Если в Периодической системе условно провести линию по диагонали от Бора к Астату, то справа вверху в главных подгруппах будут расположены элементы-неметали. К ним относятся: Водород, Гелий, Бор, Карбон, Азот, Кислород, Фтора, Неон, Кремний, Фосфор, Сульфур, Хлор, Аргон, Мышьяк, Селен, Бром, Криптон, Теллур, Йод, Ксенон, Астату, Радон.

Оксиген, Сульфур. Аллотропные модификации. Соединения кислорода и серы

Оксиген, Сульфур

Элемент Кислород расположен во 2-м периоде, VI группе Периодической системы. Порядковый номер 8, относительная атомная масса - 16.
Электронная конфигурация атома Кислорода:


В атоме Кислорода два неспаренные электроны, следовательно, он двовалентний. В Кислорода высокая электроотрицательности, поэтому в соединениях для него характерна степень окисления -2, кроме соединений с Флуором (степень окисления +1 и +2) и пероксидов (степень окисления -1).
Элемент Сульфур расположен в 3-м периоде, VI группе Периодической системы. Порядковый номер - 16. Относительная атомная масса - 32.
Электронная конфигурация атома Серы:


С учетом возможности перехода электронов с s- и p- подуровней на свободный d-подуровень для Серы в соединениях характерны степени окисления -2, +4, +6, реже +2.
Аллотропные модификации Кислорода. В свободном состоянии Кислород образует две аллотропные модификации: кислород и озон .
Свойства алотропних модификаций Кислорода

Аллотропные модификации Серы. При комнатной температуре Сульфур находится в виде -серы (ромбическая модификация), что представляет собой желтые крихткі кристаллы без запаха, нерастворимые в воде. При температурах выше происходит медленное превращение -серы -серу (моноклінна модификация), что является почти белыми кристаллическими пластинками.
Распространение Кислорода в природе. Кислород - самый распространенный элемент на Земле. Его содержание в земной коре составляет около 55,1 %. Кислород как химический элемент входит в состав воды, минералов (известно более 1400 минералов, содержащих Кислород), органических веществ.
Распространения Серы в природе. В природе Сульфур встречается в виде самородной серы (простое вещество); входит в состав сульфидов и сульфатов, образующих много минералов, является компонентом природного угля и нефти. Сульфур - жизненно важный элемент: он входит в состав белков.

Получение алотропних модификаций Кислорода и Серы.

1) Кислород образуется в результате разложения некоторых солей:

пероксидов:
оксидов тяжелых металлов:
2) Озон образуется из обычного кислорода под действием электрического разряда (разряд молнии, работа электротрансформаторов) или ультрафиолетового излучения (солнечный свет, работа ксерокса), а также в процессах, сопровождающихся выделения атомарного Кислорода (разложение пероксидов).
3) Серу добывают в самородном состоянии; также ее добывают:
при неполном разложении сероводорода:

из сульфидов металлов:

в реакциях восстановления серы из сульфур(IV) оксида:


Химические свойства кислорода.
Кислород - сильный окислитель.
1) Взаимодействие с металлами:

2) Взаимодействие с неметаллами:

3) Горение сложных веществ:

4) Окисления сложных веществ (этот процесс не принадлежит к горению):

Химические свойства серы.
1) При взаимодействии с неметаллами сера проявляет окислительные и восстановительные свойства.
С простыми веществами, образованными более електронегативними элементами (Оксигеном, Фтором, Хлором, Бромом), сера выступает в роли восстановителя.
- сульфур(IV) оксид
С простыми веществами, образованными менее електронегативними элементами, сера выступает в роли окисника:
- карбон(VI) сульфид
Бинарные соединения серы, в которых она проявляет степень окисления -2, называют сульфідами.
- сульфид водорода (сероводород)
2) Взаимодействие с металлами.
- цинк сульфид;
- феррум(II) сульфид.
Все сульфиды, кроме HgS, образующихся при нагреве. С ртутью сера взаимодействует уже при комнатной температуре:
- меркурий(II) сульфид.
Это свойство используется в лабораториях для удаления разлитой ртути, пары которой очень токсичны.
Применение кислорода. Кислород используется для интенсификации процессов горения (например, при выплавке стали), повышение температуры горения (при сварке), как окислитель в других реакциях, в медицине.
Озон обладает дезинфицирующим отбеливающим действием. Главное применение озона - обеззараживание водопроводной воды.
Применение серы. Сера применяется для получения серной кислоты, вулканизации каучука, борьбы с сельскохозяйственными вредителями, получения спичек, пороха. В медицине изготавливают серные мази для лечения кожных болезней.

Сульфур оксиды

Сульфур(IV) оксид (диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид) - бесцветный газ с резким запахом, скраплюється при . Негорючий, легко растворяется в воде. Водный раствор называют сульфідною кислотой.
Содержится в вулканических газах, выделяется при сжигании природного угля. Является одним из основных загрязнителей воздуха, вызывает кислотные дожди.
Ядовит, вызывает кашель, одышку, бронхит, воспаление легких.
Получение сульфур(IV) оксида.
1) Выжигание минералов, содержащих сульфиды:


2) Горение серы на воздухе:
3) Горение сероводорода в избытке кислорода: .
4) Взаимодействие меди с концентрированной серной кислотой:

5) Действие серной кислоты на сульфиты:

Химические свойства сульфур(IV) оксида. Для более характерны восстановительные свойства.
1) Реакции, происходящие без изменения степени окисления.
Взаимодействие с основаниями:

Оборотная взаимодействие с водой:

Взаимодействие с основными оксидами:
.
2) Реакции, происходящие с повышением степени окисления от +4 до +6, например:

3) Реакции, которые проходят с понижением степени окисления, например:

Применение сульфур(IV) оксида. Основная масса сульфур(IV) оксида расходуется на производство серной кислоты и других соединений Серы. Используется для отбеливания бумаги, соломы и шерсти. В отличие от необратимого действия білильного извести, обесцвечивание сульфур(IV) оксидом часто обратимое, и окраска возвращается после промывки. Используется как дезинфицирующее средство, например для обработки подвалов, овощехранилищ.
Сульфур(VI) оксид (сернистый газ, ангидрид серной кислоты) при комнатной температуре - бесцветная жидкость, температура кипения . Негорючий. Хорошо растворяется в воде, взаимодействуя с ней. Гигроскопичен.
Токсичен, поражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи.
Получение сульфур(VI) оксида. Окисление в присутствии катализатора (платина или ванадий(V) оксид) при высоком давлении и нагревании:

Химические свойства сульфур(VI) оксида.
1) Соединяясь с водой, образует сульфатную кислоту:

2) Хорошо растворяется в сульфатной кислоте, образуя тяжелую маслянистую жидкость - олеум:
(или
3) В температурном интервале от 400 до разлагается на сульфур(IV) оксид и кислород:

4) Как типичный кислотный оксид взаимодействует:
с оксидами, образованными металлами:

с основами:

Применение сульфур(VI) оксида. Сульфур(VI) оксид применяется в основном в производстве серной кислоты; в лаборатории как водовід'ємний средство.

Сульфатная кислота

Физические свойства серной кислоты. Сульфатная кислота - тяжелая бесцветная маслянистая жидкость (старое название серной кислоты - купоросная масло). При обычной температуре она не летучая и не имеет запаха.
Получение серной кислоты. Наибольшее значение имеет контактный способ получения серной кислоты. Процесс состоит из трех стадий.
1) Получение сульфур(IV) оксида. Сырьем является сульфурвмісні руды, сера, сероводород:
; ; .
2) Окисления сульфур(IV) оксида в сульфур(VI) оксид: (реакция идет под давлением, при повышенной температуре и в присутствии катализаторов).
3) Получение серной кислоты. При этом сульфур(VI) оксид поглощают разбавленной серной кислотой, получая олеум, который потом разбавляют до нужной концентрации: (или ).
Химические свойства разбавленной серной кислоты. Сульфатная кислота как двоосновна кислота образует два ряда солей: кислые - гідросульфати (образуются при избытке кислоты) и средние - сульфаты.
1) Ступенчатая диссоциация:


2) Взаимодействие с растворимыми и нерастворимыми основаниями (реакция нейтрализации). При этом образуются гідросульфати (если кислота в реакционной смеси в избытке):

или сульфаты (если нет избытка кислоты в реакционной смеси):

3) Взаимодействие с металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений до Водорода:

4) Взаимодействие с оксидами металлов:

5) Взаимодействие с солями, образованными более слабыми и/или летучими кислотами:

Химические свойства концентрированной серной кислоты.
1) Взаимодействие с металлами. Концентрированная сульфатная кислота при нагревании реагирует со многими металлами, в том числе теми, что стоят в электрохимическом ряду напряжений после Водорода. При этом выделяется не водород, а сульфур(VI) оксид (с менее активными металлами), сера (с металлами средней активности) или сероводород (с активными металлами):



Алюминий, железо и хром пассивируются концентрированной серной кислотой на холоду, при нагревании реагируют с ней.
2) Безводная сульфатная кислота растворяет до 70 % сульфур(VI) оксида, при этом образуется олеум.
3) При нагревании отщепляет сульфур(VI) оксид до тех пор, пока не образуется раствор с массовой долей сульфатной кислоты 98,3 %:

4) Обугливает органические вещества - сахар, бумагу, дерево.
5) Как сильная нелетка кислота вытесняет другие кислоты из их сухих солей:

Реактивом для обнаружения сульфат-ионов являются растворы, содержащие ионы Бария:

Барий сульфат, которое образуется белый порошкообразный осадок, нерастворимый в воде и кислотах.
Применение серной кислоты. Сульфатная кислота используется в производстве неорганических кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений, взрывчатых веществ, искусственных волокон, красителей, пластмасс и многих других веществ. Наибольшее количество ее расходуется для получения фосфатных и нитратных удобрений. Сульфатную кислоту используют для получения других кислот - соляной, флуороводневої, фосфорной, уксусной. Она применяется для очистки нефтепродуктов.