Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 2 НЕМЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ

 

ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ГРУПИ (ХАЛЬКОГЕНИ)

§ 27. Сірководень. Сульфіди

 

Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

характеризувати склад і будову сірководню, сульфідної кислоти, її солей; фізичні та хімічні властивості, практичне значення сполук Сульфуру(ІІ); фізіологічну дію сірководню; визначати сульфід-іони в розчинах;

складати рівняння та схеми електронного балансу відповідних хімічних реакцій.

Сірководень, або дигідроген сульфід H2S, — летка воднева сполука Сульфуру; Mr(H2S) = 34.

У молекулі сірководню атом Сульфуру утворює два ковалентні полярні зв’язки з двома атомами Гідрогену — внаслідок перекривання кожного із двох неспарених _р-електронів атома Сульфуру з неспарени- ми s-електронами кожного з атомів Гідрогену. Валентний кут наближається до прямого і становить 92°. Унаслідок кутової будови молекула полярна (мал. 40).

На відміну від молекули води молекули сірководню не утворюють між собою водневих зв’язків, що пояснюється значно меншою полярністю зв’язків SH порівняно зі зв’язками О—H.

- Поясніть різницю полярності зазначених зв’язків.

Поширеність у природі. Ви уже знаєте з § 25, що сірководень міститься у природному та вулканічному газах, нафті, мінеральних джерелах: Синяк, Немирів, Черче (Україна), Мацеста (Росія). Сірководень утворюється під час розкладу рослинних і тваринних решток.

Фізичні властивості сірководню зумовлені молекулярною кристалічною ґраткою. За стандартних умов — це безбарвний газ, важчий за повітря, з дуже неприємним запахом тухлих яєць. За температури 20 °С в одному об’ємі води розчиняються 2,4 об’єму сірководню. При зниженні температури до 0 °С розчинність сірководню збільшується майже вдвічі, до 4,6 об’єму. В насиченому розчині його масова частка становить приблизно 0,3 %. Розчин сірководню змінює колір лакмусу на червоний, тобто виявляє властивості слабкої кислоти — сульфідної.

Фізіологічна дія. Сірководень — дуже отруйна речовина.

При роботі з ним слід бездоганно дотримуватися правил безпеки. Працювати з цим газом потрібно тільки у витяжній шафі або герметичному приладі.

Наявність у повітрі об’ємної частки сірководню 0,1 % викликає отруєння. Лише один подих сірководню може спричинити непритомність, параліч дихального центру. Отруйна дія пояснюється його здатністю взаємодіяти з Ферумом гемоглобіну крові.

 

Мал. 40. Молекула сірководню: а — модель, б — просторова будова

 

Перша допомога при отруєнні сірководнем — вдихання чистого повітря.

Добування. У лабораторії сірководень добувають у витяжній шафі. У пробірку, закріплену в лабораторному штативі, кладуть 5—6 грудочок ферум(П) сульфіду розміром з горошину. Доливають до половини пробірки розчин хлоридної або сульфатної кислоти і закривають пробкою з газовідвідною трубкою. Якщо реакція відбувається повільно, то пробірку обережно нагрівають:

Добутий сірководень використовують у дослідах для виявлення його властивостей.

- Виразіть рівняння реакції в йонних формах.

Хімічні властивості. Наявність у складі сірководню Сульфуру з мінімальним ступенем окиснення -2 зумовлює сильні відновні властивості цієї речовини. Залежно від сили окисника й умов проведення реакції ступінь окиснення Сульфуру може підвищуватися по-різному:

Взаємодія сірководню з киснем. Сірководень горить блакитним полум’ям в атмосфері кисню або на повітрі при підпалюванні.

При повному згорянні сірководню утворюються сульфур(IV) оксид і вода: 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2 При неповному згорянні в умовах нестачі кисню утворюється сірка:

Реакція має промислове значення для добування сірки з сірководню. Сірководень легко окиснюється галогенами (бромна або йодна вода) та солями тривалентного Феруму:

- Для наведених рівнянь окисно-відновних реакцій складіть схеми електронного балансу. Сульфідна кислота. Розчин сірководню у воді — дуже слабка двохосновна кислота, яка дисоціює ступінчасто з утворенням гідрогенсульфід- іонів HS- і сульфід-іонів S2-:

У розчині багато недисоційованих молекул, тому він має дуже сильний запах сірководню.

Сульфідна кислота реагує з основними оксидами, основами, солями з утворенням двох видів солей: кислих — гідрогенсульфідів і середніх — сульфідів:

H2S + NaOH = NaHS + H2O

H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O

- Виразіть рівняння наведених реакцій у йонних формах.

Сульфіди, як і сірководень, є сильними відновниками. Реакція взаємодії сульфідів металічних елементів з киснем — випалювання сульфідів — перша у процесі добування кольорових металів із сульфідних руд:

- Складіть схеми електронного балансу.

Більшість гідрогенсульфідів і сульфіди лужних металічних елементів та амонію NH+ розчиняються у воді, а переважна більшість сульфідів — нерозчинні. Сульфіди як солі слабкої кислоти у водних розчинах гідролізуються з утворенням лужного середовища.

» Складіть рівняння реакції гідролізу натрій сульфіду.

Сульфіди важких металічних елементів, які містяться у витискувальному ряді металів після Fe, добувають при пропусканні сірководню крізь розчин їхніх солей:

Взаємодія дуже слабкої сульфідної кислоти з розчинами солей сильних кислот (сульфатної, нітратної, хлоридної) зумовлена дуже незначною розчинністю утворених сульфідів. Так, для розчинення 1 г аргентум (I) сульфіду потрібно 2 км3 води.

Нерозчинні сульфіди більш активних металічних елементів добувають взаємодією розчинів їх солей з розчинними сульфідами:

- Виразіть рівняння реакції у йонних формах.

Сульфіди лужних металів безбарвні. А багато сульфідів кольорові: плюмбум(II) сульфід, купрум(II) сульфід, нікол(II) сульфід — чорні, кадмій(II) сульфід — жовтий, манган(II) сульфід — рожевий.

На різній розчинності сульфідів у воді та їх забарвленні засновані якісні реакції на сульфід-іон і катіони деяких металічних елементів.

В аналітичній хімії реактивом на сірководень та розчинні сульфіди є розчин плюмбум(II) нітрату:

- Поясніть, чому взяли саме цей реактив. Напишіть хімічне рівняння. Виразіть його в повній йонній формі.

Враховуючи те, що солі Плюмбуму не входять до Базового переліку реактивів для обладнання шкільного хімічного кабінету, поясніть, який реактив, крім плюмбум(ІІ) нітрату, можна ще запропонувати для визначення на шкільному рівні сульфід-іона.

Застосування сполук Сульфуру(ІІ). Сульфідні руди є природними сполуками не тільки Сульфуру, а й багатьох кольорових металів. Тому їх використовують як сировину для промислового добування металів: цинку, свинцю, срібла, ртуті, бісмуту, молібдену, індію тощо (§ 58). Забарвлення багатьох сульфідів у різні кольори зумовило застосування сірководню в аналітичній хімії для розпізнавання катіонів металічних елементів.

 Коротко про головне

Сірководень (дигідроген сульфід) H2S — речовина молекулярної будови, ступінь окиснення Сульфуру мінімальний (-2), зв’язки SH полярні, валентний кут 92°. Молекула має кутову будову. Сірководень — це отруйний газ із запахом тухлих яєць; малорозчинний у воді. Його водний розчин — слабка сульфідна кислота. Ця кислота двохосновна, дисоціює ступінчасто, в реакціях з основними оксидами, основами, солями утворює два види солей — кислі (гідрогенсульфіди) і середні (сульфіди).

Більшість сульфідів нерозчинна у воді, частина з них має забарвлення. Якісна реакція на сульфід-іон S2- — взаємодія з розчином плюмбум(ІІ) нітрату або купрум(ІІ) сульфату з утворенням чорного осаду плюмбум(ІІ) сульфіду або купрум(ІІ) сульфіду. Сірководень і сульфіди належать до сильних відновників. Сульфідні руди — сировина для промислового добування кольорових металів.

Для допитливих. Ще 1890 р. російська океанографічна експедиція довела, що в акваторії Чорного моря дуже високий вміст сірководню — 100 м від поверхні у центрі та 300 метрів у прибережній зоні. На сірководневу товщу припадають майже 90 % від загального об’єму води.

З багатьох гіпотез щодо причин появи сірководню в Чорному морі найбільш визнаними є неорганічна й органічна. Суть неорганічної гіпотези полягає в тому, що сірководень переважно надходить з надр Землі, а органічної — увесь сірководень є продуктом біохімічних процесів.

На сучасну екологічну ситуацію в Чорному морі значно впливає антропогенний чинник: щорічне збільшення надходження речовин-забруднювачів, поява радіонуклідів після катастрофи на Чорнобильській АЕС. Наслідком цього негативного впливу є поширення в деяких місцях сірководневої зони вже до глибини 50 — 60 метрів від поверхні моря. Фахівці вважають, що тільки спільні зусилля причорноморських країн щодо зменшення забруднення можуть поліпшити екологічний стан Чорного моря




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити