مركبات الكبريت. حالات أكسدة الكبريت في المركبات. صيغ مركب الكبريت

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 05:16

تشتمل المجموعة الفرعية للكالكوجينات على الكبريت - وهذا هو ثاني العناصر التي يمكن أن تشكل عددًا كبيرًا من رواسب الخام. الكبريتات والكبريتيدات والأكاسيد ومركبات الكبريت الأخرى منتشرة على نطاق واسع ومهمة في الصناعة والطبيعة. لذلك سننظر في هذه المقالة في ماهيتها ، ما هو الكبريت نفسه ، مادته البسيطة.

الكبريت وخصائصه

هذا العنصر له الموضع التالي في الجدول الدوري.

1. المجموعة السادسة المجموعة الفرعية الرئيسية
2. الفترة الصغيرة الثالثة.
3. الكتلة الذرية - 32 ، 064.
4. العدد الترتيبي - 16 ، نفس عدد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات أيضًا 16.
5. يشير إلى العناصر غير المعدنية.
6. في الصيغ يُقرأ كـ "es" ، اسم عنصر الكبريت ، الكبريت اللاتيني.

هناك أربعة نظائر مستقرة في الطبيعة بأعداد كتلتها 32 و 33 و 34 و 36. هذا العنصر هو السادس الأكثر وفرة في الطبيعة. يشير إلى العناصر الحيوية ، حيث أنه جزء من العناصر العضوية الهامةالجزيئات.

الهيكل الإلكتروني للذرة

تدين مركبات الكبريت بتنوعها لخصائص التركيب الإلكتروني للذرة. يتم التعبير عنها بواسطة صيغة التكوين التالية: 1s²2s²2p⁶3s 2^3p4.

يعكس الترتيب المحدد الحالة الثابتة للعنصر فقط. ومع ذلك ، فمن المعروف أنه إذا تم نقل طاقة إضافية إلى ذرة ، فيمكن عندئذٍ خفض مستوى الإلكترونات في المستويين الفرعيين 3p و 3s ، متبوعًا بانتقال آخر إلى 3d ، والذي يظل مجانيًا. نتيجة لذلك ، لا يتغير تكافؤ الذرة فحسب ، بل يتغير أيضًا جميع حالات الأكسدة الممكنة. عددهم يزداد بشكل ملحوظ وكذلك عدد المواد المختلفة بمشاركة الكبريت.

حالات أكسدة الكبريت في المركبات

هناك العديد من المتغيرات الرئيسية لهذا المؤشر. للكبريت:

• -2 ؛
• + 2 ؛
• + 4 ؛
• + 6.

من هؤلاء ، S^{+ 2}هو الأكثر ندرة ، والباقي منتشر في كل مكان. يعتمد النشاط الكيميائي والقدرة على التأكسد للمادة بأكملها على درجة أكسدة الكبريت في المركبات. لذلك ، على سبيل المثال ، المركبات التي تحتوي على -2 هي كبريتيدات. في نفوسهم ، العنصر الذي نفكر فيه هو عامل مؤكسد نموذجي.

كلما زادت قيمة حالة الأكسدة في المركب ، كلما كانت قدرة الأكسدة للمادة أكثر وضوحًا. من السهل التحقق من ذلك إذا استدعينا الحمضين الرئيسيين اللذين يشكلهما الكبريت:

• H₂SO₃- كبريتي ؛
• H₂SO₄- كبريتي.

ومن المعروف أنهذا الأخير مركب أكثر ثباتًا وقوة ، وله قدرة أكسدة قوية جدًا في التركيز العالي.

مادة بسيطة

كمادة بسيطة ، الكبريت عبارة عن بلورات صفراء جميلة ذات شكل مستطيل ومنتظم. على الرغم من أن هذا ليس سوى أحد أشكاله ، لأن هناك تعديلين رئيسيين لهذه المادة. الأول ، أحادي الميل أو المعيني ، هو جسم بلوري أصفر لا يمكن أن يذوب في الماء ، ولكن فقط في المذيبات العضوية. يختلف في الهشاشة والشكل الجميل للهيكل المقدم على شكل تاج. نقطة الانصهار - حوالي 110⁰C.

إذا لم تفوت اللحظة الوسيطة عند تسخين مثل هذا التعديل ، فيمكنك اكتشاف حالة أخرى في الوقت المناسب - كبريت البلاستيك. إنه محلول لزج بني مطاطي ، والذي يتحول مرة أخرى إلى شكل معيني عند مزيد من التسخين أو التبريد السريع.

إذا تحدثنا عن الكبريت النقي كيميائيًا الذي يتم الحصول عليه عن طريق الترشيح المتكرر ، فهو عبارة عن بلورات صغيرة صفراء لامعة وهشة وغير قابلة للذوبان تمامًا في الماء. قادرة على الاشتعال عند ملامستها للرطوبة والأكسجين في الهواء. تختلف في النشاط الكيميائي العالي نوعًا ما.

التواجد في الطبيعة

في الطبيعة ، توجد رواسب طبيعية يتم استخراج مركبات الكبريت منها والكبريت نفسه كمادة بسيطة. بالإضافة إلى ذلك ، هييحتوي على:

• في المعادن والخامات والصخور ؛
• في جسم الحيوانات والنباتات والبشر ، لأنها جزء من العديد من الجزيئات العضوية ؛
• في الغاز الطبيعي والنفط والفحم ؛
• في الصخر الزيتي والمياه الطبيعية.

يمكن تسمية بعض أغنى المعادن في الكبريت:

• سينابار ؛
• بيريت ؛
• سفاليرايت ؛
• أنتيمونيت ؛
• جالينا وغيرها.

يذهب معظم الكبريت المنتج اليوم إلى إنتاج الكبريتات. جزء آخر يستخدم للأغراض الطبية والزراعية والعمليات الصناعية لإنتاج المواد.

الخصائص الفيزيائية

يمكن وصفها بعدة نقاط.

1. غير قابل للذوبان في الماء ، قابل للذوبان في ثاني كبريتيد الكربون أو زيت التربنتين.
2. مع الاحتكاك المطول ، تتراكم شحنة سالبة.
3. نقطة الانصهار هي 110⁰C.
4. نقطة الغليان 190⁰C.
5. عندما يصل إلى 300⁰C يتحول إلى سائل ، سهل التنقل.
6. مادة نقية يمكن أن تشتعل تلقائيا خصائص قابلة للاشتعال جيدة جدا.
7. في حد ذاته ، ليس له رائحة عمليا ، ومع ذلك ، فإن مركبات كبريت الهيدروجين تنبعث منها رائحة حادة من البيض الفاسد. وكذلك بعض الممثلين الثنائي الغازي.

الخصائص الفيزيائية للمادة المعنية معروفة للناس منذ العصور القديمة. حصل الكبريت على اسمه بسبب قابليته للاحتراق. استخدمت في الحروب أبخرة خانقة وسامة تتشكل أثناء احتراق هذا المركب ، مثل:أسلحة ضد الأعداء. بالإضافة إلى ذلك ، لطالما كانت الأحماض التي تحتوي على الكبريت ذات أهمية صناعية كبيرة.

الخصائص الكيميائية

الموضوع: لا يأخذ "الكبريت ومركباته" في مقرر الكيمياء المدرسية درسًا واحدًا ، بل درسًا عدة. بعد كل شيء ، هناك الكثير منهم. هذا بسبب النشاط الكيميائي لهذه المادة. يمكن أن تظهر خصائص مؤكسدة مع عوامل اختزال أقوى (المعادن ، البورون ، وغيرها) ، وتقليل الخصائص مع معظم غير المعادن.

ومع ذلك ، على الرغم من هذا النشاط ، لا يحدث إلا التفاعل مع الفلور في ظل الظروف العادية. كل الآخرين يحتاجون إلى تدفئة. هناك عدة فئات من المواد التي يمكن أن يتفاعل معها الكبريت:

• معادن ؛
• اللافلزات
• قلوي
• أحماض مؤكسدة قوية - الكبريتيك والنتريك.

مركبات الكبريت: أصناف

سيتم تفسير تنوعها من خلال القيمة غير المتكافئة لحالة الأكسدة للعنصر الرئيسي - الكبريت. لذلك ، يمكننا التمييز بين عدة أنواع رئيسية من المواد على هذا الأساس:

• مركبات بحالة الأكسدة -2 ؛
• + 4 ؛
• + 6.

إذا أخذنا في الاعتبار الفئات وليس مؤشر التكافؤ ، فإن هذا العنصر يشكل جزيئات مثل:

• أحماض ؛
• أكاسيد ؛
• مركبات كبريت الهيدروجين ؛
• ملح ؛
• مركبات ثنائية مع غير المعادن (ثاني كبريتيد الكربون ، الكلوريدات) ؛
• مادة عضوية.

الآن دعونا نلقي نظرة على أهمها ونعطي أمثلة.

مواد بحالة أكسدة -2

مركبات الكبريت 2 هي تطابقها مع المعادن وكذلك مع:

• كربون
• الهيدروجين
• الفوسفور ؛
• سيليكون ؛
• الزرنيخ ؛
• بورون.

في هذه الحالات ، يعمل كعامل مؤكسد ، حيث أن جميع العناصر المدرجة أكثر حساسية للكهرباء. دعونا نلقي نظرة على بعض من أهمها.

1. ثاني كبريتيد الكربون - CS₂. سائل شفاف برائحة مميزة من الأثير. إنها سامة وقابلة للاشتعال ومتفجرة. يستخدم كمذيب لمعظم أنواع الزيوت والدهون واللامعدنية ونترات الفضة والراتنجات والمطاط. كما أنها جزء مهم في إنتاج الحرير الصناعي - فسكوزي. في الصناعة ، يتم تصنيعه بكميات كبيرة.
2. كبريتيد الهيدروجين أو كبريتيد الهيدروجين - H₂S. غاز عديم اللون بطعم حلو. الرائحة حادة ، كريهة للغاية ، تذكرنا بالبيضة الفاسدة. مادة سامة تثبط مركز الجهاز التنفسي حيث أنها تربط أيونات النحاس. لذلك ، عند تسممهم ، يحدث الاختناق والموت. تستخدم على نطاق واسع في الطب ، والتوليف العضوي ، وإنتاج حامض الكبريتيك ، وكمواد خام موفرة للطاقة.
3. تستخدم كبريتيدات المعادن على نطاق واسع في الطب ، وفي إنتاج الكبريتات ، وفي إنتاج الدهانات ، وفي صناعة الفوسفور وأماكن أخرى. الصيغة العامة هي Me_xS_y.

مركبات بحالة أكسدة + 4

مركبات الكبريت 4 -هو في الغالب أكسيد والأملاح المقابلة له وحمض. كلهم مركبات شائعة إلى حد ما لها قيمة معينة في الصناعة. يمكن أن تعمل أيضًا كعوامل مؤكسدة ، لكنها غالبًا ما تظهر خصائص مختزلة.

صيغ مركبات الكبريت بحالة أكسدة +4 كالتالي:

• أكسيد - ثاني أكسيد الكبريت SO₂؛
• حمض - كبريتيد H₂SO₃؛
• أملاح لها الصيغة العامة أنا_x(SO₃)_y.

أحد أكثرها شيوعًا هو ثاني أكسيد الكبريت أو أنهيدريد. وهي مادة عديمة اللون برائحة عود ثقاب محترق. تشكلت في مجموعات كبيرة أثناء الانفجارات البركانية ، ومن السهل التعرف عليها عن طريق الرائحة في هذه اللحظة.

يذوب في الماء مع تكوين حامض سهل التحلل - كبريتي. يتصرف مثل أكسيد حمض نموذجي ، ويشكل الأملاح ، والتي تشمل SO₃^2-كأيون كبريتيت. هذا الأنهيدريد هو الغاز الرئيسي الذي يؤثر على تلوث الغلاف الجوي المحيط. هذا ما يسبب المطر الحمضي. في الصناعة ، يتم استخدامه في إنتاج الكبريتات.

المركبات التي يكون للكبريت فيها حالة أكسدة + 6

تشمل ، أولاً وقبل كل شيء ، أنهيدريد الكبريتيك وحمض الكبريتيك مع أملاحهما:

• كبريتات
• كبريتات الهيدروجين.

بما أن ذرة الكبريت فيها في أعلى درجة من الأكسدة ، فإن خصائص هذه المركبات مفهومة تمامًا. هم مؤكسدون قويون.

أكسيد الكبريت (VI) - أنهيدريد الكبريتيك - هو أسائل عديم اللون متطاير. السمة المميزة هي قدرة قوية على امتصاص الرطوبة. يدخن في الهواء الطلق. عندما يذوب في الماء ، فإنه يعطي أحد أقوى الأحماض المعدنية - الكبريتيك. محلولها المركّز عبارة عن سائل زيتي ثقيل مائل إلى الصفرة قليلاً. إذا تم إذابة أنهيدريد في حمض الكبريتيك ، فسيتم الحصول على مركب خاص يسمى الأوليوم. يستخدم صناعيا في انتاج الحامض.

بين الأملاح - الكبريتات - مركبات مثل:

• الجبس CaSO₄2H₂O ؛
• باريت BaSO₄؛
• mirabilite ؛
• كبريتات الرصاص وغيرها

تستخدم في البناء ، والتوليف الكيميائي ، والطب ، وتصنيع الأدوات والنظارات البصرية ، وحتى صناعة المواد الغذائية.

تستخدم الكبريتات المائية على نطاق واسع في علم المعادن ، حيث يتم استخدامها كتدفق. كما أنها تساعد في تحويل العديد من الأكاسيد المعقدة إلى أشكال كبريتات قابلة للذوبان ، والتي تستخدم في الصناعات المقابلة.

دراسة الكبريت في مقرر الكيمياء المدرسية

ما هو أفضل وقت للطلاب للتعرف على ماهية الكبريت ، وما هي خصائصه ، وما هو مركب الكبريت؟ الصف التاسع هو أفضل فترة. هذه ليست البداية ، عندما يكون كل شيء جديدًا وغير مفهوم للأطفال. هذا هو الحل الوسط في دراسة العلوم الكيميائية ، عندما تساعد الأسس الموضوعة مسبقًا على فهم الموضوع بشكل كامل. لذلك ، يُخصص النصف الثاني من سنة التخرج للنظر في هذه القضايا.صف دراسي. في نفس الوقت ، الموضوع بأكمله مقسم إلى عدة كتل ، وفيها درس منفصل "مركبات الكبريت. الصف التاسع".

هذا بسبب وفرتها. يتم أيضًا النظر في مسألة الإنتاج الصناعي لحمض الكبريتيك بشكل منفصل. بشكل عام ، يتم تخصيص 3 ساعات في المتوسط لهذا الموضوع.

لكن مركبات الكبريت العضوية تؤخذ للدراسة فقط في الصف العاشر ، عند النظر في القضايا العضوية. هم أيضا يتأثرون في علم الأحياء في المدرسة الثانوية. بعد كل شيء ، الكبريت جزء من جزيئات عضوية مثل:

• thioalcohols (thiols) ؛
• بروتينات (هيكل ثلاثي تتشكل عليه جسور ثاني كبريتيد) ؛
• thioaldehydes
• ثيوفينول ؛
• ثيويثر ؛
• أحماض سلفونيك ؛
• سلفوكسيدات وغيرها.

تصنف على أنها مجموعة خاصة من مركبات الكبريت العضوي. إنها مهمة ليس فقط في العمليات البيولوجية للكائنات الحية ، ولكن أيضًا في الصناعة. على سبيل المثال ، تعتبر أحماض السلفونيك أساس العديد من الأدوية (الأسبرين أو السلفانيلاميد أو الستربتوسيد).

بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الكبريت مكونًا ثابتًا للمركبات مثل بعض:

• أحماض أمينية ؛
• إنزيمات ؛
• فيتامينات ؛
• هرمونات