สารประกอบกำมะถัน. สถานะออกซิเดชันของกำมะถันในสารประกอบ สูตรผสมกำมะถัน

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

กลุ่มย่อยของ chalcogens รวมถึงกำมะถัน - นี่คือองค์ประกอบที่สองที่สามารถสร้างแร่จำนวนมาก ซัลเฟต ซัลไฟด์ ออกไซด์ และสารประกอบกำมะถันอื่นๆ แพร่หลายอย่างมาก ซึ่งมีความสำคัญในอุตสาหกรรมและธรรมชาติ ดังนั้น ในบทความนี้ เราจะพิจารณาว่ามันคืออะไร กำมะถันคืออะไร สารอย่างง่าย

กำมะถันและลักษณะของมัน

องค์ประกอบนี้มีตำแหน่งต่อไปนี้ในตารางธาตุ

1. กลุ่มที่หก กลุ่มย่อยหลัก
2. ช่วงสั้นสาม.
3. มวลอะตอม - 32, 064.
4. เลขลำดับ - 16 จำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน นิวตรอนก็ 16.
5. หมายถึงองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ
6. ในสูตรจะอ่านว่า "es" ชื่อของธาตุกำมะถัน ละตินกำมะถัน

ไอโซโทปที่เสถียรในธรรมชาติมีสี่ไอโซโทป โดยมีมวล 32, 33, 34 และ 36 องค์ประกอบนี้เป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับที่หกในธรรมชาติ หมายถึงองค์ประกอบทางชีวภาพเนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของอินทรีย์ที่สำคัญโมเลกุล

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม

สารประกอบกำมะถันเป็นหนี้ความหลากหลายเนื่องจากลักษณะเฉพาะของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม มันแสดงโดยสูตรการกำหนดค่าต่อไปนี้: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

ลำดับที่กำหนดจะสะท้อนถึงสถานะนิ่งขององค์ประกอบเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าหากให้พลังงานเพิ่มเติมแก่อะตอม อิเล็กตรอนก็จะลดลงที่ระดับย่อย 3p และ 3s ตามด้วยการเปลี่ยนไปเป็น 3d อีกครั้ง ซึ่งยังคงว่างอยู่ เป็นผลให้ไม่เพียงเปลี่ยนความจุของอะตอม แต่ยังรวมถึงสถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้ทั้งหมด จำนวนของพวกเขาเพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นเดียวกับจำนวนของสารต่างๆที่มีส่วนร่วมของกำมะถัน

สถานะออกซิเดชันของกำมะถันในสารประกอบ

ตัวบ่งชี้นี้มีหลายตัวแปรหลัก สำหรับกำมะถัน มันคือ:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

ในจำนวนนี้ S⁺² หายากที่สุด ส่วนที่เหลือกระจัดกระจายไปทุกที่ กิจกรรมทางเคมีและความสามารถในการออกซิไดซ์ของสารทั้งหมดขึ้นอยู่กับระดับของการเกิดออกซิเดชันของกำมะถันในสารประกอบ ตัวอย่างเช่น สารประกอบที่มี -2 คือซัลไฟด์ ในนั้น องค์ประกอบที่เรากำลังพิจารณาคือตัวออกซิไดซ์ทั่วไป

ยิ่งสถานะออกซิเดชันในสารประกอบยิ่งสูง ความสามารถในการออกซิไดซ์ของสารก็จะยิ่งเด่นชัดขึ้น ง่ายต่อการตรวจสอบหากเราจำกรดหลักสองชนิดที่สร้างกำมะถันได้หรือไม่:

• H₂SO₃ - กำมะถัน;
• H₂SO₄ - กำมะถัน

เป็นที่รู้กันดีว่าอย่างหลังเป็นสารประกอบที่แข็งแรงและเสถียรกว่ามาก โดยมีความสามารถในการออกซิไดซ์ที่แรงมากในความเข้มข้นสูง

สารธรรมดา

เป็นสารธรรมดา กำมะถันเป็นผลึกสีเหลืองสวยงาม มีรูปร่างสม่ำเสมอและยาว แม้ว่านี่จะเป็นเพียงรูปแบบเดียวเท่านั้นเนื่องจากมีการปรับเปลี่ยนสารนี้สองแบบหลัก อย่างแรกคือ monoclinic หรือ rhombic เป็นผลึกสีเหลืองที่ไม่สามารถละลายในน้ำได้ แต่ในตัวทำละลายอินทรีย์เท่านั้น มีความแตกต่างกันในด้านความเปราะบางและรูปแบบที่สวยงามของโครงสร้างที่นำเสนอในรูปแบบของมงกุฎ จุดหลอมเหลว - ประมาณ 110⁰C.

หากคุณไม่พลาดช่วงเวลาที่ให้ความร้อนกับการปรับเปลี่ยนดังกล่าว คุณสามารถตรวจจับสถานะอื่นได้ทันเวลา - พลาสติกกำมะถัน เป็นสารละลายหนืดสีน้ำตาลคล้ายยาง ซึ่งเมื่อให้ความร้อนเพิ่มเติมหรือเย็นลงอย่างรวดเร็ว จะกลายเป็นรูปขนมเปียกปูนอีกครั้ง

หากเราพูดถึงกำมะถันบริสุทธิ์ทางเคมีที่ได้จากการกรองซ้ำๆ มันจะเป็นผลึกขนาดเล็กสีเหลืองสดใส เปราะบางและไม่ละลายในน้ำโดยสิ้นเชิง สามารถจุดไฟได้เมื่อสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจนในอากาศ แตกต่างกันในกิจกรรมทางเคมีที่ค่อนข้างสูง

อยู่ในธรรมชาติ

ในธรรมชาติมีแหล่งสะสมตามธรรมชาติซึ่งสารประกอบกำมะถันถูกสกัดและกำมะถันเองเป็นสารธรรมดา นอกจากนี้เธอประกอบด้วย:

• ในแร่ แร่ และหิน
• ในร่างกายของสัตว์ พืช และมนุษย์ เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลอินทรีย์มากมาย
• ในก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน และถ่านหิน;
• ในชั้นหินน้ำมันและน้ำธรรมชาติ

แร่ที่ร่ำรวยที่สุดในกำมะถันบางชนิดสามารถตั้งชื่อได้:

• ชาด;
• pyrite;
• sphalerite;
• แอนติโมไนต์;
• กาเลน่าและอื่นๆ

กำมะถันส่วนใหญ่ที่ผลิตในปัจจุบันไปผลิตซัลเฟต อีกส่วนหนึ่งใช้เพื่อการแพทย์ การเกษตร กระบวนการทางอุตสาหกรรมเพื่อการผลิตสาร

สมบัติทางกายภาพ

อธิบายได้หลายจุด

1. ไม่ละลายในน้ำ ละลายได้ในคาร์บอนไดซัลไฟด์หรือน้ำมันสน
2. เสียดสีกันนาน ทำให้เกิดประจุลบ
3. จุดหลอมเหลว 110 ⁰C.
4. จุดเดือด 190 ⁰C.
5. เมื่อถึง 300 ⁰C จะกลายเป็นของเหลว เคลื่อนที่ได้ง่าย
6. สารบริสุทธิ์สามารถติดไฟได้เองคุณสมบัติติดไฟได้ดีมาก
7. โดยตัวมันเองแล้วแทบไม่มีกลิ่น แต่สารประกอบไฮโดรเจนซัลเฟอร์ปล่อยกลิ่นฉุนของไข่เน่า เช่นเดียวกับตัวแทนไบนารีก๊าซบางตัว

คุณสมบัติทางกายภาพของสารที่เป็นปัญหาเป็นที่ทราบกันดีในหมู่มนุษย์ตั้งแต่สมัยโบราณ กำมะถันได้ชื่อมาเพราะติดไฟได้ ในสงครามมีการใช้ควันพิษและการหายใจไม่ออกซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของสารประกอบนี้เช่นอาวุธต่อต้านศัตรู นอกจากนี้ กรดที่มีกำมะถันยังมีความสำคัญในอุตสาหกรรมมาโดยตลอด

คุณสมบัติทางเคมี

หัวข้อ: "กำมะถันและสารประกอบของมัน" ในวิชาเคมีของโรงเรียนไม่ได้เรียนแค่บทเรียนเดียว แต่มีอีกหลายบทเรียน ท้ายที่สุดมีมากมาย เนื่องจากกิจกรรมทางเคมีของสารนี้ มันสามารถแสดงทั้งคุณสมบัติการออกซิไดซ์ด้วยตัวรีดิวซ์ที่แรงกว่า (โลหะ โบรอน และอื่นๆ) และคุณสมบัติรีดิวซ์กับอโลหะส่วนใหญ่

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะมีกิจกรรมดังกล่าว ปฏิกิริยากับฟลูออรีนเท่านั้นที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะปกติ อื่นๆ ทั้งหมดต้องการความร้อน มีสารหลายประเภทที่กำมะถันสามารถโต้ตอบได้:

• โลหะ;
• อโลหะ;
• อัลคาไล;
• กรดออกซิไดซ์อย่างแรง - ซัลฟิวริกและไนตริก

สารประกอบกำมะถัน: พันธุ์

ความหลากหลายของพวกมันจะถูกอธิบายโดยค่าที่ไม่เท่ากันของสถานะออกซิเดชันของธาตุหลัก - กำมะถัน ดังนั้น เราสามารถแยกแยะประเภทของสารหลักได้หลายประเภทบนพื้นฐานนี้:

• สารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชัน -2;
• +4;
• +6.

ถ้าเราพิจารณาคลาส ไม่ใช่ดัชนีวาเลนซี องค์ประกอบนี้จะสร้างโมเลกุลเช่น:

• กรด;
• ออกไซด์;
• สารประกอบไฮโดรเจนซัลเฟอร์;
• เกลือ;
• สารประกอบไบนารีที่ไม่ใช่โลหะ (คาร์บอนไดซัลไฟด์ คลอไรด์);
• อินทรีย์วัตถุ

ตอนนี้มาดูตัวอย่างหลักกัน

สารที่มีสถานะออกซิเดชันเป็น -2

สารประกอบกำมะถัน 2 มีโครงสร้างเป็นโลหะ เช่นเดียวกับ:

• คาร์บอน;
• ไฮโดรเจน
• ฟอสฟอรัส;
• ซิลิกอน;
• สารหนู;
• โบรอน

ในกรณีเหล่านี้ มันทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ เนื่องจากองค์ประกอบทั้งหมดที่ระบุไว้มีประจุไฟฟ้ามากกว่า มาดูสิ่งที่สำคัญกว่ากัน

1. คาร์บอนไดซัลไฟด์ - CS₂. ของเหลวใสที่มีกลิ่นหอมของอีเธอร์ เป็นพิษ ไวไฟ และระเบิดได้ ใช้เป็นตัวทำละลายสำหรับน้ำมัน ไขมัน อโลหะ ซิลเวอร์ไนเตรต เรซิน และยางส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังเป็นส่วนสำคัญในการผลิตผ้าไหมเทียม - ลาย้เหนียว ในอุตสาหกรรมมีการสังเคราะห์ในปริมาณมาก
2. ไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ - H₂S. ก๊าซไม่มีสีมีรสหวาน กลิ่นฉุน ฉุนเฉียว ชวนให้นึกถึงไข่เน่า เป็นพิษกดศูนย์ทางเดินหายใจเนื่องจากจับไอออนของทองแดง ดังนั้นเมื่อถูกวางยาพิษจะเกิดอาการหายใจไม่ออกและตายได้ ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแพทย์ การสังเคราะห์สารอินทรีย์ การผลิตกรดซัลฟิวริก และเป็นวัตถุดิบที่ประหยัดพลังงาน
3. เมทัลซัลไฟด์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในทางการแพทย์ ในการผลิตซัลเฟต ในการผลิตสี ในการผลิตสารเรืองแสงและที่อื่นๆ สูตรทั่วไปคือ Me_xS_y.

สารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ +4

สารประกอบกำมะถัน 4 -ส่วนใหญ่เป็นออกไซด์และเกลือและกรดที่สอดคล้องกัน ทั้งหมดนี้เป็นสารประกอบทั่วไปที่มีคุณค่าในอุตสาหกรรม พวกมันยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ แต่บ่อยครั้งพวกมันมีคุณสมบัติในการรีดิวซ์

สูตรสำหรับสารประกอบกำมะถันที่มีสถานะออกซิเดชันเป็น +4 มีดังนี้:

• ออกไซด์ - ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO₂;
• กรด - กำมะถัน H₂SO₃;
• เกลือมีสูตรทั่วไป Me_x(SO₃)_y.

ที่พบมากที่สุดคือซัลเฟอร์ไดออกไซด์หรือแอนไฮไดรด์ เป็นสารไม่มีสีมีกลิ่นของไม้ขีดไฟ ก่อตัวเป็นกลุ่มใหญ่ในช่วงที่ภูเขาไฟระเบิด ทำให้ระบุได้ง่ายด้วยกลิ่นในขณะนี้

ละลายในน้ำทำให้เกิดกรด-ซัลเฟอร์ที่สลายตัวได้ง่าย มันมีลักษณะเหมือนกรดออกไซด์ทั่วไปในรูปแบบเกลือ ซึ่งรวมถึง SO₃^2- ในรูปของไอออนซัลไฟต์ แอนไฮไดรด์นี้เป็นก๊าซหลักที่ส่งผลต่อมลภาวะของบรรยากาศโดยรอบ นี่คือสิ่งที่ทำให้เกิดฝนกรด ในอุตสาหกรรม ใช้ในการผลิตซัลเฟต

สารประกอบที่กำมะถันมีสถานะออกซิเดชันเป็น +6

อย่างแรกเลย ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์และกรดซัลฟิวริกกับเกลือของพวกมัน:

• ซัลเฟต;
• ไฮโดรซัลเฟต

เนื่องจากอะตอมของกำมะถันอยู่ในระดับสูงของการเกิดออกซิเดชัน คุณสมบัติของสารประกอบเหล่านี้จึงค่อนข้างเข้าใจได้ พวกมันเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรง

ซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) - ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ - เป็นของเหลวไม่มีสีระเหยได้ คุณลักษณะเฉพาะคือความสามารถในการดูดซับความชื้นที่แข็งแกร่ง สูบบุหรี่กลางแจ้ง เมื่อละลายในน้ำจะให้กรดแร่ที่แข็งแกร่งที่สุดชนิดหนึ่งคือกำมะถัน สารละลายเข้มข้นของมันคือของเหลวสีเหลืองเล็กน้อยที่มีน้ำมันหนัก หากแอนไฮไดรด์ละลายในกรดซัลฟิวริก จะได้สารประกอบพิเศษที่เรียกว่าโอเลียม ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตกรด

ในบรรดาเกลือ - ซัลเฟต - สารประกอบเช่น:

• ยิปซั่ม CaSO₄ 2H₂O;
• แบไรท์ BaSO₄;
• mirabilite;
• ตะกั่วซัลเฟตและอื่นๆ

ใช้ในการก่อสร้าง การสังเคราะห์ทางเคมี ยา การผลิตเครื่องมือเกี่ยวกับสายตาและแว่นตา และแม้แต่อุตสาหกรรมอาหาร

ไฮโดรซัลเฟตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยาซึ่งใช้เป็นฟลักซ์ และยังช่วยในการแปลงออกไซด์ที่ซับซ้อนจำนวนมากให้อยู่ในรูปแบบซัลเฟตที่ละลายน้ำได้ ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง

การศึกษากำมะถันในหลักสูตรเคมีของโรงเรียน

เมื่อใดคือเวลาที่ดีที่สุดสำหรับนักเรียนในการเรียนรู้ว่ากำมะถันคืออะไร คุณสมบัติของกำมะถันคืออะไร สารประกอบกำมะถันคืออะไร? เกรด 9 เป็นช่วงที่ดีที่สุด นี่ไม่ใช่จุดเริ่มต้น เมื่อทุกอย่างยังใหม่และเข้าใจยากสำหรับเด็ก นี่เป็นพื้นฐานในการศึกษาวิทยาศาสตร์เคมี เมื่อรากฐานที่วางไว้ก่อนหน้านี้จะช่วยให้เข้าใจหัวข้อนี้อย่างเต็มที่ จึงเป็นช่วงครึ่งหลังของปีการศึกษาที่จัดสรรไว้เพื่อพิจารณาประเด็นเหล่านี้ระดับ. ในเวลาเดียวกัน หัวข้อทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นหลายช่วงตึก ซึ่งมีบทเรียนแยกต่างหาก "สารประกอบกำมะถัน เกรด 9"

เนื่องมาจากความอุดมสมบูรณ์ ประเด็นของการผลิตกรดซัลฟิวริกทางอุตสาหกรรมก็ถูกพิจารณาแยกกันเช่นกัน โดยทั่วไป จะใช้เวลาเฉลี่ย 3 ชั่วโมงสำหรับหัวข้อนี้

แต่สารประกอบกำมะถันอินทรีย์ถูกนำออกมาเพื่อการศึกษาเฉพาะในชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 เมื่อพิจารณาถึงประเด็นอินทรีย์ พวกเขายังได้รับผลกระทบทางชีววิทยาในโรงเรียนมัธยม ท้ายที่สุด กำมะถันเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลอินทรีย์เช่น:

• thioalcohols (ไทออล);
• โปรตีน (โครงสร้างตติยที่สร้างสะพานไดซัลไฟด์);
• ไทโออัลดีไฮด์;
• ไธโอฟีนอล;
• thioethers;
• กรดซัลโฟนิก;
• ซัลฟอกไซด์และอื่นๆ

จัดเป็นกลุ่มพิเศษของสารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ พวกเขามีความสำคัญไม่เพียง แต่ในกระบวนการทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิต แต่ยังอยู่ในอุตสาหกรรมด้วย ตัวอย่างเช่น กรดซัลโฟนิกเป็นพื้นฐานของยาหลายชนิด (แอสไพริน ซัลฟานิลาไมด์ หรือสเตรปโตไซด์)

นอกจากนี้ กำมะถันยังเป็นองค์ประกอบคงที่ของสารประกอบเช่นบางตัว:

• กรดอะมิโน;
• เอนไซม์;
• วิตามิน;
• ฮอร์โมน