Schwefel (lat. Sulfur) ist ein nichtmetallisches Element. Das chemische Symbol ist S, die Seriennummer im Periodensystem ist 16. Die Wertigkeit von Schwefel wurde bereits vor dem Studium der Struktur des Atoms festgestellt. Sein Wert wurde auf der Grundlage der Eigenschaft bestimmt, eine bestimmte Anzahl anderer Atome oder Gruppen zu ersetzen, anzuziehen oder anzuheften. Später fanden Forscher heraus, welche Rolle negativ geladene Teilchen (Elektronen) bei der Bildung einer chemischen Bindung spielen.
Valenz von Schwefel: Welche Eigenschaften von Atomen beeinflussen seinen Wert?
In Bezug auf die Verbreitung auf der Erde steht ein chemisches Element an 16. Stelle. Es kommt als hellgelbe Kristalle oder Pulver in Gesteinen in der Nähe aktiver und erloschener Vulkane vor. Die bekanntesten Naturstoffe sind Sulfide und Sulfate.
Element- und Stoffeigenschaften:
- Starkes Nichtmetall.
- In Bezug auf die Elektronegativität (EO) oder die Fähigkeit, Elektronen anzuziehen, ist Schwefel nach Fluor, Sauerstoff, Stickstoff, Chlor und Brom an zweiter Stelle.
- Interagiert mit Metallen und Nichtmetallen, einfachen und komplexen Substanzen.
Unterschiede in den Eigenschaften hängen von der Struktur und dem Zustand des Atoms ab, der Unterschied in den Werten von EO. Lassen Sie uns herausfinden, welche Wertigkeit Schwefel in Verbindungen haben kann. Ihr chemisches Verh alten hängt von der Struktur der Energiehüllen, der Anzahl und Anordnung der Außenelektronen im Atom ab.
Warum variiert die Wertigkeit?
Stabil sind die natürlichen Schwefelisotope mit den Massenzahlen 32 (am häufigsten), 33, 34 und 36. Ein Atom jedes dieser Nuklide enthält 16 positiv geladene Protonen. Im Weltraum in der Nähe des Kerns bewegen sich 16 Elektronen mit großer Geschwindigkeit. Sie sind unendlich klein, negativ geladen. Weniger vom Kern angezogen (mehr frei) 6 äußere Teilchen. Mehrere oder alle von ihnen sind an der Bildung verschiedener Arten chemischer Bindungen beteiligt. Nach modernen Konzepten wird die Wertigkeit von Schwefel durch die Anzahl der erzeugten gemeinsamen (bindenden) Elektronenpaare bestimmt. Üblicherweise werden in Zeichnungen und Diagrammen die an diesem Prozess beteiligten äußeren Partikel als Punkte um das chemische Zeichen herum dargestellt.
Wie hängt die Wertigkeit von der Struktur eines Atoms ab?
Anhand eines Energiediagramms können Sie die Struktur der Ebenen und Unterebenen (s, p, d) darstellen, von denen die Schwefelwertigkeitsformel abhängt. Zwei unterschiedlich gerichtete Pfeile symbolisieren gepaarte, eins ungepaarte Elektronen. Der äußere Raum des Schwefelatoms wird durch Orbitale von 6 Teilchen gebildet, und 8 sind für die Stabilität gemäß der Oktettregel erforderlich. Die Konfiguration der Valenzschale wird durch die Formel 3s23p4 wiedergegeben. Elektronen der unfertigen Schichthaben einen großen Energievorrat, der einen instabilen Zustand des gesamten Atoms verursacht. Um Stabilität zu erreichen, benötigt das Schwefelatom zwei zusätzliche negative Spezies. Sie können durch Bildung kovalenter Bindungen mit anderen Elementen oder durch Aufnahme von zwei freien Elektronen erh alten werden. In diesem Fall weist Schwefel die Wertigkeit II (–) auf. Den gleichen Wert erhält man mit der Formel: 8 - 6=2, wobei 6 die Nummer der Gruppe ist, in der sich das Element befindet.
Wo findet man Verbindungen, in denen der Schwefel die Wertigkeit II (–) hat?
Ein Element zieht Elektronen von Atomen mit einem niedrigeren Elektronegativitätswert auf der Polling-Skala an oder entfernt sie vollständig. Valenz II (-) manifestiert sich in Sulfiden von Metallen und Nichtmetallen. Eine umfangreiche Gruppe solcher Verbindungen findet sich in der Zusammensetzung von Gesteinen und Mineralien von großer praktischer Bedeutung. Dazu gehören Pyrit (FeS), Sphalerit (ZnS), Bleiglanz (PbS) und andere Substanzen. Eisensulfidkristalle haben eine schöne gelblich-braune Farbe und Glanz. Das Mineral Pyrit wird oft als „Katzengold“bezeichnet. Um aus Erzen Metalle zu gewinnen, werden diese geröstet oder reduziert. Schwefelwasserstoff H2S hat die gleiche elektronische Struktur wie Wasser. Herkunft von H2S:
- wird freigesetzt, wenn Proteine verrotten (z. B. ein Hühnerei);
- ausbricht mit vulkanischen Gasen;
- akkumuliert in natürlichen Gewässern, Öl;
- zeichnet sich durch Hohlräume in der Erdkruste aus.
Warum lautet die Formel für vierwertiges Schwefeloxid SO2?
Die Formel für Dioxid zeigt, dass ein Schwefelatom in einem Molekül an zwei Sauerstoffatome gebunden ist, die jeweils 2 Elektronen für ein Oktett benötigen. Die resultierende Bindung ist von Natur aus kovalent polar (der EO von Sauerstoff ist größer). Die Wertigkeit von Schwefel in dieser Verbindung ist IV (+), da die 4 Elektronen des Schwefelatoms zu zwei Sauerstoffatomen verschoben sind. Die Formel kann wie folgt geschrieben werden: S2O4, muss aber gemäß den Regeln um 2 reduziert werden. Kohlendioxid bildet, wenn es in Wasser gelöst wird, Ionen schwacher schwefliger Säure. Seine Salze – Sulfite – sind starke Reduktionsmittel. SO2-Gas dient als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Schwefelsäure.
In welchen Stoffen hat Schwefel seine höchste Wertigkeit?
Oxid SO3 oder S2O6 ist eine farblose Flüssigkeit, die bei Temperaturen unter 17°C aushärtet. In der SO3-Verbindung ist die Wertigkeit von Sauerstoff II (–) und Schwefel ist VI (+). Das höhere Oxid löst sich in Wasser und bildet eine starke zweibasige Schwefelsäure. Für eine große Rolle in den Produktionsprozessen wurde die Substanz als "Brot der chemischen Industrie" bezeichnet. Eine wichtige Rolle in der Wirtschaft und Medizin gehört sauren Salzen - Sulfaten. Verwendet werden Calciumhydrat (Gips), Natrium (Glaubersalz), Magnesium (Bittersalz oder Bittersalz).
1, 2, 3, 4, 6 externe Elektronen können an der Bildung verschiedener Arten von chemischen Bindungen teilnehmen. Nennen wir die möglichen Valenzen von Schwefel, da es seltene und instabile Verbindungen gibt: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Das Element erhält eine zweite positive Wertigkeit inSO-Monoxid. Die häufigsten Werte II (–), IV (+), VI (+) weist Schwefel als Teil einer Stoffgruppe von industrieller, landwirtschaftlicher und medizinischer Bedeutung auf. Seine Verbindungen werden zur Herstellung von Feuerwerkskörpern verwendet.
Die Abscheidung von Abgasen bleibt ein großes Problem, darunter die für Mensch und Umwelt schädlichen Schwefeloxide IV (+), VI (+) und Schwefelwasserstoff. Es wurden Technologien entwickelt, um diese gasförmigen Abfälle zu verarbeiten und daraus Schwefelsäure und Sulfate zu gewinnen. Zu diesem Zweck werden Chemiebetriebe neben Hüttenwerken oder im selben Gebiet errichtet. Dadurch wird die Schadstoffmenge reduziert, es gibt weniger „Schwefelsäure-Regen“.
