Тема: Общая характеристика неметаллических элементов и их соединений. Сульфур

Элементы с неметаллическими свойствами находятся в IIIA-VIIA - группах Периодической системы:

 

Период IIIA IVA VA VIA VIIA   B C N O F     Si P S Cl       As Se Br         Te I           At

Обычно среди неметаллов рассматривают также водород Н, хотя это не совсем точно, поскольку водороду присущи как неметаллические, так и металлические химические свойства.

Общая электронная формула атомов неметаллов ns ² np ^{1− 5}, этому соответствует большое разнообразие степеней окисления неметаллов в соединениях. Характерной особенностью неметаллов является большее (по сравнению с металлами) число электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов. Это определяет их большую способность к присоединению дополнительных электронов и проявлению высокой окислительной активности. Вот почему значения электроотрицательности у них велики. Отсюда многообразие в химических свойствах и способах получения неметаллов.

Другая характерная особенность неметаллов - стремление образовывать ковалентные связи с атомами других неметаллов и амфотерных элементов. Поэтому и простые вещества и соединения неметаллов имеют ковалентное строение.

В свободном виде встречаются газообразные вещества - F₂, Cl₂, O₂, N₂ и Н₂, твердые - I₂, At, S, Te, P, As, C, Si и В, при комнатной температуре известен один жидкий неметалл - бром Br₂.

Нередко для неметаллов наблюдается аллотропия, например у кислорода (О₂ и О₃) и углерода (графит, алмаз, карбин, фуллерен).

В природе встречаются самородные неметаллы - N₂ и O₂ (в воздухе), сера (в земной коре), но чаще неметаллы в природе находятся в химически связанном виде. В первую очередь это вода и растворенные в ней соли, затем - минералы и горные породы (например, различные силикаты, алюмосиликаты, фосфаты, бораты, сульфаты и карбонаты).

По распространенности в земной коре неметаллы занимают самые различные места: от трех самых распространенных элементов (O, Si, H) до весьма редких (As, Se, I, Te).

Сульфур-Сера

Се́ ра — элемент 16-й группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S.

Символ: S Электронная конфигурация: Ne 3s2 3p4 Температура плавления: 115, 2°C Атомный номер: 16 Температура кипения: 444, 7°C Атомная масса: 32, 065 ± 0, 005 а. е. м.

Сера широко распространена в природе. Она составляет 0, 05 % массы земной коры. В свободном состоянии (самородная сера) в больших количествах встречается в Италии (остров Сицилия) и США. Месторождения самородной серы имеются в Куйбышевской области (Поволжье), в государствах Средней Азии, в Крыму и других районах.

Сера часто встречается в виде соединений с другими элементами. Важнейшими ее природными соединениями являются сульфиды ме­таллов: FеS₂ — железный колчедан, или пирит; ZnS — цинковая обман­ка; PbS — свинцовый блеск; НgS — киноварь и др., а также соли серной кислоты (кристаллогидраты): СаSО₄^.2Н₂О — гипс, Na₂SO₄^.10Н₂О — глауберова соль, MgSO₄^.7Н₂О — горькая соль и др.

Сера содержится в организмах животных и растений, так как вхо­дит в состав белковых молекул. Органические соединения серы содержатся в нефти.

Физические свойства. Сера — твердое хрупкое вещество желтого цвета. В воде практически нерастворима, но хорошо растворяется в сероуглероде, анилине и некоторых других растворителях. Плохо проводит теплоту и электричество. Сера образует несколько аллотропных модификаций.

При 444, 6°С сера кипит, образуя пары темно-бурого цвета. Если их быстро охладить, то получается тонкий порошок, состоящий из мельчайших кристаллов серы, называемый серным цветом.

Природная сера состоит из смеси четырех устойчивых изотопов:

Химические свойства. Атом серы, имея незавершенный внешний энергетический уровень, может присоединять два электрона и прояв­лять степень окисления -2. Такую степень окисления сера проявляет в соединениях с металлами и водородом (например, Na₂S и Н₂S). При отдаче или оттягивании электронов к атому более электроотрицатель­ного элемента степень окисления серы может быть +2, +4 и +6.

Сера легко образует соединения со многими элементами. При сго­рании ее на воздухе или в кислороде образуется оксид серы (IV) SО₂ и частично оксид серы (VI) SO₃:

S + O₂ = SO₂ и 2S + 3O₂ = 2SO₃

Это наиболее важные оксиды серы.

При нагревании сера непосредственно соединяется с водородом, галогенами (кроме йода), фосфором, углем, а также со всеми металла­ми, кроме золота, платины и иридия. Например:

S + Н₂ = Н₂S; 3S + 2Р = Р₂S₃; S + Cl₂ = SСl₂; 2S + С = СS₂; S + Fе = FеS

Как следует из примеров, в реакциях с металлами и некоторыми неметаллами сера является окислителем, в реакциях же с более активными неметаллами, как например, с кислородом, хлором, - восстановителем.

Применение. Сера широко применяется в промышленности и сель­ском хозяйстве. Около половины ее добычи расходуется для получе­ния серной кислоты. Используют серу для вулканизации каучука: каучук приобретает повышенную прочность и упругость. В виде серно­го цвета (тонкого порошка) сера применяется для борьбы с болезнями виноградника и хлопчатника. Она употребляется для получения поро­ха, спичек, светящихся составов. В медицине приготовляют серные мази для лечения кожных заболеваний.