Соединение металла с серой
Обновлено: 15.05.2024
Сульфи́ды (от лат. sulphur — сера) — класс химических соединений, представляющих собой соединения металлов (а также ряда неметаллов В, Si, Р, As) с серой (S), где она имеет степень окисления −2. Могут рассматриваться как соли сероводородной кислоты H2S. Свойства сульфидов сильно зависят от металлов, входящих в их состав.
Содержание
Получение
Сульфиды получают различными методами:
Сульфиды в природе
В природных условиях сера встречается в двух валентных состояниях аниона S2, образующего сульфиды S 2− , и катиона S 6+ , который входит в сульфатный радикал SO4. Вследствие этого миграция серы в земной коре определяется степенью её окисленности: восстановительная среда способствует образованию сульфидных минералов, окислительные условия — возникновению сульфатных минералов. Нейтральные атомы самородной серы представляют переходное звено между двумя типами соединений, зависящими от степени окисления или восстановления.
Применение
Природные сульфиды служат сырьем для получения соответствующих металлов, а также серной кислоты. Сульфиды находят применение как полупроводниковые материалы (CuS, CdS, PbS, Ga2S3, In2S3, GeS2 и др.), как люминофоры (ZnS, CaS, SrS), в органической химии, в медицине, для производства красок (литопон), в сельском хозяйстве и др.
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Сульфиды" в других словарях:
СУЛЬФИДЫ — соединения серы с металлами и некоторыми неметаллами. Сульфиды металлов соли сероводородной кислоты Н2S: средние (напр., Na2S) и кислые, или гидросульфиды (NaHS). Обжигом природных сульфидов получают цветные металлы и SO2. Сульфиды люминофоры и… … Большой Энциклопедический словарь
СУЛЬФИДЫ — (ново лат., от лат. sulfur сера). Соединения какого нибудь тела с серою, соответствующие окисям или кислотам. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СУЛЬФИДЫ новолатинск., от лат. sulfur, сера. Соединение… … Словарь иностранных слов русского языка
СУЛЬФИДЫ — 1. Природные сернистые соединения металлов и некоторых неметаллов. В хим. отношении рассматриваются как соли сероводородной кислоты H2S. Ряд элементов образует с серой полисульфиды, являющиеся солями полисернистой кислоты H2Sx. Главнейшие… … Геологическая энциклопедия
Сульфиды — – соединения серы с металлами и некоторыми неметаллами; сульфиды металлов соли сероводородной кислоты H2S. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ и м. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
СУЛЬФИДЫ — СУЛЬФИДЫ, ов, ед. сульфид, а, муж. (спец.). Химические соединения серы с металлами и нек рыми неметаллами. Органические с. Природные с. | прил. сульфидный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Сульфиды — Сульфиды, R2S (R ароматический радикал), легче всего получаются приприбавлении по каплям раствора диазосолей к нагретому до 60 70 … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
СУЛЬФИДЫ — (1) в неорганической химии такие соединения элементов с серой, в которых атомы серы имеют степень окисления, равную 2. В хим. отношении рассматриваются как соли слабой сероводородной кислоты (водный раствор H2S). Многие С. являются природными… … Большая политехническая энциклопедия
сульфиды — ов; мн. (ед. сульфид, а; м.). [от лат. sulphur сера] Хим. Соединения серы с металлами и некоторыми неметаллами. С. титана. Органические с. Природные с. (класс минералов). ◁ Сульфидный, ая, ое. С ые смеси. С ые руды. * * * сульфиды соединения серы … Энциклопедический словарь
Соединения серы
Сероводород H2S – это бинарное летучее водородное соединение соединение с серой. H2S — бесцветный ядовитый газ, с неприятным удушливым запахом тухлых яиц. При концентрации > 3 г/м 3 вызывает смертельное отравление.
Сероводород тяжелее воздуха и легко конденсируется в бесцветную жидкость. Растворимость в воде H2S при обычной температуре составляет 2,5.
В твердом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решетку.
Геометрическая форма молекулы сероводорода представляет собой сцепленные между собой атомы H-S-H с валентным углом 92,1 о .
Качественная реакция для обнаружения сероводорода
Для обнаружения анионов S 2- и сероводорода используют реакцию газообразного H2S с Pb(NO3)2:
Влажная бумага, смоченная в растворе Pb(NO3)2 чернеет в присутствии H2S из-за получения черного осадка PbS.
Химические свойства серы
H2S является сильным восстановителем
При взаимодействии H2S с окислителями образуются различные вещества — S, SО2, H2SO4
- Взаимодействие с кислотами-окислителями:
- Взаимодействие со сложными окислителями:
- Сероводородная кислота H2S двухосновная кислота и диссоциирует по двум ступеням:
1-я ступень: H2S → Н + + HS —
2-я ступень: HS — → Н + + S 2-
H2S очень слабая кислота, несмотря на это имеет характерные для кислот химические свойства. Взаимодействует:
- с малоактивными металлами (Аg, Си, Нg) при совместном присутствии окислителей:
- с некоторыми солями сильных кислот, если образующийся сульфид металла нерастворим в воде и в сильных кислотах:
Реакция с нитратом свинца в растворе – это качественная реакция на сероводород и сульфид-ионы.
Сульфиды
Получение сульфидов
- Непосредственно из простых веществ:
S + Fe → FeS
- Восстановление сульфатов при прокаливании с углем:
Физические свойства сульфидов
Сульфиды – это бинарные соединения серы с элементами с меньшей электроотрицательностью, в том числе с некоторыми неметаллами (С, Si, Р, As и др.).
По растворимости в воде и кислотах сульфиды классифицируют на:
- растворимые в воде — сульфиды щелочных металлов и аммония;
- нерастворимые в воде, но растворимые в минеральных кислотах — сульфиды металлов, расположенных до железа в ряду активности (белые и цветные сульфиды ZnS, MnS, FeS, CdS);
- нерастворимые ни в воде, ни в минеральных кислотах — черные сульфиды (CuS, HgS, PbS, Ag2S, NiS, CoS)
- гидролизуемые водой — сульфиды трехвалентных металлов (алюминия и хрома (III))
По цвету сульфиды можно разделить на:
Химические свойства сульфидов
Обратимый гидролиз сульфидов
- Хорошо растворимыми в воде являются сульфиды щелочных металлов и аммония, но в водных растворах они в значительной степени подвергаются гидролизу. Реакция среды — сильнощелочная:
S 2- + H2O → HS — + ОН —
- Сульфиды щелочно-земельных металлов и Mg, при взаимодействии с водой подвергаются полному гидролизу и переходят в растворимые кислые соли — гидросульфиды:
При нагревании растворов сульфидов гидролиз протекает и по 2-й ступени:
Необратимый гидролиз сульфидов
- Сульфиды некоторых металлов (Cr2S3, Fe2S3, Al2S3) подвергаются необратимому гидролизу, полностью разлагаясь в водных растворах:
Нерастворимые сульфиды гидролизу не подвергаются
NiS + HСl ≠
- Некоторые из сульфидов растворяются в сильных кислотах:
- Сульфиды Ag2S, HgS, Hg2S, PbS, CuS не pacтворяются не только в воде, но и во многих кислотах.
- Сульфиды обладают восстановительными свойствами и вступают в реакции с окислителями:
- Окислительный обжиг сульфидов является важной стадией переработки сульфидного сырья в различных производствах
Взаимодействия сульфидов с растворимыми солями свинца, серебра, меди являются качественными на ион S 2− :
Оксид серы (IV), диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид (SO2)
Способы получения сернистого газа
- Окисление серы, сероводорода и сульфидов кислородом воздуха:
- Действие высокой температуры на сульфиты (термическое разложение):
- Действие сильных кислот на сульфиты:
- Взаимодействие концентрированной H2SO4 с восстановителями, например с неактивными металлами:
Физические свойства сернистого газа
При обычной температуре SO2 — газ с резким запахом без цвета. В воде растворим хорошо — при 20°С в 1 л воды растворяется 40 л SO2.
Химические свойства сернистого газа
SO2 – типичный кислотный оксид. За счет того, что сера находится в промежуточной степени окисления (+4) SO2 может проявлять свойства как окислителя так и восстановителя.
- При растворении в воде SO2 частично соединяется с молекулами воды с образованием слабой сернистой кислоты.
- Как кислотный оксид, SO2 вступает в реакции с щелочами и оксидами щелочных и щелочноземельных металлов:
- При взаимодействии с окислителями SO2проявляет восстановительные свойства. При этом степень окисления серы повышается:
Обесцвечивание раствора перманганата калия KMnO4 является качественной реакцией для обнаружения сернистого газа и сульфит-иона
- SO2 проявляет окислительные свойства при взаимодействии с сильными восстановителями, восстанавливаясь чаще всего до свободной серы:
Оксид серы (VI), триоксид серы, серный ангидрид (SO3)
Способы получения серного ангидрида
- SO3 можно получить из SO2путем каталитического окисления последнего кислородом:
- Разложением сульфата железа (III):
Физические свойства серного ангидрида
При обычных условиях SO3 представляет собой бесцветную жидкость с характерным резким запахом. На воздухе SO3 «дымит» и сильно поглощает влагу.
SO3 – тяжелее воздуха, хорошо растворим в воде.
Химические свойства серного ангидрида
Оксид серы (VI) – это кислотный оксид.
- Хорошо поглощает влагу и реагирует с водой образуя серную кислоту:
- Как кислотный оксид, SO3взаимодействует с щелочами и основными оксидами, образуются средние или кислые соли:
SO3 + MgO → MgSO4 (при сплавлении):
SO3 + ZnO = ZnSO4
- SO3проявляет сильные окислительные свойства, так как сера в находится в максимальной степени окисления (+6).
Вступает в реакции с восстановителями:
- При растворении в концентрированной серной кислоте образует олеум (раствор SO3 в H2SO4).
Сернистая кислота (H2SO3)
Способы получения сернистой кислоты
При растворении в воде SO2 образует слабую сернистую кислоту, которая сразу частично разлагается:
Физические свойства сернистой кислоты
Сернистая кислота H2SO3 – двухосновная кислородсодержащая кислота. При обычных условиях неустойчива.
Валентность серы в сернистой кислоте равна IV, а степень окисления +4.
Химические свойства сернистой кислоты
Общие свойства кислот
- Сернистая кислота – слабая кислота, диссоциирует в две стадии. Образует два типа солей:
- кислые – гидросульфиты
Соли сернистой кислоты, сульфиты и гидросульфиты
Способы получения сульфитов
Соли сернистой кислоты получаются при взаимодействии SO2 с щелочами и оксидами щелочных и щелочноземельных металлов:
Физические свойства сульфитов
Сульфиты щелочных металлов и аммония растворимы в воде, сульфиты остальных металлов — нерастворимы или не существуют.
Гидросульфиты металлов хорошо растворимы в Н2O, а некоторые из них, такие как Ca(HSO3)2 существуют только в растворе.
Химические свойства сульфитов
Cернистая кислота – двухосновная, образует нормальные (средние) соли — сульфиты Mex(SO3)y и кислые соли — гидросульфиты Me(HSO3)x.
- Водные растворы сульфитов подвергаются гидролизу. Реакция среды – щелочная(окрашивают лакмус в синий цвет):
Реакции, протекающие без изменения степени окисления:
- Нормальные сульфиты в водных растворах, при избытке SO2, переходят в гидросульфиты:
- Ионно-обменные реакции с другими солями, протекающие с образованием нерастворимых сульфитов:
Сульфиты, также как и SO2, могут быть как восстановителями, так и окислителями, т.к. атомы серы в анионах находятся в промежуточной степени окисления +4
- Окисление водных растворов сульфитов, и гидросульфитов до сульфатов:
- Твердые сульфиты при хранении на воздухе также медленно окисляются до сульфатов:
- При нагревании сухих сульфитов с активными восстановителями (С, Mg, Al, Zn) сульфиты превращаются в сульфиды:
- При нагревании сухих сульфитов до высоких температур сульфиты диспропорционируют, превращаются в смесь сульфатов и сульфидов:
Серная кислота (H2SO4)
Способы получения серной кислоты
В промышленности серную кислоту производят из серы, сульфидов металлов, сероводорода и др.
Наиболее часто серную кислоту получают из пирита FeS2.
Основные стадии получения серной кислоты включают:
1.Обжиг пирита в кислороде в печи для обжига с получением сернистого газа:
2. Очистка полученного сернистого газа от примесей в циклоне, электрофильтре.
3. Осушка сернистого газа в сушильной башне
4. Нагрев очищенного газа в теплообменнике.
5. Окисление сернистого газа в серный ангидрид в контактном аппарате:
6. Поглощение серного ангидрида серной кислотой в поглотительной башне – получение олеума.
Физические свойства, строение серной кислоты
При обычных условиях серная кислота – тяжелая бесцветная маслянистая жидкость, хорошо растворимая в воде. Максимальная плотность равна 1,84 г/мл
При растворении серной кислоты в воде выделяется большое количество теплоты. Поэтому, по правилам безопасности в лаборатории при приготовлении разбавленного раствора серной кислоты во избежание разбрызгивания необходимо наливать серную кислоту в воду тонкой струйкой по стеклянной палочке при постоянном перемешивании. Но не наоборот!
Валентность серы в серной кислоте равна VI.
Качественные реакции для обнаружения серной кислоты и сульфат ионов
Для обнаружения сульфат-ионов используют реакцию с растворимыми солями бария. В результате взаимодействия, образуется белый кристаллический осадок сульфата бария:
Химические свойства серной кислоты
Серная кислота — сильная двухосновная кислота, образует два типа солей: средние – сульфаты, кислые – гидросульфаты.
- Серная кислота практически полностью диссоциирует в разбавленном в растворе по первой ступени и достаточно по второй ступени:
Характерны все свойства кислот:
- Реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами, амфотерными гидроксидами и аммиаком:
- Вытесняетболее слабые кислоты из их солей в растворе (карбонаты, сульфиды и др.) и летучие кислоты из их солей (кроме солей HBr и HI):
- Концентрированная серная кислота реагирует с твердыми солями, например нитратом натрия, хлорида натрия.
Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, расположенными в ряду напряжения металлов до водорода. В результате реакции образуются соль и водород:
Концентрированная серная кислота — сильный окислитель. Реакция с металлами протекает без вытеснения водорода из кислоты. В зависимости от активности металла образуются различные продукты реакции:
- Активные металлы и цинк при обычной температуре с концентрированной серной кислотой образуют соль, сероводород (или серу) и воду:
- Металлы средней активности с концентрированной H2SO4 образуют соль, серу и воду:
- Такие металлы, как железо Fe, алюминий Al, хром Cr пассивируются концентрированной серной кислотой на холоде. При нагревании, при удалении оксидной пленки реакция возможна.
- Неактивные металлы восстанавливают концентрированную серную кислоту до сернистого газа:
- В реакциях с неметаллами концентрированная серная кислота также проявляет окислительные свойства:
- Концентрированная серная кислота широко используется в химических процессах как водоотнимающий агент, т.к. проявляет сильное водоотнимающее действие. В органической химии ее используют при получении спиртов, простых и сложных эфиров, альдегидов и т.д.
Соли серной кислоты, сульфаты, гидросульфаты
Способы получения солей серной кислоты
Сульфаты можно получить при взаимодействии серной кислоты с металлами, оксидами, гидроксидами (см. Химические свойства серной кислоты). А также при взаимодействии с другими солями, если продуктом реакции является нерастворимое соединение.
Физические свойства солей серной кислоты
Кристаллы разного цвета. Многие средние и кислые сульфаты растворимы в воде. Плохо растворяются или не растворяются в воде сульфаты многозарядных щёлочноземельных металлов (BaSO4, RaSO4), сульфаты лёгких щёлочноземельных металлов (CaSO4, SrSO4) и сульфат свинца.
Средние сульфаты щелочных металлов термически устойчивы. Кислые сульфаты щелочных металлов при нагревании разлагаются.
Многие средние сульфаты образуют устойчивые кристаллогидраты:
CuSO4 ∙ 5H2O − медный купорос
FeSO4 ∙ 7H2O − железный купорос
ZnSO4 ∙ 7H2O − цинковый купорос
KАl(SO4)2 x 12H2O – алюмокалиевые квасцы.
Химические свойства солей серной кислоты
Разложение сульфатов на различные классы соединений в зависимости от металла, входящего в состав соли.
Читайте также: