Siera yra plačiai paplitusi žemės plutoje ir užima šešioliktą vietą tarp kitų elementų. Jis randamas tiek laisvoje būsenoje, tiek surištoje formoje. Šiam cheminiam elementui būdingos nemetalinės savybės. Lotyniškas jo pavadinimas yra „Siera“, žymimas simboliu S. Elementas yra įvairių jonų junginių, turinčių deguonies ir (arba) vandenilio, dalis, sudaro daugybę medžiagų, priklausančių rūgščių, druskų ir kelių oksidų klasėms, kurių kiekvienas gali būti vadinamas sieros oksidas su papildymo simboliais, rodančiais valentiškumą. Oksidacijos būsenos, kurios yra įvairiuose junginiuose, yra +6, +4, +2, 0, -1, -2. Yra žinomi įvairaus oksidacijos laipsnio sieros oksidai. Labiausiai paplitę yra sieros dioksidas ir trioksidas. Mažiau žinomi sieros monoksidas, taip pat didesni (išskyrus SO3) ir žemesni šio elemento oksidai.
Sieros monoksidas
Neorganinis junginys, vadinamas sieros oksidu II, SO, yra bespalvės dujos. Susilietus su vandeniu, jis netirpsta, bet su juo reaguoja. Tai labai retas junginys, kuris randamas tik retų dujų aplinkoje. SO molekulė yra termodinamiškai nestabili ir iš pradžių virsta S2O2 (vadinama disulfurinėmis dujomis arba sieros peroksidu). Dėl reto sieros monoksido atsiradimo mūsų atmosferoje ir mažo molekulės stabilumo sunku iki galo nustatyti šios medžiagos keliamą pavojų. Tačiau kondensuotas arba labiau koncentruotas oksidas virsta peroksidu, kuris yra gana toksiškas ir šarminis. Šis junginys taip pat yra labai degus (šia savybe primena metaną, degant susidaro nuodingos dujos sieros dioksidas). Sieros oksidas 2 buvo aptiktas netoli Io (viena iš Veneros ir tarpžvaigždinės terpės atmosferų. Manoma, kad ant Io susidaro vulkaniniai ir fotocheminiai procesai. Pagrindinės fotocheminės reakcijos yra šios: O + S2 → S + SO ir SO2 → SO + O.
Sieros dioksidas
Sieros oksidas IV arba sieros dioksidas (SO2) yra bespalvės dujos, turinčios dusinantį aštrų kvapą. Esant minus 10 C temperatūrai virsta skysta būsena, o esant minus 73 C – kietėja. 20C temperatūroje apie 40 tūrių SO2 ištirpsta 1 litre vandens.
Šis sieros oksidas, ištirpęs vandenyje, sudaro sieros rūgštį, nes tai yra jos anhidridas: SO2 + H2O ↔ H2SO3.
Jis sąveikauja su bazėmis ir 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O ir SO2 + CaO → CaSO3.
Sieros dioksidas pasižymi ir oksiduojančios, ir redukuojančios medžiagos savybėmis. Atmosferos deguonis oksiduojasi į sieros anhidridą, esant katalizatoriui: SO2 + O2 → 2SO3. Su stipriais reduktoriais, tokiais kaip vandenilio sulfidas, jis atlieka oksidatoriaus vaidmenį: H2S + SO2 → S + H2O.
Sieros dioksidas pramonėje daugiausia naudojamas sieros rūgščiai gaminti. Sieros dioksidas susidaro deginant sieros arba geležies piritus: 11O2 + 4FeS2 → 2Fe2O3 + 8SO2.
Sieros anhidridas
Sieros oksidas VI arba sieros trioksidas (SO3) yra tarpinis produktas ir neturi savarankiškos reikšmės. Išvaizda tai bespalvis skystis. Verda 45 C temperatūroje, o žemiau 17 C virsta balta kristaline mase. Ši siera (sieros atomo oksidacijos būsena + 6) yra ypač higroskopiška. Su vandeniu susidaro sieros rūgštis: SO3 + H2O ↔ H2SO4. Ištirpęs vandenyje jis išskiria didelį kiekį šilumos ir, ne palaipsniui, o iš karto įpylus didelį oksido kiekį, gali įvykti sprogimas. Sieros trioksidas gerai ištirpsta koncentruotoje sieros rūgštyje, sudarydamas oleumą. SO3 kiekis oleume siekia 60%. Šis sieros junginys turi visas savybes
Didesnio ir mažesnio sieros oksidai
Sieros yra cheminių junginių grupė, kurios formulė SO3 + x, kur x gali būti 0 arba 1. Monomero oksidas SO4 turi perokso grupę (O-O) ir jam, kaip ir oksidui SO3, būdinga sieros oksidacijos būsena +6 . Šis sieros oksidas gali būti gaminamas žemoje temperatūroje (žemesnėje nei 78 K) vykstant SO3 reakcijai ir (arba) fotolizei SO3, sumaišytam su ozonu.
Mažesni sieros oksidai yra cheminių junginių grupė, apimanti:
- SO (sieros oksidas ir jo dimeras S2O2);
- sieros monoksidai SnO (yra cikliniai junginiai, susidedantys iš žiedų, sudarytų iš sieros atomų, o n gali būti nuo 5 iki 10);
- S7O2;
- polimeriniai sieros oksidai.
Išaugo susidomėjimas mažesnės sieros oksidais. Taip yra dėl būtinybės tirti jų turinį antžeminėje ir nežemiškoje atmosferoje.
Vandenilio sulfidas – H2S
Sieros junginiai -2, +4, +6. Kokybinės reakcijos į sulfidus, sulfitus, sulfatus.
Kvitas sąveikos metu:
1. vandenilis su siera prie t – 300 0
2. kai veikia mineralinių rūgščių sulfidus:
Na 2 S+2HCl = 2 NaCl+H 2 S
Fizinės savybės:
bespalvės dujos, turinčios supuvusių kiaušinių kvapą, nuodingos, sunkesnės už orą, tirpstančios vandenyje, sudaro silpną vandenilio sulfido rūgštį.
Cheminės savybės
Rūgščių-šarmų savybės
1. Vandenilio sulfido tirpalas vandenyje - hidrosulfido rūgštis - yra silpna dvibazė rūgštis, todėl disocijuoja laipsniškai:
H 2 S ↔ HS - + H +
HS - ↔ H - + S 2-
2. Vandenilio sulfido rūgštis turi bendrąsias rūgščių savybes, reaguoja su metalais, baziniais oksidais, bazėmis, druskomis:
H 2 S + Ca = CaS + H 2
H 2 S + CaO = CaS + H 2 O
H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O
H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4
Visos rūgščių druskos – hidrosulfidai – labai gerai tirpsta vandenyje. Įprastos druskos – sulfidai – vandenyje tirpsta įvairiai: šarminių ir šarminių žemių metalų sulfidai gerai tirpsta, kitų metalų sulfidai netirpsta vandenyje, o vario, švino, gyvsidabrio ir kai kurių kitų sunkiųjų metalų sulfidai netirpūs net vandenyje. rūgštys (išskyrus azoto rūgštį)
CuS+4HNO3 =Cu(NO3)2+3S+2NO+2H2O
Tirpieji sulfidai hidrolizuojami – ties anijonu.
Na 2 S ↔ 2Na + + S 2-
S 2- +HOH ↔HS - +OH -
Na 2 S + H 2 O ↔ NaHS + NaOH
Kokybinė reakcija į hidrosulfido rūgštį ir jos tirpias druskas (t. y. į sulfido joną S 2-) yra jų sąveika su tirpiomis švino druskomis, dėl kurių susidaro juodos PbS nuosėdos.
Na 2 S + Pb(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + PbS↓
Pb 2+ + S 2- = PbS↓
Rodo tik atkuriamąsias savybes, nes sieros atomas turi mažiausią oksidacijos laipsnį -2
1. su deguonimi
a) su trūkumu
2H2S-2 +O20 = S0 +2H2O-2
b) su deguonies pertekliumi
2H2S+3O2 =2SO2+2H2O
2. su halogenais (bromo vandens spalvos pakitimas)
H2S-2 +Br2 =S0 +2HBr-1
3. su konc. HNO3
H2S+2HNO3 (k) = S+2NO2+2H2O
b) su stipriais oksidatoriais (KMnO 4, K 2 CrO 4 rūgščioje aplinkoje)
2KMnO4 +3H2SO4 +5H2S = 5S+2MnSO4 +K2SO4 +8H2O
c) hidrosulfidinę rūgštį oksiduoja ne tik stiprūs oksidatoriai, bet ir silpnesni, pavyzdžiui, geležies (III) druskos, sieros rūgštis ir kt.
2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl
H2SO3 + 2H2S = 3S + 3H2O
Kvitas
1. sieros deginimas deguonyje.
2. sieros vandenilio deginimas O 2 pertekliumi
2H2S+3O2 = 2SO2+2H2O
3. sulfidinė oksidacija
2CuS+3O2 = 2SO2 +2CuO
4. sulfitų sąveika su rūgštimis
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O
5. metalų sąveika aktyvumo eilutėje po (H 2) su konc. H2SO4
Cu+2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Fizinės savybės
Dujos, bespalvės, dusinančio degtos sieros kvapo, nuodingos, daugiau nei 2 kartus sunkesnės už orą, gerai tirpios vandenyje (kambario temperatūroje viename tūryje ištirpsta apie 40 tūrių dujų).
Cheminės savybės:
Rūgščių-šarmų savybės
SO 2 yra tipiškas rūgšties oksidas.
1.su šarmais, sudarydami dviejų tipų druskas: sulfitus ir hidrosulfitus
2KOH+SO2 = K2SO3+H2O
KOH + SO 2 = KHSO 3 + H 2 O
2.su baziniais oksidais
K 2 O+SO 2 = K 2 SO 3
3. su vandeniu susidaro silpna sieros rūgštis
H 2 O + SO 2 = H 2 SO 3
Sieros rūgštis egzistuoja tik tirpale ir yra silpna rūgštis.
turi visas bendrąsias rūgščių savybes.
4. kokybinė reakcija į sulfitą - joną - SO 3 2 - mineralinių rūgščių veikimą
Na 2 SO 3 +2HCl= 2Na 2 Cl+SO 2 +H 2 O degusios sieros kvapas
Redokso savybės
ORR jis gali būti ir oksidatorius, ir reduktorius, nes sieros atomo SO 2 oksidacijos būsena yra +4.
Kaip oksidatorius:
SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 S
Kaip reduktorius:
2SO 2 +O 2 = 2SO 3
Cl 2 + SO 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HCl
2KMnO4 +5SO2 +2H2O = K2SO4 +2H2SO4 +2MnSO4
Sieros oksidas (VI) SO 3 (sieros anhidridas)
Kvitas:
Sieros dioksido oksidacija
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)
Fizinės savybės
Bespalvis skystis, žemesnėje nei 17 0 C temperatūroje virsta balta kristaline mase. Termiškai nestabilus junginys, visiškai suyra esant 700 0 C. Labai gerai tirpsta vandenyje ir bevandenėje sieros rūgštyje ir reaguoja su ja sudarydamas oleumą
SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 S 2 O 7
Cheminės savybės
Rūgščių-šarmų savybės
Tipiškas rūgšties oksidas.
1.su šarmais, sudarydami dviejų tipų druskas: sulfatus ir hidrosulfatus
2KOH+SO3 = K2SO4+H2O
KOH+SO3 = KHSO4+H2O
2.su baziniais oksidais
CaO + SO 2 = CaSO 4
3. su vandeniu
H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4
Redokso savybės
Sieros oksidas (VI) yra stiprus oksidatorius, paprastai redukuojamas iki SO 2
3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O
Sieros rūgštis H2SO4
Sieros rūgšties paruošimas
Pramonėje rūgštis gaminama kontaktiniu būdu:
1. pirito šaudymas
4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
2. SO 2 oksidacija į SO 3
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)
3. SO 3 ištirpinimas sieros rūgštyje
n SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3 (oleumas)
H2SO4∙ n SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Fizinės savybės
H 2 SO 4 yra sunkus aliejinis skystis, bekvapis ir bespalvis, higroskopinis. Sumaišoma su vandeniu bet kokiu santykiu, kai koncentruota sieros rūgštis ištirpsta vandenyje, išsiskiria didelis kiekis šilumos, todėl ją reikia atsargiai pilti į vandenį, o ne atvirkščiai (iš pradžių vanduo, tada rūgštis, kitaip atsitiks didelė bėda)
Sieros rūgšties tirpalas vandenyje, kuriame H 2 SO 4 yra mažesnis nei 70 %, paprastai vadinamas praskiesta sieros rūgštimi, daugiau kaip 70 % – koncentruota.
Cheminės savybės
Rūgštis-bazė
Praskiesta sieros rūgštis pasižymi visomis stiprioms rūgštims būdingomis savybėmis. Disocijuoja vandeniniame tirpale:
H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2-
1. su baziniais oksidais
MgO + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O
2. su pagrindais
2NaOH +H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
3. su druskomis
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (baltos nuosėdos)
Kokybinė reakcija į sulfato jonus SO 4 2-
Dėl aukštesnės virimo temperatūros, palyginti su kitomis rūgštimis, sieros rūgštis kaitinama jas išstumia iš druskų:
NaCl + H 2 SO 4 = HCl + NaHSO 4
Redokso savybės
Praskiestame H 2 SO 4 oksidatoriai yra H + jonai, o koncentruotame H 2 SO 4 oksidatoriai yra SO 4 2 sulfato jonai.
Metalai aktyvumo serijoje iki vandenilio ištirpsta praskiestoje sieros rūgštyje, susidaro sulfatai ir išsiskiria vandenilis
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
Koncentruota sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius, ypač kaitinamas. Jis oksiduoja daugybę metalų, nemetalų, neorganinių ir organinių medžiagų.
H 2 SO 4 (k) oksidatorius S +6
Su aktyvesniais metalais sieros rūgštis, priklausomai nuo koncentracijos, gali būti redukuojama į įvairius produktus
Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S + 4H2O
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
Koncentruota sieros rūgštis oksiduoja kai kuriuos nemetalus (sierą, anglį, fosforą ir kt.), redukuoja iki sieros oksido (IV)
S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O
C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O
Sąveika su kai kuriomis sudėtingomis medžiagomis
H 2 SO 4 + 8HI = 4I 2 + H 2 S + 4 H 2 O
H 2 SO 4 + 2 HBr = Br 2 + SO 2 + 2H 2 O
Sieros rūgšties druskos
2 rūšių druskos: sulfatai ir hidrosulfatai
Sieros rūgšties druskos turi visas bendrąsias druskų savybes. Jų santykis su šiluma yra ypatingas. Aktyvių metalų (Na, K, Ba) sulfatai nesuyra net kaitinant aukštesnėje nei 1000 0 C temperatūroje, mažiau aktyvių metalų druskos (Al, Fe, Cu) suyra net ir šiek tiek kaitinant.
+4 sieros oksidacijos būsena yra gana stabili ir pasireiškia SHal 4 tetrahalogenidais, SOHal 2 oksodihalogenidais, SO 2 dioksidu ir atitinkamais jų anijonais. Susipažinsime su sieros dioksido ir sieros rūgšties savybėmis.
1.11.1. Sieros (IV) oksidas So2 molekulės struktūra
SO 2 molekulės struktūra yra panaši į ozono molekulės struktūrą. Sieros atomas yra sp 2 hibridizacijos būsenoje, orbitalių forma yra taisyklingas trikampis, o molekulės forma yra kampinė. Sieros atomas turi vienišą elektronų porą. S-O jungties ilgis yra 0,143 nm, o jungties kampas yra 119,5°.
Struktūra atitinka šias rezonansines struktūras:
Skirtingai nuo ozono, S-O ryšio daugiklis yra 2, tai yra, pagrindinį indėlį įneša pirmoji rezonansinė struktūra. Molekulei būdingas didelis terminis stabilumas.
Fizinės savybės
Normaliomis sąlygomis sieros dioksidas arba sieros dioksidas yra bespalvės dujos, turinčios aštrų dusinantį kvapą, lydymosi temperatūra -75 °C, virimo temperatūra -10 °C. Jis gerai tirpsta vandenyje 20 °C temperatūroje, 1 tūryje vandens ištirpsta 40 tūrių sieros dioksido. Toksiškos dujos.
Sieros (IV) oksido cheminės savybės
Sieros dioksidas yra labai reaktyvus.
Sieros dioksidas yra rūgštus oksidas. Jis gerai tirpsta vandenyje, kad susidarytų hidratai. Jis taip pat iš dalies reaguoja su vandeniu, sudarydamas silpną sieros rūgštį, kuri nėra atskirta atskirai:
SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 = H + + HSO 3 - = 2H + + SO 3 2-.
Dėl disociacijos susidaro protonai, todėl tirpalas turi rūgštinę aplinką.
Kai sieros dioksido dujos praleidžiamos per natrio hidroksido tirpalą, susidaro natrio sulfitas. Natrio sulfitas reaguoja su sieros dioksido pertekliumi ir susidaro natrio hidrosulfitas:
2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O;
Na 2 SO 3 + SO 2 = 2 NaHSO 3.
Sieros dioksidas pasižymi redokso dvigubumu, pavyzdžiui, jis pasižymi redukuojančiomis savybėmis ir balina bromo vandenį:
SO 2 + Br 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2 HBr
ir kalio permanganato tirpalu:
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = 2KНSO4 + 2MnSO4 + H2SO4.
oksiduojamas deguonimi į sieros anhidridą:
2SO 2 + O 2 = 2SO 3.
Jis pasižymi oksidacinėmis savybėmis, kai sąveikauja su stipriais reduktoriais, pavyzdžiui:
SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (500 °C temperatūroje, esant Al 2 O 3);
SO 2 + 2H 2 = S + 2H 2 O.
Sieros (IV) oksido gavimas
Sieros deginimas ore
S + O 2 = SO 2.
Sulfido oksidacija
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
Stiprių rūgščių poveikis metalų sulfitams
Na 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 = 2 NaHSO 4 + H 2 O + SO 2.
Kai sieros dioksidas ištirpsta vandenyje, susidaro silpna sieros rūgštis, didžioji dalis ištirpusio SO 2 yra hidratuotos formos SO 2 ·H 2 O pavidalu, aušinant taip pat išsiskiria kristalinis hidratas, tik nedidelė jo dalis sieros rūgšties molekulės disocijuoja į sulfito ir hidrosulfito jonus. Laisvoje būsenoje rūgštis neišsiskiria.
Būdamas dvibazis, jis sudaro dviejų tipų druskas: vidutines - sulfitus ir rūgštines - hidrosulfitus. Vandenyje tirpsta tik šarminių metalų sulfitai ir šarminių bei šarminių žemių metalų hidrosulfitai.
Sieros oksidas (sieros dioksidas, sieros dioksidas, sieros dioksidas) yra bespalvės dujos, kurios normaliomis sąlygomis turi aštrų būdingą kvapą (panašų į degančio degtuko kvapą). Esant slėgiui kambario temperatūroje jis suskystėja. Sieros dioksidas tirpsta vandenyje, susidaro nestabili sieros rūgštis. Ši medžiaga taip pat tirpsta sieros rūgštyje ir etanolyje. Tai vienas iš pagrindinių komponentų, sudarančių vulkanines dujas.
Sieros dioksidas
Gaminant SO2 – sieros dioksidą – pramoniniu būdu siera deginama arba skrudinami sulfidai (daugiausia naudojamas piritas).
4FeS2 (piritas) + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (sieros dioksidas).
Laboratorinėmis sąlygomis sieros dioksidas gali būti gaunamas apdorojant hidrosulfitus ir sulfitus stipriomis rūgštimis. Tokiu atveju susidariusi sieros rūgštis iš karto skyla į vandenį ir sieros dioksidą. Pavyzdžiui:
Na2SO3 + H2SO4 (sieros rūgštis) = Na2SO4 + H2SO3 (sieros rūgštis).
H2SO3 (sieros rūgštis) = H2O (vanduo) + SO2 (sieros dioksidas).
Trečiasis sieros dioksido gamybos būdas apima koncentruotos sieros rūgšties poveikį mažai aktyviems metalams, kai jie kaitinami. Pavyzdžiui: Cu (varis) + 2H2SO4 (sieros rūgštis) = CuSO4 (vario sulfatas) + SO2 (sieros dioksidas) + 2H2O (vanduo).
Sieros dioksido cheminės savybės
Sieros dioksido formulė yra SO3. Ši medžiaga priklauso rūgščių oksidams.
1. Sieros dioksidas ištirpsta vandenyje ir susidaro sieros rūgštis. Normaliomis sąlygomis ši reakcija yra grįžtama.
SO2 (sieros dioksidas) + H2O (vanduo) = H2SO3 (sieros rūgštis).
2. Su šarmais sieros dioksidas sudaro sulfitus. Pavyzdžiui: 2NaOH (natrio hidroksidas) + SO2 (sieros dioksidas) = Na2SO3 (natrio sulfitas) + H2O (vanduo).
3. Sieros dioksido cheminis aktyvumas yra gana didelis. Sieros dioksido redukuojančios savybės yra ryškiausios. Tokiose reakcijose padidėja sieros oksidacijos laipsnis. Pavyzdžiui: 1) SO2 (sieros dioksidas) + Br2 (bromas) + 2H2O (vanduo) = H2SO4 (sieros rūgštis) + 2HBr (vandenilio bromidas); 2) 2SO2 (sieros dioksidas) + O2 (deguonis) = 2SO3 (sulfitas); 3) 5SO2 (sieros dioksidas) + 2KMnO4 (kalio permanganatas) + 2H2O (vanduo) = 2H2SO4 (sieros rūgštis) + 2MnSO4 (mangano sulfatas) + K2SO4 (kalio sulfatas).
Paskutinė reakcija yra kokybinės reakcijos į SO2 ir SO3 pavyzdys. Tirpalas tampa purpurinės spalvos.)
4. Jei yra stiprių reduktorių, sieros dioksidas gali turėti oksiduojančių savybių. Pavyzdžiui, norėdami išgauti sierą iš išmetamųjų dujų metalurgijos pramonėje, jie naudoja sieros dioksido redukciją anglies monoksidu (CO): SO2 (sieros dioksidas) + 2CO (anglies monoksidas) = 2CO2 + S (siera).
Taip pat fosforo rūgščiai gauti naudojamos šios medžiagos oksidacinės savybės: PH3 (fosfinas) + SO2 (sieros dioksidas) = H3PO2 (fosforo rūgštis) + S (siera).
Kur naudojamas sieros dioksidas?
Sieros dioksidas daugiausia naudojamas sieros rūgščiai gaminti. Jis taip pat naudojamas nealkoholinių gėrimų (vyno ir kitų vidutinės kainos gėrimų) gamyboje. Dėl šių dujų savybės naikinti įvairius mikroorganizmus, jos naudojamos sandėliams ir daržovių sandėliams fumiguoti. Be to, sieros oksidu balinama vilna, šilkas ir šiaudai (tos medžiagos, kurių negalima balinti chloru). Laboratorijose sieros dioksidas naudojamas kaip tirpiklis ir įvairioms sieros dioksido druskoms gauti.
Fiziologinis poveikis
Sieros dioksidas turi stiprių toksinių savybių. Apsinuodijimo simptomai yra kosulys, sloga, užkimimas, savitas skonis burnoje, stiprus gerklės skausmas. Įkvėpus didelės koncentracijos sieros dioksido, pasunkėja rijimas ir užspringimas, sutrinka kalba, atsiranda pykinimas ir vėmimas, gali išsivystyti ūmi plaučių edema.
Sieros dioksido MPC:
- patalpose - 10 mg/m³;
- vidutinė paros maksimali vienkartinė ekspozicija atmosferos ore - 0,05 mg/m³.
Asmenų, augalų ir gyvūnų jautrumas sieros dioksidui skiriasi. Pavyzdžiui, iš medžių atspariausi yra ąžuolas ir beržas, mažiausiai – eglė ir pušis.
Redokso procesuose sieros dioksidas gali būti ir oksidatorius, ir reduktorius, nes šio junginio atomo oksidacijos būsena yra +4.
Kaip SO 2 reaguoja su stipresniais reduktoriais, tokiais kaip:
SO 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 O
Kaip reduktorius SO 2 reaguoja su stipresniais oksidatoriais, pavyzdžiui, esant katalizatoriui, su ir pan.:
2SO2 + O2 = 2SO3
SO 2 + Cl 2 + 2H 2 O = H 2 SO 3 + 2HCl
Kvitas
1) Sieros dioksidas susidaro deginant sierai:
2) Pramonėje jis gaunamas skrudinant piritą:
3) Laboratorijoje sieros dioksidą galima gauti:
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Taikymas
Sieros dioksidas plačiai naudojamas tekstilės pramonėje įvairių gaminių balinimui. Be to, jis naudojamas žemės ūkyje žalingiems mikroorganizmams šiltnamiuose ir rūsiuose naikinti. Sieros rūgščiai gaminti naudojami dideli SO 2 kiekiai.
Sieros oksidas (VI) – TAIP 3 (sieros anhidridas)
Sieros anhidridas SO 3 yra bespalvis skystis, kuris žemesnėje nei 17 o C temperatūroje virsta balta kristaline mase. Labai gerai sugeria drėgmę (higroskopiškas).
Cheminės savybės
Rūgščių-šarmų savybės
Kaip reaguoja tipiškas rūgšties oksidas, sieros anhidridas:
SO 3 + CaO = CaSO 4
c) su vandeniu:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Ypatinga SO 3 savybė yra jo gebėjimas gerai ištirpti sieros rūgštyje. SO 3 tirpalas sieros rūgštyje vadinamas oleumu.
Oleumo susidarymas: H 2 SO 4 + n SO 3 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3
Redokso savybės
Sieros oksidas (VI) pasižymi stipriomis oksidacinėmis savybėmis (dažniausiai redukuojamas iki SO 2):
3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O
Priėmimas ir naudojimas
Sieros anhidridas susidaro oksiduojant sieros dioksidą:
2SO2 + O2 = 2SO3
Gryna sieros rūgšties anhidridas neturi praktinės reikšmės. Jis gaunamas kaip tarpinis produktas gaminant sieros rūgštį.
H2SO4
Sieros rūgštis pirmą kartą buvo paminėta tarp arabų ir Europos alchemikų. Jis buvo gautas kalcinuojant geležies sulfatą (FeSO 4 ∙ 7H 2 O) ore: 2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 3 + SO 2 arba mišinyje su: 6KNO 3 + 5S = 3K 2 SO 4 + 2SO 3 + 3N 2, o išsiskyrę sieros anhidrido garai kondensavosi. Sugerdami drėgmę, jie virto oleumu. Priklausomai nuo paruošimo būdo, H 2 SO 4 buvo vadinamas vitriolio aliejumi arba sieros aliejumi. 1595 m. alchemikas Andreas Libavius nustatė abiejų medžiagų tapatybę.
Ilgą laiką vitriolio aliejus nebuvo plačiai naudojamas. Susidomėjimas juo labai išaugo po to, kai XVIII a. Buvo atrastas indigokarmino, stabilaus mėlynojo dažiklio, gavimo iš indigo procesas. Pirmoji sieros rūgšties gamybos gamykla buvo įkurta netoli Londono 1736 m. Procesas buvo vykdomas švino kamerose, kurių apačioje buvo pilamas vanduo. Viršutinėje kameros dalyje buvo deginamas išlydytas salietros ir sieros mišinys, į kurį įleidžiamas oras. Procedūra kartojama tol, kol indo dugne susidarė reikiamos koncentracijos rūgštis.
XIX amžiuje metodas buvo patobulintas: vietoj salietros imta naudoti azoto rūgštį (jos duoda skaidant kameroje). Azoto dujoms grąžinti į sistemą buvo sukonstruoti specialūs bokšteliai, kurie visam procesui suteikė pavadinimą – bokšto procesas. Bokšto metodu veikiančios gamyklos egzistuoja ir šiandien.
Sieros rūgštis yra sunkus aliejinis skystis, bespalvis ir bekvapis, higroskopiškas; gerai tirpsta vandenyje. Koncentruotą sieros rūgštį ištirpinus vandenyje, išsiskiria didelis kiekis šilumos, todėl ją reikia atsargiai pilti į vandenį (o ne atvirkščiai!) ir tirpalą išmaišyti.
Sieros rūgšties tirpalas vandenyje, kuriame H 2 SO 4 yra mažesnis nei 70 %, paprastai vadinamas praskiesta sieros rūgštimi, o didesnis nei 70 % – koncentruota sieros rūgštimi.
Cheminės savybės
Rūgščių-šarmų savybės
Praskiesta sieros rūgštis pasižymi visomis stiprioms rūgštims būdingomis savybėmis. Ji reaguoja:
H 2 SO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba 2+ jonų sąveikos su SO 4 2+ sulfato jonais procesas lemia baltų netirpių nuosėdų BaSO 4 susidarymą. Tai kokybinė reakcija į sulfato jonus.
Redokso savybės
Praskiestame H 2 SO 4 oksidatoriai yra H + jonai, o koncentruotame H 2 SO 4 oksidatoriai yra SO 4 2+ sulfato jonai. SO 4 2+ jonai yra stipresni oksidatoriai nei H + jonai (žr. diagramą). 
IN praskiesta sieros rūgštimi metalai, esantys elektrocheminės įtampos serijoje, ištirpsta prie vandenilio. Tokiu atveju susidaro metalų sulfatai ir išsiskiria:
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
Metalai, esantys po vandenilio elektrocheminės įtampos serijoje, nereaguoja su praskiesta sieros rūgštimi:
Cu + H 2 SO 4 ≠
Koncentruota sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius, ypač kaitinamas. Jis oksiduoja daug ir kai kurias organines medžiagas.
Koncentruotai sieros rūgščiai sąveikaujant su metalais, esančiais po vandenilio elektrocheminėje įtampos serijoje (Cu, Ag, Hg), susidaro metalų sulfatai, taip pat sieros rūgšties redukcijos produktas – SO 2.
Sieros rūgšties reakcija su cinku Su aktyvesniais metalais (Zn, Al, Mg) koncentruota sieros rūgštis gali būti redukuojama į laisvą sieros rūgštį. Pavyzdžiui, sieros rūgščiai reaguojant su, priklausomai nuo rūgšties koncentracijos, vienu metu gali susidaryti įvairūs sieros rūgšties redukcijos produktai – SO 2, S, H 2 S:
Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O
4Zn + 5H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
Koncentruota sieros rūgštis šaltyje pasyvina, pavyzdžiui, kai kuriuos metalus, todėl gabenama geležinėse talpyklose:
Fe + H 2 SO 4 ≠
Koncentruota sieros rūgštis oksiduoja kai kuriuos nemetalus (ir kt.), redukuodami į sieros oksidą (IV) SO 2:
S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O
C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O
Priėmimas ir naudojimas
Pramonėje sieros rūgštis gaminama kontaktiniu būdu. Gavimo procesas vyksta trimis etapais:
- SO 2 gavimas skrudinant piritą:
4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
- SO 2 oksidavimas į SO 3, esant katalizatoriui – vanadžio (V) oksidui:
2SO2 + O2 = 2SO3
- SO 3 ištirpinimas sieros rūgštyje:
H2SO4+ n SO 3 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3
Gautas oleumas transportuojamas geležinėse talpyklose. Reikiamos koncentracijos sieros rūgštis gaunama iš oleumo, įpylus ją į vandenį. Tai galima išreikšti diagrama:
H2SO4∙ n SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Sieros rūgštis įvairiai pritaikoma įvairiose nacionalinės ekonomikos srityse. Naudojamas dujų džiovinimui, kitų rūgščių gamyboje, trąšų, įvairių dažiklių, vaistų gamybai.
Sieros rūgšties druskos
Dauguma sulfatų gerai tirpsta vandenyje (CaSO 4 mažai tirpsta, PbSO 4 dar mažiau, o BaSO 4 praktiškai netirpus). Kai kurie sulfatai, kuriuose yra kristalizacijos vandens, vadinami vitrioliais:
CuSO 4 ∙ 5H 2 O vario sulfatas
FeSO 4 ∙ 7H 2 O geležies sulfatas
Visi turi sieros rūgšties druskų. Jų santykis su šiluma yra ypatingas.
Aktyvių metalų sulfatai (,) nesuyra net 1000 o C temperatūroje, o kiti (Cu, Al, Fe) šiek tiek kaitinant skyla į metalo oksidą ir SO 3:
CuSO 4 = CuO + SO 3
Parsisiųsti:
Atsisiųskite nemokamą santrauką šia tema: „Sieros rūgšties gamyba kontaktiniu būdu“
Galite atsisiųsti santraukas kitomis temomis
*įrašome vaizde yra vario sulfato nuotrauka
