Väävliühendid. Väävli oksüdatsiooniastmed ühendites. Väävliühendite valemid

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 05:24

Kalkogeenide alarühma kuulub väävel – see on teine element, mis võib moodustada suure hulga maagimaardlaid. Sulfaadid, sulfiidid, oksiidid ja muud väävliühendid on väga lai alt levinud, olulised tööstuses ja looduses. Seetõttu käsitleme selles artiklis, mis need on, mis on väävel ise, selle lihtne aine.

Väävel ja selle omadused

Sellel elemendil on perioodilises tabelis järgmine asukoht.

1. Kuues rühm, põhialarühm.
2. Kolmas väike periood.
3. Aatommass – 32, 064.
4. Järjearv - 16, sama palju prootoneid ja elektrone, neutroneid samuti 16.
5. Viitab mittemetallist elementidele.
6. Valemites loetakse seda kui "es", elemendi sulfur nimetust, ladina keeles sulfur.

Looduses on neli stabiilset isotoopi massinumbritega 32, 33, 34 ja 36. See element on looduses esinemissageduselt kuuendal kohal. Viitab biogeensetele elementidele, kuna see on osa olulisest orgaanilisest ainestmolekulid.

Aatomi elektrooniline struktuur

Väävliühendite mitmekesisus on tingitud aatomi elektronstruktuuri iseärasustest. Seda väljendatakse järgmise konfiguratsioonivalemiga: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

Antud järjekord kajastab ainult elemendi statsionaarset olekut. Samas on teada, et kui aatomile anda lisaenergiat, siis saab elektronide alamtasanditel 3p ja 3s depareerida, millele järgneb veel üks üleminek 3d-le, mis jääb vabaks. Selle tulemusena ei muutu mitte ainult aatomi valents, vaid ka kõik võimalikud oksüdatsiooniastmed. Nende arv kasvab märkimisväärselt, nagu ka mitmesuguste väävlit sisaldavate ainete arv.

Väävli oksüdatsiooniastmed ühendites

Sellel indikaatoril on mitu peamist varianti. Väävli puhul on see:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

Neist S⁺² on kõige haruldasem, ülejäänud on kõikjal laiali. Kogu aine keemiline aktiivsus ja oksüdatsioonivõime sõltuvad ühendites sisalduva väävli oksüdatsiooniastmest. Nii on näiteks -2-ga ühendid sulfiidid. Nendes on element, mida me käsitleme, tüüpiline oksüdeerija.

Mida kõrgem on ühendi oksüdatsiooniastme väärtus, seda tugevam on aine oksüdatsioonivõime. Seda on lihtne kontrollida, kui meenutada kahte peamist hapet, mida väävel moodustab:

• H₂SO₃ - väävlirikas;
• H₂SO₄ - väävelhape.

See on teadaviimane on palju stabiilsem, tugevam ühend, millel on kõrge kontsentratsiooniga väga tugev oksüdatsioonivõime.

Lihtne aine

Lihtsa ainena on väävel ühtlase korrapärase pikliku kujuga kaunid kollased kristallid. Kuigi see on ainult üks selle vormidest, kuna sellel ainel on kaks peamist allotroopset modifikatsiooni. Esimene, monokliiniline või rombiline, on kollane kristalne keha, mis ei lahustu vees, vaid ainult orgaanilistes lahustites. Erineb hapruse ja krooni kujul esitatud struktuuri kauni vormi poolest. Sulamistemperatuur – umbes 110⁰C.

Kui te ei jäta sellise modifikatsiooni kuumutamisel vahepealset hetke kasutamata, saate õigeaegselt tuvastada teise oleku - plastilise väävli. See on kummine pruun viskoosne lahus, mis edasisel kuumutamisel või kiirel jahutamisel muutub taas rombikujuliseks.

Kui me räägime keemiliselt puhtast väävlist, mis saadakse korduval filtreerimisel, siis see on erekollane väikesed kristallid, haprad ja vees täielikult lahustumatud. Võimalik süttida kokkupuutel õhus oleva niiskuse ja hapnikuga. Erineb üsna kõrge keemilise aktiivsuse poolest.

Looduses viibimine

Looduses leidub looduslikke maardlaid, millest ekstraheeritakse väävliühendid ja väävel ise lihtsa ainena. Lisaks tasisaldab:

• mineraalides, maakides ja kivimites;
• loomade, taimede ja inimeste kehas, kuna see on osa paljudest orgaanilistest molekulidest;
• maagaasis, naftas ja kivisöes;
• põlevkivis ja looduslikes vetes.

Mõned väävlirikkaimad mineraalid võib nimetada:

• kinnaver;
• püriit;
• sfaleriit;
• antimoniit;
• galena ja teised.

Suurem osa täna toodetud väävlist läheb sulfaatide tootmiseks. Teist osa kasutatakse meditsiinilistel eesmärkidel, põllumajanduses, tööstuslikes protsessides ainete tootmiseks.

Füüsikalised omadused

Neid saab kirjeldada mitme punktiga.

1. Vees lahustumatu, süsinikdisulfiidis või tärpentiinis lahustuv.
2. Pikaajalise hõõrdumise korral koguneb negatiivne laeng.
3. Sulamistemperatuur on 110 ⁰C.
4. Keemistemperatuur 190 ⁰C.
5. Kui see jõuab 300-ni ⁰C muutub vedelaks, kergesti liikuvaks.
6. Puhas aine võib süttida isesüttivad omadused on väga head.
7. Iseenesest ei ole sellel praktiliselt mingit lõhna, kuid vesinikväävliühendid eraldavad teravat mädamunade lõhna. Nagu ka mõned gaasilised binaarsed esindajad.

Kõnealuse aine füüsikalised omadused on inimestele teada antiikajast saadik. Väävel sai oma nime selle süttivuse tõttu. Sõdades kasutati lämmatavaid ja mürgiseid aure, mis tekivad selle ühendi põlemisel, nagurelvad vaenlaste vastu. Lisaks on väävlit sisaldavad happed alati olnud suure tööstusliku tähtsusega.

Keemilised omadused

Teema: "Väävel ja selle ühendid" kooli keemiakursuses ei võta mitte ühte, vaid mitut tundi. Lõppude lõpuks on neid palju. See on tingitud selle aine keemilisest aktiivsusest. Sellel võib olla nii oksüdeerivaid omadusi tugevamate redutseerivate ainetega (metallid, boor ja teised) kui ka redutseerivaid omadusi enamiku mittemetallide puhul.

Samas, hoolimata sellisest tegevusest, toimub tavatingimustes ainult koostoime fluoriga. Kõik teised nõuavad kütmist. On mitmeid ainete kategooriaid, millega väävel võib interakteeruda:

• metallid;
• mittemetallid;
• leelis;
• tugevad oksüdeerivad happed – väävel- ja lämmastikhape.

Väävliühendid: sordid

Nende mitmekesisus on seletatav põhielemendi – väävli – oksüdatsiooniastme ebavõrdse väärtusega. Seega saame selle põhjal eristada mitut peamist tüüpi aineid:

• ühendid oksüdatsiooniastmega -2;
• +4;
• +6.

Kui arvestame klasse, mitte valentsiindeksit, siis moodustab see element selliseid molekule nagu:

• happed;
• oksiidid;
• vesinikväävliühendid;
• sool;
• binaarsed ühendid mittemetallidega (süsinikdisulfiid, kloriidid);
• orgaaniline aine.

Nüüd vaatame peamisi ja toome näiteid.

Ained, mille oksüdatsiooniaste on -2

Väävliühendid 2 on selle konformatsioonid metallidega, samuti:

• süsinik;
• vesinik;
• fosfor;
• räni;
• arseen;
• boor.

Nendel juhtudel toimib see oksüdeeriva ainena, kuna kõik loetletud elemendid on elektropositiivsemad. Vaatame mõnda olulisemat.

1. Süsinikdisulfiid – CS₂. Läbipaistev vedelik iseloomuliku meeldiva eetri aroomiga. See on mürgine, tule- ja plahvatusohtlik. Seda kasutatakse enamiku õlide, rasvade, mittemetallide, hõbenitraadi, vaikude ja kummide lahustina. Samuti on see oluline osa kunstliku siidi – viskoosi – tootmisel. Tööstuses sünteesitakse seda suurtes kogustes.
2. Vesiniksulfiid või vesiniksulfiid – H₂S. Magusa maitsega värvitu gaas. Lõhn on terav, äärmiselt ebameeldiv, meenutab mädamuna. Mürgine, surub hingamiskeskust alla, kuna seob vaseioone. Seetõttu tekib nende mürgitamisel lämbumine ja surm. Laialdaselt kasutatav meditsiinis, orgaanilises sünteesis, väävelhappe tootmises ja energiasäästliku toorainena.
3. Metallsulfiide kasutatakse laialdaselt meditsiinis, sulfaatide tootmisel, värvide tootmisel, fosfori valmistamisel ja mujal. Üldvalem on Me_xS_y.

Ühendid oksüdatsiooniastmega +4

Väävliühendid 4 -see on valdav alt oksiid ja sellele vastavad soolad ning hape. Kõik need on üsna levinud ühendid, millel on tööstuses teatud väärtus. Need võivad toimida ka oksüdeerivate ainetena, kuid sagedamini on neil redutseerivad omadused.

Väävliühendite valemid oksüdatsiooniastmega +4 on järgmised:

• oksiid – vääveldioksiid SO₂;
• hape – väävel H₂SO₃;
• sooladel on üldvalem Me_x(SO₃)_y.

Üks levinumaid on vääveldioksiid ehk anhüdriid. See on värvitu aine, millel on põlenud tiku lõhn. Vulkaanipursete ajal moodustunud suurte kobaratena on seda praegu lihtne lõhna järgi tuvastada.

Lahustub vees, moodustub kergesti lagunev hape – väävel. See käitub nagu tüüpiline happeoksiid, moodustab sooli, mis sisaldavad SO₃^2- sulfitioonina. See anhüdriid on peamine gaas, mis mõjutab ümbritseva atmosfääri saastumist. See põhjustabki happevihmasid. Tööstuses kasutatakse seda sulfaatide tootmisel.

Ühendid, milles väävli oksüdatsiooniaste on +6

Nende hulka kuuluvad esiteks väävelanhüdriid ja väävelhape koos nende sooladega:

• sulfaadid;
• hüdrosulfaadid.

Kuna neis sisalduv väävliaatom on kõrgeimas oksüdatsiooniastmes, on nende ühendite omadused üsna arusaadavad. Need on tugevad oksüdeerijad.

Vääveloksiid (VI) – väävelanhüdriid – onlenduv värvitu vedelik. Iseloomulik omadus on tugev niiskusimamisvõime. Suitsetab õues. Vees lahustatuna annab see ühe tugevaima mineraalhappe – väävelhappe. Selle kontsentreeritud lahus on raske õline kergelt kollakas vedelik. Kui anhüdriid lahustatakse väävelhappes, saadakse spetsiaalne ühend, mida nimetatakse oleumiks. Seda kasutatakse tööstuslikult happe tootmisel.

Soolade hulgas – sulfaadid – sellised ühendid nagu:

• kips CaSO₄ 2H₂O;
• barite BaSO₄;
• mirabilite;
• pliisulfaat ja teised.

Neid kasutatakse ehituses, keemilises sünteesis, meditsiinis, optiliste instrumentide ja klaaside valmistamisel ning isegi toiduainetööstuses.

Hüdrosulfaate kasutatakse laialdaselt metallurgias, kus neid kasutatakse räbustina. Samuti aitavad need muuta paljusid keerulisi oksiide lahustuvateks sulfaadivormideks, mida kasutatakse vastavates tööstusharudes.

Väävli uurimine kooli keemiakursusel

Millal on õpilastel parim aeg õppida tundma, mis on väävel, millised on selle omadused ja mis on väävliühend? 9. klass on parim periood. See pole päris algus, kui laste jaoks on kõik uus ja arusaamatu. See on kesktee keemiateaduse uurimisel, kui varem rajatud alused aitavad teemat täielikult mõista. Seetõttu on nende küsimuste läbimõtlemiseks ette nähtud lõpuaasta teine pool.klass. Samas on kogu teema jagatud mitmeks plokiks, milles on eraldi tund "Väävliühendid. 9. klass".

Selle põhjuseks on nende arvukus. Eraldi käsitletakse ka väävelhappe tööstusliku tootmise küsimust. Üldiselt on selle teema jaoks ette nähtud keskmiselt 3 tundi.

Aga orgaanilised väävliühendid võetakse õppetööks välja alles 10. klassis, kui mõeldakse orgaanilisele küsimusele. Neid mõjutab ka bioloogia keskkoolis. Lõppude lõpuks on väävel osa sellistest orgaanilistest molekulidest nagu:

• tioalkoholid (tioolid);
• valgud (tertsiaarne struktuur, millele tekivad disulfiidsillad);
• tioaldehüüdid;
• tiofenoolid;
• tioeetrid;
• sulfoonhapped;
• sulfoksiidid ja teised.

Need on klassifitseeritud väävelorgaaniliste ühendite erirühma. Need on olulised mitte ainult elusolendite bioloogilistes protsessides, vaid ka tööstuses. Näiteks sulfoonhapped on paljude ravimite (aspiriin, sulfanilamiid või streptotsiid) aluseks.

Lisaks on väävel selliste ühendite pidev komponent nagu mõned:

• aminohapped;
• ensüümid;
• vitamiinid;
• hormoonid.