Schwefelverbindungen. Die Oxidationsstufen von Schwefel in Verbindungen. Formeln von Schwefelverbindungen

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 05:21

Zur Untergruppe der Chalkogene gehört Schwefel - das ist das zweite der Elemente, das eine Vielzahl von Erzvorkommen bilden kann. Sulfate, Sulfide, Oxide und andere Schwefelverbindungen sind sehr weit verbreitet, wichtig in Industrie und Natur. Daher werden wir in diesem Artikel betrachten, was sie sind, was Schwefel selbst ist, seine einfache Substanz.

Schwefel und seine Eigenschaften

Dieses Element hat die folgende Position im Periodensystem.

1. Sechste Gruppe, Hauptuntergruppe.
2. Dritter kleiner Punkt.
3. Atommasse - 32, 064.
4. Ordnungszahl - 16, Protonen und Elektronen gleich viele, Neutronen ebenfalls 16.
5. Bezieht sich auf nichtmetallische Elemente.
6. In Formeln wird es als "es" gelesen, der Name des Elements Schwefel, lat. Schwefel.

In der Natur gibt es vier stabile Isotope mit den Massenzahlen 32, 33, 34 und 36. Dieses Element ist das sechsthäufigste in der Natur. Bezieht sich auf biogene Elemente, da es Teil wichtiger organischer istMoleküle.

Elektronische Struktur des Atoms

Schwefelverbindungen verdanken ihre Vielf alt den Besonderheiten der elektronischen Struktur des Atoms. Sie wird durch die folgende Konfigurationsformel ausgedrückt: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Die angegebene Reihenfolge spiegelt nur den stationären Zustand des Elements wider. Es ist jedoch bekannt, dass, wenn einem Atom zusätzliche Energie zugeführt wird, Elektronen auf den 3p- und 3s-Unterniveaus zerstört werden können, gefolgt von einem weiteren Übergang zu 3d, das frei bleibt. Dadurch ändert sich nicht nur die Wertigkeit des Atoms, sondern auch alle möglichen Oxidationsstufen. Ihre Zahl nimmt deutlich zu, ebenso wie die Zahl verschiedener Substanzen unter Beteiligung von Schwefel.

Oxidationsstufen von Schwefel in Verbindungen

Es gibt mehrere Hauptvarianten dieses Indikators. Für Schwefel ist es:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

Davon ist S⁺² am seltensten, der Rest ist überall verstreut. Die chemische Aktivität und Oxidationsfähigkeit der gesamten Substanz hängt vom Oxidationsgrad von Schwefel in Verbindungen ab. So sind beispielsweise Verbindungen mit -2 Sulfide. In ihnen ist das Element, das wir betrachten, ein typisches Oxidationsmittel.

Je höher der Wert der Oxidationsstufe in der Verbindung ist, desto ausgeprägter ist die Oxidationsfähigkeit der Substanz. Dies lässt sich leicht nachweisen, wenn wir uns an die beiden Hauptsäuren erinnern, die Schwefel bildet:

• H₂SO₃ - schwefelh altig;
• H₂SO₄ - Schwefelsäure.

Das ist bekanntLetzteres ist eine viel stabilere, starke Verbindung mit einer sehr starken Oxidationsfähigkeit in hoher Konzentration.

Einfache Substanz

Als einfache Substanz ist Schwefel gelbe schöne Kristalle von gleichmäßiger, regelmäßiger, länglicher Form. Dies ist jedoch nur eine seiner Formen, da es zwei allotrope Hauptmodifikationen dieser Substanz gibt. Der erste, monoklin oder rhombisch, ist ein gelber kristalliner Körper, der sich nicht in Wasser, sondern nur in organischen Lösungsmitteln auflösen kann. Unterscheidet sich in Zerbrechlichkeit und einer schönen Form der Struktur in Form einer Krone. Schmelzpunkt - etwa 110⁰C.

Wenn Sie beim Erhitzen einer solchen Modifikation den Zwischenmoment nicht verpassen, können Sie rechtzeitig einen anderen Zustand erkennen - plastischen Schwefel. Es ist eine gummiartige, braune, viskose Lösung, die bei weiterem Erhitzen oder schnellem Abkühlen wieder in eine rhombische Form übergeht.

Wenn wir über chemisch reinen Schwefel sprechen, der durch wiederholte Filtration gewonnen wird, dann handelt es sich um hellgelbe kleine Kristalle, die zerbrechlich und in Wasser völlig unlöslich sind. Kann sich bei Kontakt mit Feuchtigkeit und Luftsauerstoff entzünden. Unterscheiden sich in ziemlich hoher chemischer Aktivität.

In der Natur sein

In der Natur gibt es natürliche Vorkommen, aus denen Schwefelverbindungen gewonnen werden und Schwefel selbst als einfache Substanz. Außerdem sieenthält:

• in Mineralien, Erzen und Gesteinen;
• im Körper von Tieren, Pflanzen und Menschen, da es Bestandteil vieler organischer Moleküle ist;
• in Erdgas, Öl und Kohle;
• in Ölschiefer und natürlichen Gewässern.

Einige der schwefelreichsten Mineralien können genannt werden:

• Zinnober;
• Pyrit;
• Sphalerit;
• Antimonit;
• Galenit und andere.

Der größte Teil des heute produzierten Schwefels geht in die Sulfatproduktion. Ein anderer Teil wird für medizinische Zwecke, die Landwirtschaft und industrielle Prozesse zur Herstellung von Stoffen verwendet.

Physikalische Eigenschaften

Sie lassen sich mit mehreren Punkten beschreiben.

1. Unlöslich in Wasser, löslich in Schwefelkohlenstoff oder Terpentin.
2. Akkumuliert bei längerer Reibung eine negative Ladung.
3. Schmelzpunkt ist 110 ⁰C.
4. Siedepunkt 190 ⁰C.
5. Wenn es 300 erreicht ⁰C wird flüssig, leicht mobil.
6. Reine Substanz ist selbstentzündlich, sehr gute Eigenschaften.
7. Es riecht praktisch nicht, aber Wasserstoff-Schwefel-Verbindungen verströmen einen scharfen Geruch nach faulen Eiern. Sowie einige gasförmige binäre Vertreter.

Die physikalischen Eigenschaften der betreffenden Substanz sind den Menschen seit der Antike bekannt. Schwefel erhielt seinen Namen wegen seiner Brennbarkeit. In Kriegen wurden erstickende und giftige Dämpfe verwendet, die bei der Verbrennung dieser Verbindung entstehen, wie zWaffen gegen Feinde. Daneben sind schwefelh altige Säuren seit jeher auch von großer industrieller Bedeutung.

Chemische Eigenschaften

Thema: "Schwefel und seine Verbindungen" im Schulchemiekurs dauert nicht eine Stunde, sondern mehrere. Schließlich gibt es viele von ihnen. Dies liegt an der chemischen Aktivität dieser Substanz. Es kann sowohl oxidierende Eigenschaften mit stärkeren Reduktionsmitteln (Metalle, Bor und andere) als auch reduzierende Eigenschaften mit den meisten Nichtmetallen aufweisen.

Trotz dieser Aktivität tritt unter normalen Bedingungen jedoch nur eine Wechselwirkung mit Fluor auf. Alle anderen müssen beheizt werden. Es gibt mehrere Kategorien von Stoffen, mit denen Schwefel interagieren kann:

• Metalle;
• Nichtmetalle;
• alkali;
• stark oxidierende Säuren - Schwefel- und Salpetersäure.

Schwefelverbindungen: Sorten

Ihre Vielf alt erklärt sich durch den ungleichen Wert der Oxidationsstufe des Hauptelements - Schwefel. Auf dieser Grundlage können wir also mehrere Haupttypen von Substanzen unterscheiden:

• Verbindungen mit der Oxidationsstufe -2;
• +4;
• +6.

Wenn wir Klassen und nicht den Wertigkeitsindex betrachten, dann bildet dieses Element Moleküle wie:

• Säuren;
• Oxide;
• Wasserstoff-Schwefel-Verbindungen;
• salz;
• binäre Verbindungen mit Nichtmetallen (Schwefelkohlenstoff, Chloride);
• organische Substanz.

Sehen wir uns nun die wichtigsten an und nennen Beispiele.

Stoffe mit einer Oxidationsstufe von -2

Schwefelverbindungen 2 sind seine Konformationen mit Metallen sowie mit:

• Kohlenstoff;
• Wasserstoff;
• Phosphor;
• silizium;
• Arsen;
• Bor.

In diesen Fällen wirkt es als Oxidationsmittel, da alle aufgeführten Elemente elektropositiver sind. Werfen wir einen Blick auf einige der wichtigeren.

1. Kohlenstoffdisulfid - CS₂. Transparente Flüssigkeit mit einem charakteristischen angenehmen Ätheraroma. Es ist giftig, brennbar und explosiv. Es wird als Lösungsmittel für die meisten Arten von Ölen, Fetten, Nichtmetallen, Silbernitrat, Harzen und Kautschuken verwendet. Es ist auch ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von Kunstseide - Viskose. In der Industrie wird es in großen Mengen synthetisiert.
2. Schwefelwasserstoff oder Schwefelwasserstoff - H₂S. Ein farbloses Gas mit süßem Geschmack. Der Geruch ist scharf, äußerst unangenehm und erinnert an ein faules Ei. Giftig, dämpft das Atemzentrum, da es Kupferionen bindet. Wenn sie von ihnen vergiftet werden, treten daher Erstickung und Tod auf. Weit verbreitet in der Medizin, der organischen Synthese, der Schwefelsäureherstellung und als energieeffizienter Rohstoff.
3. Metallsulfide werden häufig in der Medizin, bei der Sulfatherstellung, bei der Herstellung von Farben, bei der Herstellung von Leuchtstoffen und an anderen Orten verwendet. Die allgemeine Formel lautet Me_xS_y.

Verbindungen mit einer Oxidationsstufe von +4

Schwefelverbindungen 4 -es ist überwiegend ein Oxid und seine entsprechenden Salze und eine Säure. Alle von ihnen sind ziemlich übliche Verbindungen, die in der Industrie einen gewissen Wert haben. Sie können auch als Oxidationsmittel wirken, haben aber häufiger reduzierende Eigenschaften.

Die Formeln für Schwefelverbindungen mit der Oxidationsstufe +4 lauten wie folgt:

• Oxid - Schwefeldioxid SO₂;
• Säure - schweflige H₂SO₃;
• Salze haben die allgemeine Formel Me_x(SO₃)_y.

Eines der häufigsten ist Schwefeldioxid oder Anhydrid. Es ist eine farblose Substanz mit dem Geruch eines abgebrannten Streichholzes. Während Vulkanausbrüchen in großen Haufen gebildet, ist es in diesem Moment leicht am Geruch zu erkennen.

Löst sich in Wasser unter Bildung von leicht zerfallender Säure - schwefelh altig. Es verhält sich wie ein typisches Säureoxid, bildet Salze, die SO₃2- ^{als Sulfit-Ion enth alten. Dieses Anhydrid ist das Hauptgas, das die Verschmutzung der umgebenden Atmosphäre beeinflusst. Das verursacht sauren Regen. In der Industrie wird es zur Sulfatherstellung verwendet.}

Verbindungen, in denen Schwefel eine Oxidationsstufe von +6 hat

Dazu gehören vor allem Schwefelsäureanhydrid und Schwefelsäure mit ihren Salzen:

• Sulfate;
• Hydrosulfate.

Da das Schwefelatom in ihnen den höchsten Oxidationsgrad aufweist, sind die Eigenschaften dieser Verbindungen durchaus verständlich. Sie sind starke Oxidationsmittel.

Schwefeloxid (VI) - Schwefelsäureanhydrid - ist einflüchtige farblose Flüssigkeit. Ein charakteristisches Merkmal ist ein starkes Feuchtigkeitsaufnahmevermögen. Raucht im Freien. In Wasser gelöst ergibt es eine der stärksten Mineralsäuren - Schwefelsäure. Seine konzentrierte Lösung ist eine schwere ölige, leicht gelbliche Flüssigkeit. Wenn das Anhydrid in Schwefelsäure gelöst wird, erhält man eine spezielle Verbindung namens Oleum. Es wird industriell zur Herstellung von Säure verwendet.

Unter den Salzen - Sulfaten - Verbindungen wie:

• Gips CaSO₄ 2H₂O;
• Baryt BaSO₄;
• mirabilite;
• Bleisulfat und andere.

Sie werden im Bauwesen, in der chemischen Synthese, in der Medizin, bei der Herstellung von optischen Instrumenten und Gläsern und sogar in der Lebensmittelindustrie verwendet.

Hydrosulfate sind in der Metallurgie weit verbreitet, wo sie als Flussmittel verwendet werden. Und sie helfen auch, viele komplexe Oxide in lösliche Sulfatformen umzuwandeln, die in den entsprechenden Industrien verwendet werden.

Das Studium des Schwefels im Schulchemiekurs

Wann lernen Schüler am besten, was Schwefel ist, welche Eigenschaften er hat und was eine Schwefelverbindung ist? Die 9. Klasse ist die beste Zeit. Das ist nicht der Anfang, wenn für Kinder alles neu und unverständlich ist. Dies ist der Mittelweg im Studium der Chemiewissenschaften, wenn die zuvor gelegten Grundlagen dazu beitragen, das Thema vollständig zu verstehen. Daher ist die zweite Hälfte des Abschlussjahres für die Behandlung dieser Themen vorgesehen. Klasse. Gleichzeitig ist das ganze Thema in mehrere Blöcke gegliedert, in denen es eine eigene Lektion "Schwefelverbindungen. Klasse 9" gibt.

Das liegt an ihrer Fülle. Auch die Frage der industriellen Herstellung von Schwefelsäure wird gesondert betrachtet. Im Allgemeinen sind für dieses Thema durchschnittlich 3 Stunden vorgesehen.

Aber organische Schwefelverbindungen werden nur in der 10. Klasse zum Studium herausgenommen, wenn organische Themen berücksichtigt werden. Sie sind auch in Biologie in der High School betroffen. Schließlich ist Schwefel Teil solcher organischer Moleküle wie:

• Thioalkohole (Thiole);
• Proteine (Tertiärstruktur, an der sich Disulfidbrücken bilden);
• Thioaldehyde;
• Thiophenole;
• Thioether;
• Sulfonsäuren;
• Sulfoxide und andere.

Sie werden als spezielle Gruppe von Organoschwefelverbindungen klassifiziert. Sie sind nicht nur in biologischen Prozessen von Lebewesen wichtig, sondern auch in der Industrie. Beispielsweise sind Sulfonsäuren die Grundlage vieler Medikamente (Aspirin, Sulfanilamid oder Streptozide).

Darüber hinaus ist Schwefel ein konstanter Bestandteil von Verbindungen wie einigen:

• Aminosäuren;
• Enzyme;
• Vitamine;
• Hormone.