Курс лекций по дисциплине «неорганическая химия» (для студентов инженерно технологического факультета) (стр. 19 из 24)

1. С Металлами

Al + O₃ → Al₂O₃ + O₂

2. Со сложными веществами

PbS + 2O₃ → PbSO₄ + O₂

3. Со щелочами

2 KOH + 7/3 O₃ → O₂ + 2KO₃ + H₂O

озонид калия

Кроме степени окисления +4, кислород может проявлять степень окисления +2 в соединении со фтором O⁺²F₂ и +1 О₂⁺¹F₂

2 F₂ + 2 NaOH → 2NaF + O⁺²F₂ + H₂O^-2

Окислительно-восстановительная двойственность пероксида водорода Н₂О₂

Степень окисления кислорода равна -1, т.е. имеет промежуточное значение между степенью окисления кислорода в Н₂О (-2) и в молекуле кислорода (0)

.

Н₂О^-2, Н₂О₂^-1, О₂, О⁺²F₂^-

^{восстановитель двойственность окислитель}

т.е. Н₂О₂ проявляет свойства и окислителя и восстановителя. С сильными восстановителями выступает в роли окислителя.

Производные Н₂О₂ надкислоты и надоснования (пероксосоединения). Обязательно наличие пероксидной цепочки (− О – О−). Надкислоты получаются при замещении водорода в молекуле Н₂О₂ на кислотные радикалы.

При замене одного атома водорода на металл получаем надоснования К−О−ОН, можно рассматривать как кислые соли пероксида водорода называют гидропероксидами. КО₂Н.

Важнейшее применение Na₂O₂ и К₂О₂ основано на реакции регенерации кислорода.

2Э₂О₂ + 2СО₂ = 2Э₂СО₃ + О₂

Пероксиды используют как источники кислорода для дыхания в автономных системах (подводные лодки, летательные аппараты, батискафы).

1. Химия серы

₁₆S [Ne] 3s²3p⁴

Существует в нескольких аллотропных формах:

• жёлтая ромбическая сера (α-сера), при комнатной температуре стабильна.

• моноклинная (β-сера), состоит из молекул S₈, которая имеет циклическое «зубчатое» строение.

• пластическая сера

При плавлении ромбической серы цепочки разбиваются и S₈ связывается в S₆, S₄, S∞ .

Если расплавить ромбическую серу при t до 119^ºС, то это легко подвижная жидкость. При повышении t до 200^ºС вязкость резко повышается и образуется смола. Это связано с разрывом S₈ и образованием цепочек пластической серы, которые скручиваются друг с другом. При t>250^ºC цепочки пластической серы рвутся и опять образуется легко подвижная жидкость, состоящая из колец S₄, S₂. Т. о. при нагревании состав молекул меняется. t = 444^ºC – закипает. Сера - типичный неметалл. В Н₂О не растворима. Взаимодействуют почти со всеми элементами:

S + C = CS₂

S + F₂ = SF₆

S + Fe = FeS

S + Na = Na₂S

S + H₂ = H₂S

S + HNO_3(конц.) = H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

S + NaOH = Na₂S + Na₂SO₃ + H₂O с концентрированными растворами щелочей при t S – диспропорционирует

Сероводород H₂S – газ, образуется при действии гнилостных бактерий на серусодержащие белки, поэтому его запах ассоциируется с запахом тухлых яиц. Вдыхание чистого сероводорода может привести к мгновенной смерти; даже его 0,01%-ное содержание в воздухе опасно для человека, т. к. он может накапливаться в организме, соединяясь с железом , входящим в состав гемоглобина, образуя сульфид - FeS. Это приводит к тяжелому кислородному голоданию и удушью. Причём окраска крови становится чёрно-зелёной.

В H₂S угол отталкивания меньше, чем у Н₂О

Сера менее электроотрицательна, чем кислород, связь слабее поляризована.

H₂S в лаборатории получают действуя на суфиды кислотой

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑

Различно реагируют с Н₂О

Основн. Na₂S + H₂O → NaHS + NaOH (гидролиз)

Амф. Al₂S₃ + 6H₂O → Al(OH)₃ + H₂S↑

Кисл.SiS₂ + 3H₂O → H₂SiO₃↓ + 2H₂S↑

Растворимы в Н₂О сульфиды щёлочных и щелочноземельных металлов

2NaOH + H₂S → Na₂S + H₂O

Нерастворимые сульфиды можно получить взаимодействием соответствующей соли с Н₂S

MnSO₄ + H₂S → MnS↓ + H₂SO₄ CuS, PbS- чёрные ZnS –белый

^{телесный}

1. Есть сульфиды , которые можно перевести в растворимое состояние действием кислот

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S

2. Которые нерастворимы в разбавленных кислотах, но реагируют с окислителями

CuS + HNO₃ → CuSO₄ + NO₂ + H₂O

^{вост. ок.}

3. Растворяются в растворах сульфидов щелочных металлов

As₂S₃ + 3Na₂S = 2Na₃AsS₃

H₂S и сульфиды - сильные восстановители.

4.Сплавление различных по природе сульфидов

Na₂S + CS₂ → Na₂CS₃ – тиокарбонат натрия

H₂S хорошо растворим в спирте, несколько хуже в воде, придавая раствору слабокислый характер. Водный раствор называется сероводородной кислотой, двухосновна.

H₂S ↔ H⁺ + HS^- ↔ 2H⁺ + S^-2 слабая кислота.

К₁=6∙10^-8 К₂=1∙10^-14

Образует средние (сульфиды) и кислые (гидросульфиды) соли.

H₂S и сульфиды могут окислятся до S, SO₂, SO₄^2-

H₂S + Br₂ + H₂O → H₂SO₄ + HBr

H₂S + H₂SO₄ → S + H₂O

H₂S + O₂ → S + H₂O

H₂S + O₂ → SO₂ + H₂O

H₂S^-2 + I₂ → HI^- + S⁰

H₂S + HNO_3конц → S⁰↓ + NO₂ + H₂O

Сульфаны (полисульфиды водорода)

Т. к. связь S−S прочна, то существуют полисульфиды водорода (сульфаны) H₂S₂, H₂S₃, H₂S₄ и т. д. В воде проявляют свойства более сильных кислот, чем H₂S, поэтому гидролизуются меньше. А их соли полисульфиды используются, как пестициды.

H₂S_X X=1÷8

Na₂S+S=Na₂S₂

Na₂S+2S=Na₂S₃

Они имеют зигзагообразные цепи. Сульфаны – это жёлтые, вязкие жидкости с резким запахом, растворимые в растворах щелочей с образованием поли-сульфидов щёлочных металлов.

Диоксид серы (сернистый газ) SO₂ – бесцветный газ, с резким запахом, хорошо растворим в воде, менее токсичен , чем сероводород. Водный раствор называется сернистой кислотой, которая не существует в свободном виде.

SO₂ + H₂O ↔ H⁺+HSO^-₃ ↔ 2H⁺+SO₃^2-

К₁ = 2∙10^-2 ; К₂ = 6∙10^-8.

Кислота средней силы.Образует средние соли сульфиты, кислые – гидросульфиты.

При нагревании сульфиты диспропорционируют: