe + 6 H 2 TAIP 4 (konc.) ( t)→ Fe 2 ( TAIP 4 ) 3 + 6 H 2 O + 3 TAIP 2
(atkreipkite dėmesį, kad geležis oksiduojasi iki +3, aukščiausios galimos oksidacijos būsenos, nes ji yra stiprus oksidatorius)
Cu+2H 2 TAIP 4( konc. .) → CuSO 4 + 2H 2 O+SO 2
2Ag + 2H 2 TAIP 4( konc. .) → Ag 2 TAIP 4 + 2H 2 O+SO 2
Žinoma, viskas reliatyvu. Atsigavimo gylis priklausys nuo daugelio faktorių: rūgšties koncentracijos (90%, 80%, 60%), temperatūros ir kt. Todėl visiškai tiksliai numatyti produktų neįmanoma. Aukščiau pateiktoje lentelėje taip pat yra apytikslis procentas, tačiau galite jį naudoti. Taip pat reikia atsiminti, kad Vieningame valstybiniame egzamine, kai redukuotos sieros produktas nenurodytas, o metalas nėra ypač aktyvus, tada, greičiausiai, sudarytojai turi omenyje SO 2. Reikia žiūrėti į situaciją ir ieškoti įkalčių sąlygose.
TAIP 2 - paprastai tai yra įprastas ORR produktas, kuriame dalyvauja konc. sieros rūgšties.
H2SO4 (konc) kai kuriuos oksiduoja nemetalai(kurios pasižymi redukuojančiomis savybėmis), kaip taisyklė, maksimaliai - didžiausias oksidacijos laipsnis (susidaro šio nemetalo oksidas). Šiuo atveju siera taip pat redukuojama iki SO 2:
C+2H 2 TAIP 4( konc. .) → CO 2 + 2H 2 O+2SO 2
2P+5H 2 TAIP 4( konc. .) → P 2 O 5 +5H 2 O+5SO 2
Šviežiai susidaręs fosforo oksidas (V) reaguoja su vandeniu ir susidaro ortofosforo rūgštis. Todėl reakcija užregistruojama nedelsiant:
2P+5H 2 TAIP 4( konc. ) → 2H 3 P.O. 4 + 2H 2 O+5SO 2
Tas pats ir su boru, jis virsta ortoboro rūgštimi:
2B+3H 2 TAIP 4( konc. ) → 2H 3 B.O. 3 +3SO 2
Labai įdomi sieros, kurios oksidacijos laipsnis yra +6 (sieros rūgštyje), sąveika su „kita“ siera (esančia kitame junginyje). Atliekant vieningą valstybinį egzaminą, nagrinėjama H2SO4 (konc) sąveika su siera (paprasta medžiaga) ir vandenilio sulfidu.
Pradėkime nuo sąveikos siera (paprasta medžiaga) su koncentruota sieros rūgštimi. Paprastoje medžiagoje oksidacijos laipsnis yra 0, rūgštyje - +6. Šiame ORR siera +6 oksiduos sierą 0. Pažiūrėkime į sieros oksidacijos būsenų diagramą:
Siera 0 oksiduosis, o siera +6 sumažės, tai yra, sumažins oksidacijos būseną. Sieros dioksidas išsiskiria:
2 H 2 TAIP 4 (konc.) + S → 3 TAIP 2 + 2 H 2 O
Tačiau vandenilio sulfido atveju:
Susidaro ir siera (paprasta medžiaga), ir sieros dioksidas:
H 2 TAIP 4( konc. .) +H 2 S → S↓ + SO 2 + 2H 2 O
Šis principas dažnai gali padėti nustatyti ORR sandaugą, kai oksidatorius ir reduktorius yra tas pats elementas. skirtingų laipsnių oksidacija. Oksidatorius ir reduktorius „susitinka pusiaukelėje“ pagal oksidacijos būsenos diagramą.
H2SO4 (konc.), vienaip ar kitaip, sąveikauja su halogenidais. Tik čia reikia suprasti, kad fluoras ir chloras yra „savaime su ūsais“ ir ORR neatsiranda naudojant fluoridus ir chloridus, vyksta įprastinis jonų mainų procesas, kurio metu susidaro vandenilio halogenido dujos:
CaCl 2 + H 2 SO 4 (konc.) → CaSO 4 + 2HCl
CaF 2 + H 2 SO 4 (konc.) → CaSO 4 + 2HF
Tačiau halogenai bromidų ir jodidų sudėtyje (taip pat ir atitinkamų vandenilio halogenidų sudėtyje) yra oksiduojami iki laisvųjų halogenų. Tik siera redukuojama įvairiais būdais: jodidas yra stipresnis reduktorius nei bromidas. Todėl jodidas sierą redukuoja į vandenilio sulfidą, o bromidą – į sieros dioksidą:
2H 2 TAIP 4( konc. .) + 2NaBr → Na 2 TAIP 4 + 2H 2 O+SO 2 +Br 2
H 2 TAIP 4( konc. .) + 2HBr → 2H 2 O+SO 2 +Br 2
5H 2 TAIP 4( konc. .) + 8NaI → 4Na 2 TAIP 4 + 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓
H 2 TAIP 4( konc. .) + 8HI → 4H 2 O+H 2 S+4I 2 ↓
Vandenilio chloridas ir vandenilio fluoridas (taip pat jų druskos) yra atsparūs oksidaciniam H2SO4 (konc.) poveikiui.
Ir galiausiai paskutinis dalykas: tai yra unikali koncentruota sieros rūgštis, niekas kitas to negali padaryti. Ji turi vandenį šalinantis turtas.
Tai leidžia koncentruotą sieros rūgštį naudoti įvairiais būdais:
Pirma, medžiagų džiovinimas. Koncentruota sieros rūgštis pašalina vandenį iš medžiagos ir ji „tampa sausa“.
Antra, katalizatorius reakcijose, kurių metu pašalinamas vanduo (pavyzdžiui, dehidratacija ir esterifikacija):
H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (konc.)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O
H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (konc.)) → H 2 C =CH 2 + H 2 O
Sieros rūgštis yra vidutinio stiprumo neorganinė dvibazė nestabili rūgštis. Nestabilus junginys, žinomas tik vandeniniuose tirpaluose, kurių koncentracija ne didesnė kaip šeši procentai. Bandant išskirti gryną sieros rūgštį, ji skyla į sieros oksidą (SO2) ir vandenį (H2O). Pavyzdžiui, kai koncentruota sieros rūgštis (H2SO4) reaguoja su natrio sulfitu (Na2SO3), vietoj sieros rūgšties išsiskiria sieros oksidas (SO2). Štai kaip atrodo ši reakcija:
Na2SO3 (natrio sulfitas) + H2SO4 (sieros rūgštis) = Na2SO4 (natrio sulfatas) + SO2 (sieros dioksidas) + H2O (vanduo)
Sieros rūgšties tirpalas
Laikant jį, būtina užkirsti kelią oro patekimui. Priešingu atveju sieros rūgštis, lėtai absorbuojanti deguonį (O2), virsta sieros rūgštimi.
2H2SO3 (sieros rūgštis) + O2 (deguonis) = 2H2SO4 (sieros rūgštis)
Sieros rūgšties tirpalai turi gana specifinį kvapą (primena kvapą, likusį uždegus degtuką), kurio buvimą galima paaiškinti sieros oksidu (SO2), kuris chemiškai nesusijęs su vandeniu.
Cheminės savybės sieros rūgštis
1. H2SO3) gali būti naudojamas kaip reduktorius arba oksidatorius.
H2SO3 yra geras reduktorius. Su jo pagalba iš laisvųjų halogenų galima gauti vandenilio halogenidų. Pavyzdžiui:
H2SO3 (sieros rūgštis) + Cl2 (chloras, dujos) + H2O (vanduo) = H2SO4 (sieros rūgštis) + 2HCl ( vandenilio chlorido rūgštis)
Tačiau sąveikaujant su stipriais reduktoriais, ši rūgštis veiks kaip oksidatorius. Pavyzdys yra sieros rūgšties reakcija su vandenilio sulfidu:
H2SO3 (sieros rūgštis) + 2H2S (vandenilio sulfidas) = 3S (siera) + 3H2O (vanduo)
2. Mūsų svarstomas cheminis junginys sudaro du – sulfitus (vidutinį) ir hidrosulfitus (rūgštinį). Šios druskos yra reduktorius, kaip ir (H2SO3) sieros rūgštis. Jiems oksiduojantis susidaro sieros rūgšties druskos. Kai aktyvių metalų sulfitai yra kalcinuojami, susidaro sulfatai ir sulfidai. Tai savaiminio oksidacijos – savaiminio gijimo reakcija. Pavyzdžiui:
4Na2SO3 (natrio sulfitas) = Na2S + 3Na2SO4 (natrio sulfatas)
Natrio ir kalio sulfitai (Na2SO3 ir K2SO3) naudojami dažant audinius tekstilės pramonėje, balinant metalus, fotografijoje. Kalcio hidrosulfitas (Ca(HSO3)2), esantis tik tirpale, naudojamas medienos medžiagai perdirbti į specialią sulfito celiuliozę. Tada jis naudojamas popieriui gaminti.
Sieros rūgšties taikymas
Sieros rūgštis naudojama:
Vilnai, šilkui, medienos plaušienai, popieriui ir kitoms panašioms medžiagoms, kurios negali atlaikyti balinimo stipresnėmis oksiduojančiomis medžiagomis (pvz., chloru), balinti;
Kaip konservantas ir antiseptikas, pavyzdžiui, siekiant užkirsti kelią grūdų fermentacijai gaminant krakmolą arba užkirsti kelią fermentacijos procesui vyno statinėse;
Konservuoti maistą, pavyzdžiui, konservuojant daržoves ir vaisius;
Perdirbama į sulfito celiuliozę, iš kurios vėliau gaminamas popierius. Šiuo atveju naudojamas kalcio hidrosulfito (Ca(HSO3)2) tirpalas, kuris ištirpdo ligniną – specialią medžiagą, jungiančią celiuliozės pluoštus.
Sieros rūgštis: preparatas
Ši rūgštis gali būti pagaminta ištirpinant sieros dioksidą (SO2) vandenyje (H2O). Jums reikės koncentruotos sieros rūgšties (H2SO4), vario (Cu) ir mėgintuvėlio. Veiksmų algoritmas:
1. Į mėgintuvėlį atsargiai supilkite koncentruotą sieros rūgštį ir įdėkite į jį vario gabalėlį. Užkaisti. Atsiranda tokia reakcija:
Cu (varis) + 2H2SO4 (sieros rūgštis) = CuSO4 (sieros sulfatas) + SO2 (sieros dioksidas) + H2O (vanduo)
2. Sieros dioksido srautas turi būti nukreiptas į mėgintuvėlį su vandeniu. Kai jis ištirpsta, jis iš dalies susidaro su vandeniu, todėl susidaro sieros rūgštis:
SO2 (sieros dioksidas) + H2O (vanduo) = H2SO3
Taigi, leisdami sieros dioksidą per vandenį, galite gauti sieros rūgšties. Verta manyti, kad šios dujos dirgina lukštus kvėpavimo takų, gali sukelti uždegimą, taip pat apetito praradimą. Ilgą laiką įkvėpus, gali netekti sąmonės. Su šiomis dujomis reikia elgtis labai atsargiai ir atsargiai.
Siera yra Mendelejevo periodinės lentelės trečiojo periodo šeštosios grupės elementas. Todėl sieros atomo struktūra pavaizduota taip:
Sieros atomo struktūra rodo, kad jis yra nemetalas, ty sieros atomas gali ir priimti elektronus, ir atiduoti elektronus:
15.1 užduotis. Sukurkite sieros junginių, turinčių sieros atomų su nurodytomis oksidacijos būsenomis, formules.
Paprasta medžiaga" sieros» - kietas trapus mineralas geltona spalva, netirpsta vandenyje. Gamtoje randama ir natūrali siera, ir jos junginiai: sulfidai, sulfatai. Siera, kaip aktyvus nemetalas, lengvai reaguoja su vandeniliu, deguonimi ir beveik visais metalais ir nemetalais:
15.2 užduotis. Pavadinkite gautus junginius. Nustatykite, kokias savybes (oksidatoriaus ar redukcijos agento) siera turi šiose reakcijose.
Kaip įprasta nemetalas, paprasta medžiaga siera gali būti ir oksidatorius, ir reduktorius:
Kartais šios savybės pasireiškia vienoje reakcijoje:
Kadangi oksiduojantis atomas ir redukuojantis atomas yra tas pats, juos galima „pridėti“, t. y. reikia atlikti abu procesus. trys sieros atomas.
15.3 užduotis. Nustatykite likusius šios lygties koeficientus.
Siera gali reaguoti su rūgštimis – stipriais oksidatoriais:
Taigi, būdama aktyvi nemetalas, siera sudaro daugybę junginių. Panagrinėkime sieros vandenilio, sieros oksidų ir jų darinių savybes.
Vandenilio sulfidas
H 2 S yra vandenilio sulfidas, labai nuodingos dujos, turinčios nemalonų supuvusių kiaušinių kvapą. Teisingiau būtų sakyti, kad pūdami kiaušinių baltymai suyra, išskirdami vandenilio sulfidą.
15.4 užduotis. Remdamiesi sieros atomo oksidacijos būsena vandenilio sulfide, numatykite, kokias savybes šis atomas pasižymės redokso reakcijose.
Kadangi vandenilio sulfidas yra reduktorius (sieros atomas turi Žemiausia oksidacijos būsena), lengvai oksiduojasi. Oro deguonis oksiduoja vandenilio sulfidą net kambario temperatūroje:
Vandenilio sulfido nudegimai:
Vandenilio sulfidas šiek tiek tirpsta vandenyje, o jo tirpalas pasižymi savybėmis labai silpnas rūgštis (vandenilio sulfidas H2S). Iš jo susidaro druskos sulfidai:
Klausimas. Kaip galite gauti vandenilio sulfido, jei turite sulfido?
Vandenilio sulfidas gaminamas laboratorijose veikiant sulfidus, stipresnius nei H2S) rūgštys, pavyzdžiui:
Sieros dioksidas ir sieros rūgštis
SO 2- sieros dioksidas, turintis aštrų kvapą. nuodingas. Tirpsta vandenyje, sudarydama sieros rūgštį:
Ši rūgštis yra vidutinio stiprumo, bet labai nestabili, egzistuoja tik tirpaluose. Todėl veikiant jo druskoms - sulf tai s- kitos rūgštys gali gaminti sieros dioksidą:
Kai gautas tirpalas užvirinamas, ši rūgštis visiškai suyra.
15.5 užduotis. Nustatykite sieros oksidacijos laipsnį sieros diokside, sieros rūgštyje, natrio sulfite.
Nuo oksidacijos būsenos +4 jei siera yra tarpinė, visi išvardyti junginiai gali būti ir oksidatoriai, ir reduktorius:
Pavyzdžiui:
15.6 užduotis. Išdėstykite koeficientus šiose schemose elektroninio balanso metodu. Nurodykite, kokias savybes turi sieros atomas, kurio oksidacijos laipsnis +4, kiekvienoje iš reakcijų.
Sieros dioksido redukuojančios savybės naudojamos praktikoje. Taigi, atkuriant, kai kurie praranda spalvą organiniai junginiai Todėl balinimui naudojamas sieros oksidas IV ir sulfitai. Vandenyje ištirpęs natrio sulfitas lėtina vamzdžių koroziją, nes lengvai pasisavina deguonį iš vandens, o būtent deguonis yra korozijos „kaltininkas“:
Oksiduodamas esant katalizatoriui, sieros dioksidas virsta sieros anhidridu SO 3:
Sieros anhidridas ir sieros rūgštis
Sieros anhidridas SO 3- bespalvis skystis, smarkiai reaguojantis su vandeniu:
Sieros rūgšties H2SO4- stipri rūgštis, kuri koncentruotas forma aktyviai sugeria drėgmę iš oro (ši savybė naudojama džiovinant įvairias dujas) ir kai kurių sudėtingų medžiagų:
Fizinės sieros savybės tiesiogiai priklauso nuo alotropinės modifikacijos. Pavyzdžiui, garsiausia sieros modifikacija yra rombinė S₈. Jis gana trapus kristalinė medžiaga geltona spalva.
Rombinės sieros molekulės S₈ struktūra
Be rombinio, yra daug kitų modifikacijų, kurių skaičius, pagal skirtingų šaltinių, siekia tris dešimtis.
Cheminės elemento savybės
At normali temperatūra Cheminis sieros aktyvumas yra gana mažas. Tačiau kaitinama siera dažnai sąveikauja su visomis paprastomis medžiagomis, metalais ir nemetalais.
S + O₂ → SO₂
Siera yra svarbiausias elementas gyvenime ir gyvūnuose, jis plačiai naudojamas pramonėje, pradedant medicina ir baigiant pirotechnikos prietaisais.
Sieros rūgšties
Sieros rūgšties formulė H2SO4 ir yra stipriausia dvibazinė rūgštis. Anksčiau ši medžiaga buvo vadinama vitriolio aliejumi, nes koncentruota rūgštis yra tirštos, riebios konsistencijos.
Sieros rūgštis lengvai maišosi su vandeniu, tačiau tokius tirpalus reikia ruošti atsargiai: koncentruota rūgštis reikia atsargiai supilti į vandenį ir jokiu būdu atvirkščiai.
Sieros rūgštis yra šarminė medžiaga ir gali ištirpinti kai kuriuos. Todėl jis dažnai naudojamas rūdos kasyboje. Rūgštis stipriai nudegina odą, todėl dirbant su ja itin svarbu laikytis saugos priemonių.
„Vitriolio aliejaus“ gavimas
Pramonėje naudojamas kontaktinis metodas SO₂ (sieros dioksidas) gamybai oksiduojant sieros dioksidą, susidarantį deginant sierą. Toliau sieros trioksidas SO3 gaunamas iš sieros dioksido, kuris vėliau ištirpinamas labiausiai koncentruotoje sieros rūgštyje. Gautas sprendimas vadinamas oleumas. Norint gauti „vitriolio aliejų“, oleumas skiedžiamas vandeniu.
Cheminės sieros rūgšties savybės
Sąveikaujant su metalais, taip pat su anglimi ir siera, koncentruota sieros rūgštis juos oksiduoja:
Сu + 2H₂SO₄ (konc.) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O.
C(grafitas) + 2H₂SO4 (konc., horizontalus) → CO₂ + 2SO2 + 2H₂O
S + 2H₂SO₂ (konc.) → 3SO₂ + 2H₂O
Praskiesta rūgštis gali reaguoti su visais metalais, kurie yra kairėje nuo vandenilio įtampos serijoje:
Fe + H₂SO₂ (dil.) → FeSO₄ + H₂
Zn + H₂SO₂ (dieg.) → ZnSO4 + H₂
Reakcijoje su bazėmis praskiestas H₂SO₂ sudaro sulfatus ir hidrosulfatus:
H2SO4 + NaOH → NaHS04 + H2O;
H₂SO₄ + 2NaOH → Na2SO4 + 2H₂O.
Ši rūgštis taip pat gali reaguoti su baziniais oksidais, todėl susidaro sulfatai:
CaO + H₂SO₄ → CaSO₄↓ + H2O.
Vandenilio sulfidas (H₂S) yra bespalvės dujos, turinčios supuvusio kiaušinio kvapą. Jis tankesnis už vandenilį. Vandenilio sulfidas yra mirtinai nuodingas žmonėms ir gyvūnams. Net ir nedidelis jo kiekis ore sukelia galvos svaigimą ir pykinimą, tačiau baisiausia, kad ilgai įkvėpus šio kvapo nebejaučiama. Tačiau apsinuodijus sieros vandeniliu, yra paprastas priešnuodis: reikia suvynioti baliklio gabalėlį į nosinę, tada sudrėkinti ir šiek tiek pauostyti pakuotę. Vandenilio sulfidas gaunamas reaguojant sierai su vandeniliu 350 °C temperatūroje:
H₂ + S → H2S
Tai redokso reakcija: jos metu kinta joje dalyvaujančių elementų oksidacijos būsenos.
Laboratorinėmis sąlygomis vandenilio sulfidas gaunamas apdorojant geležies sulfidą sieros arba druskos rūgštimi:
FeS + 2HCl → FeCl₂ + H2S
Tai yra mainų reakcija: joje sąveikaujančios medžiagos keičiasi jonais. Šis procesas paprastai atliekamas naudojant Kipp aparatą.
Kipp aparatas
Vandenilio sulfido savybės
Degant vandenilio sulfidui susidaro sieros oksidas 4 ir vandens garai:
2H₂S + 3О₂ → 2Н₂О + 2SO₂
H₂S dega melsva liepsna, o jei virš jo laikysite apverstą stiklinę, ant jo sienelių atsiras skaidrus kondensatas (vanduo).
Tačiau šiek tiek sumažėjus temperatūrai, ši reakcija vyksta šiek tiek kitaip: ant iš anksto atšaldyto stiklo sienelių atsiras gelsva laisvos sieros danga:
2H₂S + O2 → 2H₂O + 2S
Šia reakcija pagrįstas pramoninis sieros gamybos būdas.
Kai užsidega iš anksto paruoštas vandenilio sulfido ir deguonies dujinis mišinys, įvyksta sprogimas.
Vandenilio sulfido ir sieros (IV) oksido reakcija taip pat gamina laisvą sierą:
2H₂S + SO₂ → 2H₂O + 3S
Vandenilio sulfidas tirpsta vandenyje, o trys tūriai šių dujų gali ištirpti viename vandens tūryje, sudarydami silpną ir nestabilią hidrosulfido rūgštį (H₂S). Ši rūgštis dar vadinama vandenilio sulfido vandeniu. Kaip matote, vandenilio sulfido dujų ir vandenilio sulfido rūgšties formulės parašytos taip pat.
Jei į hidrosulfido rūgštį pridedamas švino druskos tirpalas, susidaro juodos švino sulfido nuosėdos:
H2S + Pb(NO3)₂ → PbS + 2HNO3
Tai kokybinė vandenilio sulfido aptikimo reakcija. Tai taip pat parodo hidrosulfido rūgšties gebėjimą dalyvauti mainų reakcijose su druskos tirpalais. Taigi bet kuri tirpi švino druska yra vandenilio sulfido reagentas. Kai kurie kiti metalų sulfidai taip pat turi būdingą spalvą, pavyzdžiui: cinko sulfidas ZnS – baltas, kadmio sulfidas CdS – geltonas, vario sulfidas CuS – juodas, stibio sulfidas Sb₂S₃ – raudonas.
Beje, vandenilio sulfidas yra nestabilios dujos ir kaitinant beveik visiškai suyra į vandenilį ir laisvą sierą:
H₂S → H₂ + S
Vandenilio sulfidas intensyviai sąveikauja su vandeniniai tirpalai halogenai:
H₂S + 4Cl2 + 4H2O → H2SO4 + 8HCl
Vandenilio sulfidas gamtoje ir žmogaus veikloje
Vandenilio sulfidas yra vulkaninių dujų, gamtinių dujų ir dujų, susijusių su naftos telkiniais, dalis. Gamtoje jo yra daug mineraliniai vandenys Pavyzdžiui, Juodojoje jūroje jis yra 150 metrų ir žemiau.
Naudojamas vandenilio sulfidas:
- medicinoje (gydymas vandenilio sulfido voniomis ir mineraliniais vandenimis);
- pramonėje (sieros, sieros rūgšties ir sulfidų gamyba);
- analitinėje chemijoje (sunkiųjų metalų sulfidų, kurie dažniausiai yra netirpūs, nusodinimui);
- organinėje sintezėje (gaminti organinių alkoholių (merkaptanų) ir tiofeno (sieros turinčio aromatinio angliavandenilio) sieros analogus. Kita pastaruoju metu atsirandanti mokslo sritis – sieros vandenilio energija. Energijos gamyba iš sieros vandenilio telkinių iš Juodosios jūros dugno. yra rimtai tiriamas.
Sieros ir vandenilio redokso reakcijų pobūdis
Vandenilio sulfido susidarymo reakcija yra redokso:
Н₂⁰ + S⁰ → H2⁺S²⁻
Sieros sąveikos su vandeniliu procesas lengvai paaiškinamas jų atomų struktūra. Vandenilis periodinėje lentelėje užima pirmąją vietą, todėl jo krūvis atomo branduolys yra lygus (+1), o aplink atomo branduolį sukasi 1 elektronas. Vandenilis lengvai atiduoda savo elektroną kitų elementų atomams, virsdamas teigiamai įkrautu vandenilio jonu – protonu:
Н⁰ -1е⁻= Н⁺
Periodinėje lentelėje siera yra šešioliktoje padėtyje. Tai reiškia, kad jo atomo branduolio krūvis yra (+16), o elektronų skaičius kiekviename atome taip pat yra 16e⁻. Sieros vieta trečiajame periode rodo, kad jos šešiolika elektronų sukasi aplink atomo branduolį, sudarydami 3 sluoksnius, iš kurių paskutiniame yra 6 valentiniai elektronai. Sieros valentinių elektronų skaičius atitinka VI grupės, kurioje jis yra, skaičių periodinėje lentelėje.
Taigi, siera gali paaukoti visus šešis valentinius elektronus, kaip ir sieros (VI) oksido susidarymo atveju:
2S⁰ + 3O2⁰ → 2S⁺⁶O₃⁻²
Be to, dėl sieros oksidacijos 4e⁻ savo atomu gali atiduoti kitam elementui, kad susidarytų sieros (IV) oksidas:
S⁰ + O2⁰ → S⁺4 O2⁻²
Siera taip pat gali paaukoti du elektronus, kad susidarytų sieros (II) chloridas:
S⁰ + Cl2⁰ → S⁺² Cl2⁻
Visose trijose aukščiau išvardytose reakcijose siera atiduoda elektronus. Vadinasi, jis oksiduojamas, bet tuo pačiu veikia kaip deguonies atomų O ir chloro Cl reduktorius. Tačiau H2S susidarymo atveju oksidacija yra daug vandenilio atomų, nes jie praranda elektronus, atstatydami išorinį sieros energijos lygį nuo šešių elektronų iki aštuonių. Dėl to kiekvienas jo molekulėje esantis vandenilio atomas tampa protonu:
Н2⁰-2е⁻ → 2Н⁺,
o sieros molekulė, priešingai, redukuota, virsta neigiamo krūvio anijonu (S⁻²): S⁰ + 2е⁻ → S⁻²
Taigi, į cheminė reakcija Susidarant vandenilio sulfidui oksidatorius yra siera.
Kalbant apie sieros pasireiškimą įvairiose oksidacijos būsenose, kita įdomi sieros (IV) oksido ir vandenilio sulfido sąveika yra reakcija į laisvą sierą:
2H₂⁺S-²+ S⁺⁴О₂-²→ 2H2⁺O-²+ 3S⁰
Kaip matyti iš reakcijos lygties, joje esantis oksidatorius ir reduktorius yra sieros jonai. Du sieros anijonai (2-) atiduoda du savo elektronus sieros atomui sieros(II) oksido molekulėje, dėl ko visi trys sieros atomai redukuojami į laisvą sierą.
2S-² - 4е⁻→ 2S⁰ - reduktorius, oksiduojasi;
S⁺⁴ + 4е⁻→ S⁰ - oksidatorius, redukuotas.
