תרכובות גופרית. מצבי החמצון של גופרית בתרכובות. נוסחאות תרכובות גופרית

2024 מְחַבֵּר: Angel Austin | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 05:26

תת-הקבוצה של כלקוגנים כוללת גופרית - זהו השני מבין היסודות שיכולים ליצור מספר רב של מרבצי עפרות. סולפטים, סולפידים, תחמוצות ותרכובות גופרית אחרות נפוצים מאוד, חשובים בתעשייה ובטבע. לכן, במאמר זה נשקול מה הם, מהי גופרית עצמה, החומר הפשוט שלה.

גופרית ומאפייניה

לאלמנט הזה יש את המיקום הבא בטבלה המחזורית.

1. קבוצה שישית, תת-קבוצה ראשית.
2. תקופה קטנה שלישית.
3. מסה אטומית - 32, 064.
4. מספר רגיל - 16, אותו מספר של פרוטונים ואלקטרונים, ניוטרונים גם 16.
5. התייחס לאלמנטים שאינם מתכת.
6. בנוסחאות זה נקרא "es", שם היסוד גופרית, גופרית לטינית.

ישנם ארבעה איזוטופים יציבים בטבע עם מספרי המסה 32, 33, 34 ו-36. יסוד זה הוא השישי בשכיחותו בטבע. מתייחס ליסודות ביוגניים, שכן הוא חלק מאורגני חשובמולקולות.

מבנה אלקטרוני של האטום

תרכובות גופרית חייבות את הגיוון שלהן למוזרויות של המבנה האלקטרוני של האטום. זה בא לידי ביטוי בנוסחת התצורה הבאה: 1s²2s²2p⁶3s ² 3p⁴.

הסדר הנתון משקף רק את המצב הנייח של האלמנט. עם זאת, ידוע שאם מועברת אנרגיה נוספת לאטום, אזי ניתן לבטל אלקטרונים ברמות המשנה 3p ו-3s, ולאחר מכן מעבר נוסף ל-3d, שנותר חופשי. כתוצאה מכך, לא רק הערכיות של האטום משתנה, אלא גם כל מצבי החמצון האפשריים. מספרם גדל באופן משמעותי, כמו גם מספר החומרים השונים בהשתתפות גופרית.

מצבי חמצון של גופרית בתרכובות

יש כמה גרסאות עיקריות של מחוון זה. עבור גופרית זה:

• -2;
• +2;
• +4;
• +6.

מבין אלה, S⁺² הוא הנדיר ביותר, השאר מפוזרים בכל מקום. הפעילות הכימית ויכולת החמצון של החומר כולו תלויה במידת החמצון של גופרית בתרכובות. אז, למשל, תרכובות עם -2 הן סולפידים. בהם, היסוד שאנו שוקלים הוא חומר חמצון טיפוסי.

ככל שהערך של מצב החמצון בתרכובת גבוה יותר, יכולת החמצון של החומר תהיה בולטת יותר. קל לאמת זאת אם נזכור את שתי החומצות העיקריות שיוצרת גופרית:

• H₂SO₃ - גופרתי;
• H₂SO₄ - גופרתי.

זה ידועהאחרון הוא תרכובת הרבה יותר יציבה וחזקה, עם יכולת חמצון חזקה מאוד בריכוז גבוה.

חומר פשוט

כחומר פשוט, גופרית היא גבישים יפים צהובים בעלי צורה אחידה, קבועה ומוארכת. למרות שזוהי רק אחת מצורותיו, מכיוון שיש שני שינויים אלוטרופיים עיקריים של החומר הזה. הראשון, מונוקליני או מעוין, הוא גוף גבישי צהוב שאינו יכול להתמוסס במים, אלא רק בממיסים אורגניים. שונה בשבריריות ובצורה יפה של המבנה המוצג בצורה של כתר. נקודת התכה - בערך 110⁰C.

אם אתה לא מחמיץ את רגע הביניים בעת חימום שינוי כזה, אז אתה יכול לזהות מצב אחר בזמן - גופרית פלסטיק. זוהי תמיסה צמיגה חומה גומי, אשר לאחר חימום נוסף או קירור מהיר, הופכת שוב לצורה מעוין.

אם אנחנו מדברים על גופרית טהורה מבחינה כימית המתקבלת על ידי סינון חוזר, אז זה גבישים קטנים צהובים בוהקים, שביר ולא מסיס לחלוטין במים. מסוגל להתלקח במגע עם לחות וחמצן באוויר. שונים בפעילות כימית גבוהה למדי.

להיות בטבע

בטבע ישנם מרבצים טבעיים שמהם מפיקים תרכובות גופרית וגופרית עצמה כחומר פשוט. בנוסף, היאמכיל:

• במינרלים, עפרות וסלעים;
• בגוף של בעלי חיים, צמחים ובני אדם, מכיוון שהוא חלק ממולקולות אורגניות רבות;
• בגז טבעי, נפט ופחם;
• בפצלי שמן ובמים טבעיים.

ניתן למנות כמה מהמינרלים העשירים ביותר בגופרית:

• cinnabar;
• pyrite;
• sphalerite;
• antimonite;
• galena ואחרים.

רוב הגופרית המיוצרת היום הולכת לייצור סולפט. חלק נוסף משמש למטרות רפואיות, חקלאות, תהליכים תעשייתיים לייצור חומרים.

נכסים פיזיים

ניתן לתאר אותם בכמה נקודות.

1. לא מסיס במים, מסיס בפחמן דיסולפיד או טרפנטין.
2. עם חיכוך ממושך, צובר מטען שלילי.
3. נקודת ההיתוך היא 110 ⁰C.
4. נקודת רתיחה 190 ⁰C.
5. כשהיא מגיעה ל-300 ⁰C הופך לנוזל, נייד בקלות.
6. חומר טהור יכול להצית באופן ספונטני תכונות דליקות טובות מאוד.
7. כשלעצמו, אין לו כמעט ריח, עם זאת, תרכובות מימן גופרית פולטות ריח חד של ביצים רקובות. כמו גם כמה נציגים בינאריים גזים.

התכונות הפיזיקליות של החומר המדובר היו ידועות לאנשים מאז ימי קדם. בגלל מידת הבעירה שלה קיבלה גופרית את שמו. במלחמות, נעשה שימוש באדי חנק ורעילים, שנוצרים במהלך הבעירה של תרכובת זו, כמונשק נגד אויבים. בנוסף, לחומצות המכילות גופרית תמיד הייתה חשיבות תעשייתית רבה.

מאפיינים כימיים

נושא: "גופרית ותרכובותיה" בקורס הכימיה בבית הספר לוקח לא שיעור אחד, אלא כמה. אחרי הכל, יש הרבה כאלה. זה נובע מהפעילות הכימית של החומר הזה. זה יכול להפגין תכונות מחמצנות עם חומרים מפחיתים חזקים יותר (מתכות, בורון ואחרים), וגם תכונות מפחיתות עם רוב הלא מתכות.

עם זאת, למרות פעילות כזו, רק אינטראקציה עם פלואור מתרחשת בתנאים רגילים. כל השאר דורשים חימום. ישנן מספר קטגוריות של חומרים שאיתם גופרית יכולה לקיים אינטראקציה:

• metals;
• לא מתכות;
• alkali;
• חומצות מחמצנות חזקות - גופרית וחנקתי.

תרכובות גופרית: זנים

המגוון שלהם יוסבר בערך הלא שווה של מצב החמצון של היסוד העיקרי - גופרית. לכן, אנו יכולים להבחין בכמה סוגים עיקריים של חומרים על בסיס זה:

• תרכובות עם מצב חמצון -2;
• +4;
• +6.

אם ניקח בחשבון מחלקות, ולא את מדד הערכיות, אז אלמנט זה יוצר מולקולות כגון:

• acids;
• oxides;
• תרכובות מימן גופרית;
• s alt;
• תרכובות בינאריות עם לא-מתכות (פחמן דיסולפיד, כלורידים);
• חומר אורגני.

עכשיו בואו נסתכל על העיקריים שבהם וניתן דוגמאות.

חומרים עם מצב חמצון של -2

תרכובות גופרית 2 הן הקונפורמציות שלה עם מתכות, כמו גם עם:

• carbon;
• מימן;
• phosphorus;
• סיליקון;
• arsenic;
• בורון.

במקרים אלה, הוא פועל כחומר מחמצן, מכיוון שכל היסודות הרשומים הם אלקטרו-חיוביים יותר. בואו נסתכל על כמה מהחשובים יותר.

1. פחמן דיסולפיד - CS₂. נוזל שקוף עם ארומה נעימה אופיינית של אתר. הוא רעיל, דליק ונפיץ. הוא משמש כממס לרוב סוגי השמנים, השומנים, הלא מתכות, חנקתי כסף, שרפים וגומיות. זה גם חלק חשוב בייצור של משי מלאכותי - ויסקוזה. בתעשייה, הוא מסונתז בכמויות גדולות.
2. מימן גופרתי או מימן גופרתי - H₂S. גז חסר צבע עם טעם מתוק. הריח חד, מאוד לא נעים, מזכיר ביצה רקובה. רעיל, מדכא את מרכז הנשימה, מכיוון שהוא קושר יוני נחושת. לכן, כאשר מורעל על ידם, מתרחשים חנק ומוות. בשימוש נרחב ברפואה, סינתזה אורגנית, ייצור חומצה גופרתית וכחומר גלם חסכוני באנרגיה.
3. סולפידים מתכת נמצאים בשימוש נרחב ברפואה, בייצור סולפטים, בייצור צבעים, בייצור זרחנים ובמקומות נוספים. הנוסחה הכללית היא Me_xS_y.

תרכובות עם מצב חמצון של +4

תרכובות גופרית 4 -זה בעיקר תחמוצת והמלחים המתאימים לה וחומצה. כולם תרכובות נפוצות למדי שיש להן ערך מסוים בתעשייה. הם יכולים לשמש גם כחומרי חמצון, אך לעתים קרובות יותר הם מפגינים תכונות מפחיתות.

הנוסחאות של תרכובות גופרית עם מצב חמצון של +4 הן כדלקמן:

• oxide - דו תחמוצת הגופרית SO₂;
• acid - גופרתי H₂SO₃;

ל-

• מלחים יש את הנוסחה הכללית Me_x(SO₃)_y.

אחד הנפוצים ביותר הוא דו תחמוצת הגופרית, או אנהידריד. זהו חומר חסר צבע עם ריח של גפרור שרוף. נוצר במקבצים גדולים במהלך התפרצויות געשיות, קל לזהות אותו לפי הריח ברגע זה.

מתמוסס במים עם היווצרות חומצה מתפרקת בקלות - גופריתית. הוא מתנהג כמו תחמוצת חומצה טיפוסית, יוצר מלחים, הכוללים SO₃^2- כיון סולפיט. אנהידריד זה הוא הגז העיקרי המשפיע על זיהום האטמוספרה שמסביב. זה מה שגורם לגשם חומצי. בתעשייה, הוא משמש לייצור סולפט.

תרכובות שבהן לגופרית יש מצב חמצון של +6

אלה כוללים, קודם כל, אנהידריד גופרית וחומצה גופרתית עם המלחים שלהם:

• sulfates;
• הידרוסולפטים.

מכיוון שאטום הגופרית שבהם נמצא בדרגת החמצון הגבוהה ביותר, התכונות של התרכובות הללו מובנות למדי. הם מחמצנים חזקים.

תחמוצת גופרית (VI) - אנהידריד גופרית - הוא אנוזל חסר צבע נדיף. מאפיין אופייני הוא יכולת ספיגת לחות חזקה. מעשן בחוץ. כאשר הוא מומס במים, הוא נותן את אחת החומצות המינרליות החזקות ביותר - גופרית. התמיסה המרוכזת שלו היא נוזל שמן כבד מעט צהבהב. אם האנהידריד מומס בחומצה גופרתית, אז תתקבל תרכובת מיוחדת בשם אולאום. הוא משמש באופן תעשייתי לייצור חומצה.

בין מלחים - סולפטים - תרכובות כגון:

• gypsum CaSO₄ 2H₂O;
• barite BaSO₄;
• mirabilite;
• עופרת סולפט ואחרים.

הם משמשים בבנייה, סינתזה כימית, רפואה, ייצור מכשירים אופטיים ומשקפיים, ואפילו בתעשיית המזון.

הידרוסולפטים נמצאים בשימוש נרחב במטלורגיה, שם הם משמשים כשטף. וגם הם עוזרים להמיר תחמוצות מורכבות רבות לצורות סולפט מסיסות, המשמשות בתעשיות המקבילות.

לימוד הגופרית בקורס הכימיה של בית הספר

מתי הזמן הטוב ביותר לתלמידים ללמוד מהי גופרית, מהן התכונות שלה, מהי תרכובת גופרית? כיתה ט' היא התקופה הכי טובה. זו לא ההתחלה ממש, כשהכל חדש ובלתי מובן לילדים. זוהי דרך הביניים בחקר מדע הכימיה, כאשר היסודות שהונחו קודם לכן יעזרו להבין את הנושא במלואו. לפיכך, המחצית השנייה של שנת הסיום מוקצה לבחינת נושאים אלו.מעמד. במקביל, כל הנושא מחולק למספר בלוקים, בהם יש שיעור נפרד "תרכובות גופרית. כיתה ט'".

זה נובע מהשפע שלהם. גם נושא הייצור התעשייתי של חומצה גופרתית נשקל בנפרד. באופן כללי, 3 שעות בממוצע מוקצות לנושא זה.

אבל תרכובות גופרית אורגניות מוציאות ללימודים רק בכיתה י', כשבוחנים בעיות אורגניות. הם מושפעים גם בביולוגיה בתיכון. אחרי הכל, גופרית היא חלק ממולקולות אורגניות כמו:

• thioalcohols (thiols);
• חלבונים (מבנה שלישוני שעליו נוצרים גשרים דיסולפידים);
• thioaldehydes;
• thiophenols;
• thioethers;
• חומצות סולפוניות;
• sulfoxides ואחרים.

הם מסווגים כקבוצה מיוחדת של תרכובות אורגנוגופרית. הם חשובים לא רק בתהליכים הביולוגיים של יצורים חיים, אלא גם בתעשייה. לדוגמה, חומצות סולפוניות הן הבסיס לתרופות רבות (אספירין, סולפנילמיד או סטרפטוציד).

בנוסף, גופרית היא מרכיב קבוע של תרכובות כמו כמה:

• חומצות אמינו;
• enzymes;
• vitamins;
• הורמונים.