Соединения серы
Химические соединения с атомом серы

Соединения серы — это химические соединения, образованные элементом сера (S). Обычные степени окисления серы находятся в диапазоне от −2 до +6. Сера образует устойчивые соединения со всеми элементами, за исключением благородных газов .

Реакции переноса электронов

Лазурит обязан своим синим цветом аниону- радикалу трисульфида ( S−
3)

Поликатионы серы, S 8 2+ , S 4 2+ и S 16 2+ , образуются при реакции серы с окислителями в сильнокислом растворе. [1] Окрашенные растворы, полученные путем растворения серы в олеуме, были впервые описаны еще в 1804 году К. Ф. Бухольцем, но причина цвета и структура задействованных поликатионов были определены только в конце 1960-х годов. S 8 2+ — темно-синий, S 4 2+ — желтый, а S 16 2+ — красный. [2]

Восстановление серы дает различные полисульфиды с формулой S x 2- , многие из которых были получены в кристаллической форме. Показательным является получение тетрасульфида натрия:

4 Na + S 8 → 2 Na 2 S 4

Некоторые из этих дианионов диссоциируют, образуя радикальные анионы , такие как S 3 −, который придает голубой цвет лазуриту .

Две параллельные цепи серы, выращенные внутри однослойной углеродной нанотрубки (УНТ, а). Зигзагообразные (б) и прямые (в) цепи S внутри двухслойных УНТ [3]

Эта реакция подчеркивает отличительное свойство серы: ее способность к катенации (связыванию с собой путем образования цепей). Протонирование этих полисульфидных анионов дает полисульфаны , H2Sx , где x= 2, 3 и 4. [4] В конечном итоге, восстановление серы дает сульфидные соли:

16 Na + S 8 → 8 Na 2 S

Взаимопревращение этих видов используется в натрий-серной батарее .

Сероводород

Обработка серы водородом дает сероводород . При растворении в воде сероводород имеет слабокислую реакцию: [5]

Н2С ⇌ HS− + Н +

Сернистый газ и гидросульфидный анион чрезвычайно токсичны для млекопитающих из-за того, что они подавляют способность гемоглобина и некоторых цитохромов переносить кислород аналогично цианиду и азиду .

Оксиды

При сжигании серы получают два основных оксида серы:

S + O 2 → SO 2 ( диоксид серы )
2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3 ( триоксид серы )

Наблюдается много других оксидов серы, включая оксиды, богатые серой, такие как оксид серы, оксид дисеры, диоксиды дисеры и высшие оксиды , содержащие пероксогруппы.

Галогениды

Сера реагирует с фтором, давая высокореакционный тетрафторид серы и высокоинертный гексафторид серы . [6] В то время как фтор дает соединения S(IV) и S(VI), хлор дает производные S(II) и S(I). Таким образом, дихлорид серы , дихлорид дисеры и высшие хлорсульфаны возникают в результате хлорирования серы. Хлорид сульфурила и хлорсульфурная кислота являются производными серной кислоты; тионилхлорид (SOCl 2 ) является распространенным реагентом в органическом синтезе . [7] Галогениды серы являются предшественниками различных комплексов металлов. [8]

Псевдогалогениды

Сера окисляет цианид и сульфит, образуя тиоцианат и тиосульфат соответственно.

Сульфиды металлов

Сера реагирует со многими металлами. Электроположительные металлы дают полисульфидные соли. Медь , цинк и серебро тускнеют под воздействием серы. Хотя известно много сульфидов металлов , большинство из них получаются высокотемпературными реакциями элементов. [9] Сульфидные минералы содержат анионы сульфида (S 2- ) или дисульфида (S 2 2- ). Типичные примеры:

Органические соединения

Некоторые из основных классов органических соединений, содержащих серу, включают следующие: [10]

Соединения с кратными связями углерод-сера встречаются редко, исключением является дисульфид углерода , летучая бесцветная жидкость, которая структурно похожа на диоксид углерода. Он используется в качестве реагента для изготовления полимерного вискозного волокна и многих сероорганических соединений. В отличие от оксида углерода , моносульфид углерода стабилен только как чрезвычайно разбавленный газ, встречающийся между солнечными системами. [11]

Сероорганические соединения ответственны за некоторые неприятные запахи разлагающейся органики. Они широко известны как одорант в бытовом природном газе, запах чеснока и спрей от скунса. Не все органические соединения серы неприятно пахнут при любых концентрациях: серосодержащий монотерпеноид ( меркаптан грейпфрута ) в малых концентрациях имеет характерный запах грейпфрута, но имеет общий тиоловый запах при больших концентрациях. Сернистый иприт , сильнодействующее везикантное средство , использовался во время Первой мировой войны в качестве парализующего агента. [12]

Связи сера-сера являются структурным компонентом, используемым для придания резине жесткости, подобно дисульфидным мостикам, которые придают жесткость белкам (см. биологический ниже). В наиболее распространенном типе промышленного «отверждения» или закалки и укрепления натурального каучука элементарная сера нагревается с резиной до такой степени, что химические реакции образуют дисульфидные мостики между изопреновыми звеньями полимера. Этот процесс, запатентованный в 1843 году, сделал резину основным промышленным продуктом, особенно в автомобильных шинах. Из-за тепла и серы процесс был назван вулканизацией , в честь римского бога кузнечного дела и вулканизма .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Шрайвер, Аткинс. Неорганическая химия, пятое издание. WH Freeman and Company, Нью-Йорк, 2010; стр. 416
  2. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . С.  645–665 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  3. ^ Фухимори, Тошихико; Морелос-Гомес, Аарон; Чжу, Чжэнь; Мурамацу, Хироюки; Футамура, Рюсуке; Урита, Коки; Терронес, Маурисио; Хаяси, Такуя; Эндо, Моринобу; Янг Хонг, Санг; Чул Чой, Янг; Томанек, Дэвид; Канеко, Кацуми (2013). «Проведение линейных цепочек серы внутри углеродных нанотрубок». Природные коммуникации . 4 : 2162. Бибкод : 2013NatCo...4.2162F. дои : 10.1038/ncomms3162. ПМЦ 3717502 . ПМИД  23851903. 
  4. ↑ Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Т. 1. С. 421.
  5. ^ Гринвуд, НН; и Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 . 
  6. ^ Hasek, WR (1961). "1,1,1-Трифторгептан". Органические синтезы . 41 : 104. doi :10.1002/0471264180.os041.28.
  7. ^ Рутенберг, М. В.; Хорнинг, Э. К. (1950). "1-Метил-3-этилоксиндол". Органические синтезы . 30 : 62. doi :10.15227/orgsyn.030.0062.
  8. ^ Дирикан, Дилкан; Пфистер, Нильс; Возняк, Мартин; Браун, Томас (2020-06-02). «Реакционная способность бинарных и тройных галогенидов серы по отношению к соединениям переходных металлов». Химия – Европейский журнал . 26 (31): 6945– 6963. doi : 10.1002 /chem.201904493. ISSN  0947-6539. PMC 7318666. PMID  31840851. 
  9. ^ Vaughan, David J.; Craig, James R. (1978). Минеральная химия сульфидов металлов . Серия Кембриджских наук о земле. Кембридж, Лондон, Нью-Йорк [и т.д.]: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-21489-6.
  10. ^ Cremlyn RJ (1996). Введение в сероорганическую химию . Чичестер: John Wiley and Sons. ISBN 0-471-95512-4.
  11. ^ Wilson, RW ; Penzias, AA ; Wannier, PG; Linke, RA (15 марта 1976 г.). "Изотопное изобилие в межзвездном моносульфиде углерода". Astrophysical Journal . 204 : L135 – L137 . Bibcode :1976ApJ...204L.135W. doi : 10.1086/182072 .
  12. ^ Бануб, Джозеф (2011). Обнаружение биологических агентов для предотвращения биотерроризма . НАТО Наука ради мира и безопасности Серия A: Химия и биология. стр. 183. Bibcode :2011dbap.book.....B. doi :10.1007/978-90-481-9815-3. ISBN 978-90-481-9815-3. OCLC  697506461.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Соединения_серы&oldid=1254839292"