додати матеріал


Сульфіди у всьому різноманітті

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
«СУЛЬФІДУ В УСЬОМУ РІЗНОМАНІТТІ»
ЗМІСТ
ВСТУП
1. Методи отримання сульфідів.
2. Фізико-хімічні властивості сульфідів металів
3. Розчинність сульфідів
4. Основні хімічні властивості сульфідів

5. Тиосоли

6. Полісульфіди.
7. Промислове застосування сульфідів
ВСТУП
Сполуки сірки з більш електропозитивних елементами називаються сульфідами. Більшість сульфідів, а саме сульфіди металів, за способом освіти і хімічним поведінки слід розглядати як солі сірководневої кислоти. Сірка в цих з'єднаннях має негативну ступінь окислення -2.
Сульфіди лужних і лужноземельних металів безбарвні.
Сульфідів важких металів мають наступні забарвлення:
чорні - HgS, Ag 2 S, PbS, CuS; помаранчеві - Sb 2 S 3, Sb 2 S 5;
коричневі - SnS, Bi 2 S 3; жовті - As 2 S 3, As 2 S 5, SnS 2, CdS
рожевий - MnS; білий - ZnS.
Багато сульфіди при нагріванні без доступу повітря не зазнають розкладання. Але деякі з них втрачають сірку. Так, наприклад, пірит FeS 2 вже при сильному нагріванні розпадається на сульфід заліза (II), і сірку, сульфід олова (IV) розпадається при нагріванні на сульфід олова (II) і сірку. Стійкі до нагрівання сульфіди в більшості випадків можна нагрівати в струмі водню: при цьому вони не змінюються. Навпаки, при нагріванні в струмі кисню або повітря («випалюванні») більшість сульфідів переходить в окисли, а іноді частково і в сульфати. Сульфіди, що випали з водного розчину, вже при звичайних температурах в значній мірі піддаються окисленню, якщо вони у вологому стані довгий час знаходяться в контакті з потоком повітря. При цьому відбувається або виділення сірки або освіту сульфату:
Fe 2 S 3 + aq + 3/2O 2 = Fe 2 O 3 * aq + 3S (1)
CuS + 2O 2 = CuSO 4 (2)
Легко окислюються і розчинені сульфіди; при цьому вони діють як сильні відновники.
Сильне відновне сірководню і сульфідів у розчині обумовлено незначним спорідненістю утворення іонів S 2 -. В гальванічному елементі, складеному з нормального водневого електрода і платинової фольги, зануреної в розчин сульфіду, «сірчаний електрод» внаслідок тенденції іонів S 2 - розряджатися, стає негативним, а водневий електрод-позитивним полюсом.
Поширення сульфідів металів у природі представлено в таблиці 1.
Таблиця 1
Поширення сульфідів у природі
Хімічна формула
Назва мінералу
Форма кристалічної решітки
Щільність, г / м 3
Твердість
1
2
3
4
5
FeS 2
марказит
ромбічна
4,6-4,9
6,0-6,5
FeS
піротин
гексагональна
4,54-4,64
3-4,5
FeS 2
пірит
кубічна
4,9-5,2
6,0-6,5
SnS 2
олов'яний камінь
тетрагональна
6,8-7,0
6-7
CuFeS 2
халькопірит
тетрагональна
4,1-4,3
3,5-4
PbS
галеніт, свинцевий блиск
кубічна
7,3-7,6
2,5
Cu 2 S
халькозин, мідний блиск
тетрагональна
5,5-5,8
2,5-3,0
MoS 2
молібденіт, молібденовий блиск
тетрагональна
4,6-5,0
1,0-1,5
Ag 2 S
аргентит, срібний блиск
кубічна
7,1
2,0-2,5
Sb 2 S 3
cтібніт, сурм'яний блиск, сіра сурьмяная руда, антимоніт
ромбічна
4,5-5,0
2
ZnS
сфалерит, цинкова обманка
кубічна
3,9-4,2
3,5-4,0
HgS
кіновар
тригональна
8,0-8,2
2,0-2,5
As 4 S 4
Реальгар
моноклінна
3,56
1,5-2,0
As 2 S 3
ауріпігмент
моноклінна
3,4-3,5
1,5-2,0
Колчедани - світлі з металевим блиском; блиски - темне з металевим відливом; обманки - темні без металевого блиску або частіше світлі, прозорі.
1. Методи отримання сульфідів
1. Взаємодія гидроокисей з сірководнем
Ці методом отримують в першу чергу розчинні у воді сульфіди, тобто сульфіди лужних металів. Для цього необхідно: спочатку наситити розчин гідроокису лужного металу сірководнем. При цьому виходить кислий сульфід (гидросульфид). Потім додають рівну кількість лугу для його перекладу в нормальний сульфід:
NaOH + H 2 S = NaHS + H 2 O (3)
NaHS + NaOH = Na 2 S + H 2 O (4)
2.Відновлення сульфатів прокаливанием з вугіллям.
Na 2 SO 4 + 4C = Na 2 S + 4 CO (5)
Цей метод є основним для отримання сульфіду натрію і сульфідів лужноземельних металів.
3. Безпосереднє з'єднання елементів
З'єднання металів із сіркою протікає в більшості випадків дуже легко, часто з великим виділенням тепла. Однак воно рідко призводить до утворення абсолютно чистого продукту:
Fe + S = FeS (6)
4. Взаємодія солей у водному розчині з сірководнем або сульфідом амонію.
Цим методом отримують в першу чергу нерозчинні у воді сульфіди.
2. Фізико-хімічні властивості сульфідів металів
Фізико-хімічні властивості сульфідів представлені в таблиці 2.

Таблиця 2

Фізико-хімічні властивості сульфідів металів


п / п
Формула

М, г / моль

щільність,
Тпл, 0 С
Т кип, 0 С
1
2
3
4
5
6
1
Ag 2 S
247,82
7,2 ¸ 7,3
825
розкладається
2
As 2 S 3
246,0
3,43
310
707
1
2
3
4
5
6
3
As 4 S 4
427,88
a 3,5
b 3,25
превр.в b 267
307
565
4
BaS
169,43
4,25
-
- 8H 2 O, 780
5
Bi 2 S 3
514,18
7,4
685, разл.
-
6
CdS
144,47
4,82
1750
Переганяється в середовищі азоту, 980
7
Cu 2 S
159,20
5,6 ¸ 5,8
> 1100
-
8
CuS
95,63
4,6
разл.220
-
9
FeS
87,90
4,7
1193
розкладається
10
FeS 2
119,96
4,9
1171
розкладається
11
HgS
232,67
8,1
Переганяється при 583,5
-
12
K 2 S
110,25
1,80
840
-
13
MoS 2
160,07
4,6 ¸ 4,8
1185
-
14
NaHS
56,07
1,79
350
-
15
Na 2 S
78,05
1,86
> 978
-
16
NiS
90,75
5,2 ¸ 5,7
797
-
17
P 2 S 5
222,34
2,03
290
514
18
PbS
239,27
7,5
1114
-
19
Sb 2 S 3
339,70
4,1 ¸ 4,6
550
-
20
Sb 2 S 5
403,82
4,12
розкладається
-
21
SnS 2
150,70
6,95
> 1990
Переганяється при 1800-1900
22
ZnS
97,44
4,0 ¸ 4,1
> 1800
Переганяється при 1180

3. Розчинність сульфідів
Оскільки сірководень є двоосновний кислотою, від нього проводяться два ряди сульфідів: кислі сульфіди або гидросульфид MHS і нормальні сульфіди M 2 S. Всі кислі сульфіди дуже легко розчиняються у воді. З нормальних сульфідів також легко розчиняються сульфіди лужних металів. У водному розчині вони дуже сильно гідролізуються (у 1 Н. розчині приблизно на 90%) за рівнянням:
Na 2 S + HOH Û NaOH + NaHS або S "+ HOH Û OH + HS (7)
Тому їх розчини мають сильно лужну реакцію. Нейтральні сульфіди лужноземельних металів як такі в воді не розчиняються. Але при дії води вони зазнають гидролитическое розщеплення, наприклад,
2CaS + 2HOH = Ca (HS) 2 + Ca (OH) 2 (8)

а утворений при цьому кислий сульфід переходить в розчин. При кип'ятінні розчину він також розкладається:

Ca (HS) 2 + 2HOH = Ca (OH) 2 + 2H 2 S (9)

Ще легше гідролізуються сульфіди деяких багатовалентних металів, наприклад сульфід алюмінію AI 2 S 3, сульфід хрому, сульфід кремнію Cr 2 S 3 SiS 2. Кислоти розкладають всі ці сульфіди з виділення сірководню.

Більшість сульфідів важких металів настільки мало розчиняються у воді, що гидролитическое розщеплення їх не відбувається. Деякі сульфіди, розбавлені сильними кислотами не розкладаються. Твір розчинності цих сульфідів настільки мало, що навіть при зниженні концентрації іонів S 2 - в розчині за рахунок додавання іонів H + концентрація іонів металу в розчині, що знаходиться в рівновазі з сульфідом (донної фазою), дуже незначна. Тому, при пропусканні сірководню такі сульфіди будуть випадати в осад навіть з дуже кислих розчинів.
На тому, що одна частина важких металів осідає сірководнем з кислого розчину, а інша випадає в осад тільки з аміачних розчинів при дії на них розчину сульфіду амонію, засноване застосування цих реактивів для розділення катіонів при систематичному аналізі.
З кислого розчину сірководень тримає в облозі наступні елементи у вигляді їх сульфідів:
1) Миш'як, сурму і олово;
2) Срібло, ртуть, свинець, вісмут, мідь та кадмій;
При дії сульфіду амонію осідають наступні елементи: цинк, марганець, кобальт, нікель, залізо, хром і алюміній. Два останніх елемента випадають у вигляді гідроксидів, так як їх сульфіди гідролізуються водою.
Сульфіди елементів, наведених під 1), відрізняються тим, що вони здатні розчинятися в жовтому полісульфід амонію, утворюючи при цьому тиосоли, тоді як сульфіди елементів групи 2) у цьому реактиве не розчиняються.
Твір розчинності ряду сульфідів наведено в таблиці 3. Ці величини обчислені на підставі співвідношення
A F n = - RT * 2,3026 * log L (10),
де L - добуток розчинності, A F n - нормальне спорідненість реакції
2M + S = M 2 S (11)

Таблиця 3

Твір розчинності кристалічних сульфідів металів при 25 0 С
з'єднання
добуток розчинності
вільна енергія утворення
сульфіду, ккал / моль
іона металу,
ккал / г-іон
MnS
1 * 10 -11
-47,6
-53,4
FeS
5 * 10 -18
-23,32
-20,30
NiS
2 * 10 -21
-18,8
-11,1
ZnS
8 * 10 -25
-47,4
-35,184
CoS
8 * 10 -23
-21,8
-12,3
Co 2 S 3
10 -124
-47,6
29,6
CdS
7 * 10 -27
-33,6
-18,58
PbS
8 * 10 -28
-22,15
-5,81
HgS
3 * 10 -52
-10,22
39,38
CuS
8 * 10 -36
-11,7
15,53
Cu 2 S
1 * 10 -48
-20,6
12,0
Ag 2 S
7 * 10 -50
-9,56
18,43
Tl 2 S
7 * 10 -20
-21,0
-7,755
Bi 2 S 3
10 -96
-39,4
15
La 2 S 3
2 * 10 -13
-301,2
-172,9
Ce 2 S 3
6 * 10 -11
-293,0
-170,5
4. Основні хімічні властивості сульфідів
Основні хімічні властивості сульфідів представлені в таблиці 4.
Таблиця 4

Хімічні властивості сульфідів


п / п
Формула

Хімічні властивості

1
2
3
1
Ag 2 S
· Найбільш важкорозчинних сіль срібла;
· При обробці концентрованими розчинами сульфідів лужних металів переходить в кристалічні подвійні солі, наприклад Na 2 S * 3Ag 2 S * 2H 2 O;
2
As 2 S 3
· Не розчиняється у воді і в кислотах;
· Легко розчиняється в речовинах, які мають лужної реакцією, особливо в розчинах сульфідів лужних металів;
3
As 4 S 4
· Розкладається на трехсерністий миш'як і вільний миш'як;
4
BaS
· Взаємодіє з СО і водою з утворенням карбонату барію і сірководню;
5
Bi 2 S 3
· На відміну від сульфідів миш'яку і сурми розчиняється у сульфідах лужних металів;
6
CdS
· Розчиняється у розведеної соляної кислоти;
· Розчиняється в концентрованих кислотах;
· Розчиняється в теплій розведеної азотної кислоти;
· Розчиняється в киплячій розведеної сірчаної кислоти;
7
CoS
· Не розчиняється у воді;
· У свежеосажденная стані розчиняється в розбавлених кислотах;
· Володіє різко вираженою схильністю до утворення колоїдних розчинів;
· При кип'ятінні з оцтової кислотою коагулює;
8
Cu 2 S
· У воді практично не розчиняється;
· Взаємодіє з аміачним розчином сульфату міді і утворює [NH 4] [CuS 4];
· Добре проводить електричний струм;
9
CuS
· Не розчиняється у воді;
· Розчиняється у розбавлених кислотах;
· У присутності кислот легко утворює колоїдні розчини;
· На повітрі легко окислюється до сульфату міді;
· Розчиняється у розчинах сульфіду калію і натрію;
· Розчинний в розчині сірчистого амонію;
10
FeS
· Розчиняється в розбавлених кислотах;
· У вологому стані піддається часткового окислення повітрям до сульфату;
11
FeS 2
· При високій температурі легко відщеплює сірку;
· При прожарюванні на повітрі згорає, утворюючи Fe 2 O 3 і SO 2;
12
HgS
· Розчиняється у концентрованих кислотах;
· Легко розчиняється в царській горілці;
13
K 2 S
· Взаємодіє з As 2 S 3 з утворенням тиосоли;
14
MgS
· Гідролізується з утворенням сірководню і гідроксиду магнію;
15
MoS 2
· На повітрі легко згоряє до триокиси молібдену;
16
MoS 3
· Легко розчиняється в сірчистому аммонійці;
· Легко розчиняється в лужних сульфідах;
· Легко розчиняється в царській горілці;
17
Na 2 S
· Киснем повітря легко окислюється до тіосульфату;
· Взаємодіє з As 2 S 3 з утворенням тиосоли;
18
NiS
· Не розчиняється у холодній розведеної соляної кислоти;
· При додаванні оцтової кислоти і кип'ятінні випадає у вигляді пластівців;
19
P 2 S 5
· Повільно розкладається водою;
20
PbS
· При нагріванні на повітрі окислюється до сульфату свинцю та окису свинцю;
· При прожарюванні в струмі водню відновлюється до металу;
· При нагріванні з хлором утворюються PbCI 2 і SCI 2;
· Сплавом з содою при доступі повітря з сульфіду виділяється вільний метал;
21
Sb 2 S 3
· Нагріта на повітрі, переходить в чотириокис;
· Розчиняється в теплій концентрованої соляної кислоти з утворенням трихлорида сурми
22
Sb 2 S 5
· Не розчиняється у воді;
· Розчинний у сульфідах лужних металів;
23
SnS 2
· Розчиняється в розчинах гідроксидів лужних металів;
· Легко розчиняється в розчинах сульфідів лужних металів;
24
ZnS
· Свежеосажденная легко розчинний в сильних кислотах; при стоянні поступово перетворюється в більш важко розчинну модифікацію;
· Легко переходить в колоїдний розчин, наприклад при тривалій дії сірководневої води;

5. Тиосоли

Багато сульфіди розчиняються в розчинах сульфідів лужних металів, утворюючи тиосоли, наприклад:
As 2 S 3 + 3K 2 S = 2K 3 [AsS 3] (12)
Отримане з'єднання називається тіоарсенат калію.
Цей процес цілком аналогічний процесу утворення солей кисневих кислот при з'єднанні кислого і основного оксидів:
As 2 O 3 + 2K 2 O = 2K 3 [AsO 3] (13).
Тісолі можна розглядати також як солі, аналогічні солям кисневих кислот, але лише містять замість кисню сірку. Освіта аніонів тиосоли за аналогією з утворенням аніонів солей кисневих кислот можна представити наступними рівняннями:
As 2 O 3 +3 O 2 - Û2 [AsO 3] 3 -, або As 2 O 3 +6 OH - Û 2 [AsO 3] 3 - + 3H 2 O (14)
As 2 S 3 +3 S 2 - Û2 [AsS 3] 3 -, або As 2 S 3 +3 SH - + 3OH - Û 2 [AsS 3] 3 - + 3H 2 O (15)
As 2 S 3 +3 O 2 - Û [AsS 3] 3 - + [AsO 3] 3 -, або As 2 S 3 +6 OH - Û [AsS 3] 3 + [AsO 3] + 3H 2 O (16)
Рівняння (16) показує, що можуть утворюватися одночасно анаіони як тіо-, так і кисневих кислот, а саме в тому випадку, коли сульфіди, розчинні в розчинах лужних сульфідів, обробляють лугами.
При підкисленні розчину більшість тиосоли розпадається з виділенням сірководню та звільненням вихідного сульфіду, тому що вільні тіокислот, як правило, нестійкі.
Тиосоли утворюють платина, золото, германій, телур, молібден, вольфрам, ванадій і вуглець. Тиосоли всіх цих елементів можна отримати обробкою відповідних сульфідів розчином сульфіду лужного металу. Ще ряд тиосоли можна приготувати сплавом, проте щодо отриманих таким способом з'єднань часто залишається сумнів, чи дійсно ми маємо справу зі справжніми тиосоли, а не з подвійними сульфідами.
6. Полісульфіди.
Розчини лужних металів здатні розчиняти значні кількості сірки, і при цьому утворюються забарвлені в кольори від жовтого до коричнево-червоного полісульфіди, тобто з'єднання загальної формули M 2 S n, де n зазвичай має значення від 2 до 5, але в деяких випадках може приймати і ще більші значення. Відомі полісульфіди лужних металів представлені в таблиці 5.
Полісульфіди лужних металів утворюються також при стоянні розчинів лужних сульфідів на повітрі внаслідок повільного окислення гидросульфид-іонів киснем повітря:
2HS - + Ѕ O 2 = H 2 O + S 2 - (17)
Полісульфіди лужних металів отримують також сплавом сульфідів лужних металів з сіркою. Крім того, їх можна отримати, сплавляючи гідроокису або карбонати лужних металів з сіркою. Однак в останньому випадку виходять полісульфіди бувають забруднені одночасно утворюється тіосульфатом, а при доступі повітря і сульфатом.
Крім полісульфідів лужних металів, відомі також полісульфіди лужноземельних металів. Найбільш стійкими є, мабуть, полісульфіди з чотирма атомами сірки.
У таблиці 5 представлені відомі полісульфіди лужних меаллов.
Таблиця 5
Відомі полісульфіди лужних металів
Na 2 S 2
K 2 S 2
Rb 2 S 2
Cs 2 S 2
-
K 2 S 3
Rb 2 S 3
Cs 2 S 3
Na 2 S 4
K 2 S 4
Rb 2 S 4
Cs 2 S 4
Na 2 S 5
K 2 S 5
Rb 2 S 5
Cs 2 S 5
-
K 2 S 6
Rb 2 S 6
Cs 2 S 6
Гидролитическое розщеплення полісульфідів відбувається в значно меншому ступені, ніж звичайних сульфідів. Наприклад, на відміну від нормального сульфіду амонію (NH 4) 2 S полісульфіди амонію при звичайних температурах стійкі. Кислоти розкладають полісульфіди з відщепленням сірки:
Na 2 S 2 + 2HCI = 2NaCI + H 2 S + S (18)
7. Промислове застосування сульфідів
У таблиці 6 представлені промислові області застосування сульфідів.

Таблиця 6

Промислове застосування сульфідів


п / п
Формула

Застосування

1
2
3
1
Ag 2 S
· Забезпечує «темненность під старовину» нових срібних виробів;
2
As 2 S 3
· У чистому вигляді «королівська жовта» фарба;
· Фарба-«опермент» - в неочищеному стані;
3
As 4 S 4
· Живопис;
· Виготовлення феєрверків;
4
Bi 2 S 3
· Головний вихідний матеріад для отримання вісмуту;
5
CaS
· Пестицидну препарат для боротьби з борошнистою росою;
6
CdS
· Зелений люмінофор в кольорових кінескопах;
7
Cu 2 S
· Хороший провідник;
· Для виготовлення художніх фарб;
8
CuS
· Головний вихідний матеріад для отримання для одержання міді;
· Для виготовлення художніх фарб;
9
FeS
· В лабораторних умовах для отримання сірководню;
10
FeS 2
· Головний вихідний матеріад для отримання сірчаної кислоти;
· Як детекторів в радіотехніці;
11
HgS
· Для отримання ртуті;
· Для виготовлення художніх фарб;
1
2
3
12
K 2 S
· У медичних цілях;
· Посульфіди калію застосовують для сульфідування сталевих, чавунних, мідних і срібних виробів (фарбування)
13
MoS 2
· Суха мастило та присадка до моторних олив;
16
Na 2 S
· Відновник для органічних сполук;
· При дубленні шкір;
17
NiS
· Використовується для отримання нікелю;
18
P 4 S 3
· Використовується для виготовлення сірників, загорающихся при терті про будь-яку поверхню;
· Використовується як речовина для нагрівальних лазень;
19
PbS
· Для отримання свинцю;
20
Sb 2 S 3
· Вихідний матеріал для отримання сурми;
· В піротехніку;
· Для виготовлення сірників;
· Для виготовлення рубінового скла;
21
Sb 2 S 5
· Використовують у медицині (ветеринарії);
· Для вулканізації каучуку;
22
SnS 2
· «Сусальне золото» - золото для мозаїчних робіт;
· «Олов'яна бронза» - для бронзування;
23
SrS
· Люмінофорних матеріал (блакитно-зелене свічення)
24
ZnS
· Люмінофорних матеріал (зелене свічення);
· Для отримання цинку;
· У суміші з BaSO 4 - біла фарба;
 
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
178.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Жити при різноманітті культур
Шекспір ​​у. - Виклик кинутий всьому світу
У всьому мені хочеться дійти до самої суті
Євангельське вчення про гріх по всьому четвероевангелию
Пастернак б. л. - У всьому мені хочеться дійти до самої суті. ..
Визначення оптимальних показників роботи автомобільного транспорту по всьому парку
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru