Положение атома серы в периодической системе

Сера (S) – химический элемент с атомным номером 16, атомной массой 32, 06. Сера находится в третьем периоде, VI группе главной подгруппы.

Сера относится к р-элементам, т.к. в ее атоме электронами заполняется р-подуровень внешнего электронного слоя.

Сера – типичный неметаллический элемент (неметалл), т.к. находится выше «диагонали» в периодической системе элементов [1].

 

Между предыдущим разделом и заголовком следующего раздела оставляйте пустую строчку или две.

Электронное строение, валентные возможности атома серы

Сокращенная электронная формула серы ₁₆S 3S²3р⁴

Электронно-графические схемы атома серы

 

в невозбужденном состоянии:

3р⁴

↑

↑ ↓

↑

↑ ↓

3S²

 

 

в возбужденных состояниях: S^*

↑

3d¹

 

↑

↑

↑

3р³

↑ ↓

3S²

 

↑

↑

3d²

 

↑

↑

↑

3р³

↑

3S¹

 

У атома серы на внешнем электронном слое находится шесть электронов: два на s-орбиталях и четыре на р-орбиталях. Валентные возможности серы определяются неспаренными электронами внешнего валентного уровня. 3а счет двух неспаренных электронов в основном состоянии сера в соединениях с более электроположительными элементами имеет степень окисления (–2), низшую. При возбуждении атомов число неспаренных электронов и валентные возможности атомов увеличиваются. В возбужденных состояниях, с участием d-орбиталей, степень окисления серы может быть до + 4 и +6, чаще – четная, но (+2) – нехарактерная.

Особенность серы − способность образовывать многоатомные цепи, например в полисульфидах, политионатах; при этом степень окисления серы может быть нечетной (–1) у крайних атомов и нулевой – у атомов внутри цепи.

Сера – неметалл, а неметаллы в соединениях могут иметь как отрицательные, так и положительные степени окисления.

Низшая степень окисления (–2) проявляется в H₂S, сульфидах………….

………………………… и т.д. ………………………………………………

Наиболее характерны для серы низшая и высшая степени окисления [1].

 

Примеры и характеристика соединений серы

Степень окисления «ноль» сера имеет в простом веществе, S. Т.к. атом серы способен проявлять несколько степеней окисления, следовательно, в химических реакциях сера проявляет как окислительные (так покажите это)

S + 2e^– ® S^2– E°= –0, 476 В [ссылка на справочные данные]

S +2H⁺+ + 2e^– ® H₂S E°=+0, 171 В [ссылка на справочные данные]

так и восстановительные свойства

S + 3H₂O ® H₂SO₃ +4H⁺ + 4e^– E°=+0, 45 В [ссылка на справочные данные]

S + 6OH^– ® SO₃^2–+ 3H₂O + 4e^– E°=–0, 66 В [ссылка на справочные данные]

Как простое вещество сера реагирует с водородом, кислородом, другими неметаллами, металлами, щелочью, концентрированной азотной кислотой, органическими веществами.

Степени окисления +4, +6 соответствуют оксидам серы SО₂, SО₃. Оксид серы IV (SO₂) при н.у. – газ; оксид серы VI (SO₃) существует в нескольких модификациях: при н.у. это твёрдое вещество с температурой плавления 16, 8⁰С [указать ссылку]. Температура кипения жидкого SO₃ 44, 8 ⁰С [указать ссылку]. Оба оксида Они являются кислотными и т.д…………………….

Поэтому соответствующие им гидратные формы (гидроксиды) относятся к оксокислотам: Н₂SО₃ − сернистая кислота, Н₂SО₄ − серная кислота.

Сернистая кислота Н₂SО₃ очень непрочное соединение и легко распадается:

Н₂SО₃® SО₂↑ + Н₂О

Сернистая кислота – слабый электролит, диссоциирующий в две ступени:

Н₂SО₃ ↔ Н⁺ + НSО₃^-

К_дис = 1, 4*10^-2 [3]

НSО₃^- ↔ Н⁺ + SО₃^2-

К_дис = 6, 2*10^-8 [3]

 

Как двухосновная кислота Н₂SО₃ образует два ряда солей: средние ( сульфиты) и кислые (гидросульфиты).

Далее скажите о растворимости этих солей

В воде растворимы сульфиты калия, натрия, аммония. Как и подавляющее большинство солей они являются сильными электролитами и в водных растворах диссоциируют полностью и необратимо:

 

запишите несколько уравнений диссоциации растворимых сульфитов, например, сульфита натрия и сульфита аммония

 

Малорастворимы сульфиты щелочноземельных металлов, магния, ряда d-металлов, например, серебра:

 

MgSО_3(тв.) ⇄ Mg²⁺_{(насыщ. р-р)} + SО₃^2–_{(насыщ. р-р)} ПР= [Mg²⁺]·[SО₃^2–] =............. [ссылка]

И ещё несколько примеров

 

Растворимость гидросульфитов выше, чем сульфитов. Например Ca(HSO₃)₂ хорошо растворим в воде, в отличие от CaSО₃. Диссоциация Ca(HSO₃)₂: Ca(HSO₃)₂ ® Ca²⁺ + 2HSО₃^–

HSО₃^– ⇄ H⁺ + SО₃^2–

 

А вот теперь расскажите об окислительно-восстановительных свойствах

 

Т.к. сера в составе SО₂, сернистой кислоты и сульфитов находится в промежуточной степени окисления +4, можно говорить об ее окислительно-восстановительной двойственности: (покажите это)

окислительные свойства:

H₂SO₃ +4H⁺ + 4e^– ® S + 3H₂O E°=+0, 45 В [ссылка на справочные данные]

SO₃^2–+ 3H₂O + 4e^– ®S + 6OH^– E°= –0, 66 В[ссылка на справочные данные]

восстановительные свойства:

H₂SO₃ + H₂O ® SO₄^2– + 4H⁺ + 2e^– E°= …… В [ссылка на справочные данные]

SO₃^2– + 2OH^– ® SO₄^2– + H₂O + 2e^– E°= …… В [ссылка на справочные данные]

 

Серная кислота Н₂SО₄ – сильный электролит, в концентрированных растворах диссоциирует в две ступени:

Н₂SО₄ ↔? Н⁺ + НSО₄^- (если сильный, почему тогда знак ↔, а не ®? )

НSО₄^- ↔ Н⁺ + SО₄^2-

К_{дис. 2} = 1, 2*10^-2 [3]

 

Серная кислота является сильным окислителем, т.к. содержит атомы серы в высшей степени окисления. Особенно сильно окислительные свойства проявляются у концентрированной серной кислоты В окислительно-восстановительных реакциях концентрированная серная кислота может (в зависимости от активности восстановителя) восстанавливаться до S, SО₂, Н₂S:

(покажите это; приведите уравнения соответствующих полуреакций и E°).

SO₄^2– + 4H⁺ + 2e^– ® SO₂ + 2H₂O E°= …… В [ссылка на справочные данные]

SO₄^2– + 8H⁺ + 6e^– ® S + 4H₂O E°= …… В [ссылка на справочные данные]

SO₄^2– + 10H⁺ + 8e^– ® H₂S + 4H₂O E°= …… В [ссылка на справочные данные]

 

Дайте информацию о солях серной кислоты в том стиле, как это было сделано для солей сернистой кислоты

Серная кислота образует два типа солей: сульфаты (ВаSО₄ – сульфат бария, ПР ВаSО₄ = 1, 1*10^-10 ) и гидросульфаты [3].

Для серы характерно образование поликислот: дисерная или пиросерная кислота Н₂S₂О₇, пероксомоносерная кислота Н₂SО₅, пероксодисерная кислота Н₂S₂О₈ [2].

Дисерная или пиросерная кислота: Пероксодисерная кислота:

 

Примеры реакций и расчетов

⇐ Предыдущая12

Поделиться: