Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання

ЧАСТИНА І

ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

ХІМІЯ ЕЛЕМЕНТІВ

ОКСИГЕН. СУЛЬФУР

Оксиди Сульфуру

Фізичні властивості оксидів Сульфуру

Сульфур(ІV) оксид, або сульфур діоксид, або сірчистий ангідрид, — це безбарвний газ із характерним різким запахом. Саме він створює запах при згоранні сірників. При температурі -10 °С він скраплюється в безбарвну рідину, а при температурі -75 °С кристалізується. Добре розчиняється у воді: до 40 об’ємів газу в одному об’ємі води. Змішується з етером, бензолом та сірковуглецем у необмежених співвідношеннях.

Сульфур(VІ) оксид, або сульфур триоксид, або сірчаний ангідрид, утворює кілька алотропних модифікацій. Одна з них, γ -SO₃, являє собою безбарвну рідину, з температурою кипіння +45 °С та температурою кристалізації -17 °С. У твердому стані ця модифікація схожа на лід. Інша модифікація — α -SO₃ — кристалічна речовина, схожа на азбест, що плавиться при температурі +40 °С. Необмежено розчиняється у воді. Добре розчиняється в сульфатній кислоті. Розчин сульфур триоксиду в сульфатній кислоті називають олеумом.

Хімічні властивості оксидів Сульфуру

Реакції без зміни ступеня окиснення

Ангідриди кислот — це речовини, які при взаємодії з водою утворюють відповідну кислоту. Таким чином, SO₂ та SO₃ — це ангідриди сульфітної та сульфатної кислот, відповідно:

Обидві речовини є кислотними оксидами, тобто реагують із основами:

З основними оксидами:

При розчиненні SO₃ у сульфатній кислоті утворюється олеум:

Олеум — це важливий продукт хімічної промисловості. Його використовують у виробництві лакофарбових та гумо -технічних виробів, для очищення нафти.

Сульфітна кислота

Сульфітна кислота є дуже нестійкою й існує тільки у водному розчині. При виділенні з розчину вона розкладається на сульфітний ангідрид та воду.

Сульфітна кислота досить слабка (К_{а 1} = 2 ∙ 10^{- 2} , К_{а 2} = 6 ∙ 10^-8). Дисоціація кислоти відбувається за такою схемою:

Сульфітна кислота утворює два ряди солей: середні (сульфіти) та кислі (гідрогенсульфіти). При нагріванні сульфіти лужних і лужноземельних металів диспропорціонують:

Сульфіти менш активних металів розкладаються на оксиди:

Більш сильні кислоти легко витісняють її із солей і розкладають на сульфур діоксид та воду:

Сульфіти лужних металів при сплавлянні із сіркою утворюють нову сполуку — тіосульфат:

Різниця між сульфатом і тіосульфатом полягає в тому, що один з атомів Оксигену сульфат-іона замінений атомом Сульфуру. Виходить, що в iоні тіосульфату один атом Сульфуру перебуває в ступені окиснення +6, а інший у ступені окиснення -2.

Реакції зі зміною ступеня окиснення

При нагріванні суміші сульфур(ІV) оксиду та кисню над каталізатором ванадій(V) оксидом V₂O₅ можна добути сульфур(VІ) оксид:

Сульфітна кислота и сульфур діоксид легко окислюються сильними окисниками:

Останню реакцію використовують у промисловості при нітрозному методі добування сульфатної кислоти.

Добування й застосування сульфур оксидів

Добування сульфур(І V) оксиду

У промисловості сульфітний ангідрид добувають як побічний продукт при виплавці заліза, спалюванням на повітрі піриту (FeS₂):

Найпростіше сульфур діоксид можна добути з елементів при спалюванні простої речовини сірки на повітрі:

При дії сильних кислот на сульфіти металів:

При взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з неактивними металами:

Добування сульфур(V І) оксиду

Сульфур(V І) оксид, необхідний для добування сульфатної кислоти, у XIX столітті в основному добували нітрозним методом, який ґрунтувався на реакції:

Сьогодні найпоширенішим методом окиснення сульфітного ангідриду в сульфатний є контактний метод, який полягає в окисненні повітрям з каталізатором ванадій(V ) оксидом V ₂ O₅.

Застосування сульфур(І V) оксиду та сульфітів

Велику частину добутого сульфур(І V ) оксиду використовують для виробництва сульфатної кислоти. Сульфітний ангідрид є добрим відновником, за рахунок чого він здатний відновлювати деякі природні й штучні барвники. Цю властивість сульфітного ангідриду застосовують у текстильній промисловості для вибілювання різних матеріалів, наприклад шовку, вовни та соломи. Сульфур(І V ) оксид знешкоджує різні бактерії й мікроорганізми, тому його також використовують для дезінфекції сирих приміщень.

Кальцій гідрогенсульфіт застосовують при так званому сульфітному варінні целюлози, задля того, аби надати їй певних якостей. У такий спосіб обробляють деревину та папір.

Натрій сульфіт використовують як проявник у фотографії.

Застосування сульфур(V І) оксиду

Цю сполуку використовують для виробництва сульфатної кислоти та олеуму.