El subgrupo de calcógenos incluye azufre: este es el segundo de los elementos que pueden formar una gran cantidad de depósitos minerales. Los sulfatos, sulfuros, óxidos y otros compuestos de azufre están muy extendidos, son importantes en la industria y la naturaleza. Por lo tanto, en este artículo consideraremos qué son, qué es el azufre en sí mismo, su sustancia simple.
Azufre y sus características
Este elemento tiene la siguiente posición en la tabla periódica.
- Sexto grupo, subgrupo principal.
- Tercer pequeño período.
- Masa atómica - 32, 064.
- Número ordinal - 16, el mismo número de protones y electrones, neutrones también 16.
- Se refiere a elementos no metálicos.
- En fórmulas se lee como "es", el nombre del elemento azufre, en latín azufre.
Hay cuatro isótopos estables en la naturaleza con números de masa 32, 33, 34 y 36. Este elemento es el sexto más abundante en la naturaleza. Se refiere a elementos biogénicos, ya que forma parte de importantesmoléculas.
Estructura electrónica del átomo
Los compuestos de azufre deben su diversidad a las peculiaridades de la estructura electrónica del átomo. Se expresa mediante la siguiente fórmula de configuración: 1s22s22p63s 2 3p4.
El orden dado refleja solo el estado estacionario del elemento. Sin embargo, se sabe que si se imparte energía adicional a un átomo, los electrones pueden desparearse en los subniveles 3p y 3s, seguidos de otra transición a 3d, que permanece libre. Como resultado, no solo cambia la valencia del átomo, sino también todos los posibles estados de oxidación. Su número está aumentando significativamente, así como el número de diversas sustancias con la participación de azufre.
Estados de oxidación del azufre en compuestos
Hay varias variantes principales de este indicador. Para azufre es:
- -2;
- +2;
- +4;
- +6.
De estos, S+2 es el más raro, el resto está disperso por todas partes. La actividad química y la capacidad oxidante de toda la sustancia depende del grado de oxidación del azufre en los compuestos. Entonces, por ejemplo, los compuestos con -2 son sulfuros. En ellos, el elemento que estamos considerando es un agente oxidante típico.
Cuanto mayor sea el valor del estado de oxidación en el compuesto, más pronunciada será la capacidad oxidante de la sustancia. Esto es fácil de comprobar si recordamos los dos principales ácidos que forma el azufre:
- H2SO3 - sulfuroso;
- H2SO4 - sulfúrico.
Se sabe queeste último es un compuesto fuerte mucho más estable, con una capacidad oxidante muy fuerte en alta concentración.
Sustancia simple
Como sustancia simple, el azufre son hermosos cristales amarillos de forma uniforme, regular y alargada. Aunque esta es solo una de sus formas, pues existen dos modificaciones alotrópicas principales de esta sustancia. El primero, monoclínico o rómbico, es un cuerpo cristalino amarillo que no se puede disolver en agua, sino solo en solventes orgánicos. Difiere en fragilidad y una forma hermosa de la estructura presentada en forma de corona. Punto de fusión - alrededor de 1100C.
Si no se pierde el momento intermedio al calentar dicha modificación, entonces puede detectar otro estado a tiempo: el azufre plástico. Es una solución viscosa de color marrón gomoso que, al calentarse o enfriarse rápidamente, vuelve a adoptar una forma rómbica.
Si hablamos de azufre químicamente puro obtenido por filtración repetida, entonces se trata de pequeños cristales de color amarillo brillante, frágiles y completamente insolubles en agua. Capaz de encenderse en contacto con la humedad y el oxígeno en el aire. Difieren en una actividad química bastante alta.
Estar en la naturaleza
En la naturaleza existen yacimientos naturales de los que se extraen compuestos de azufre y el propio azufre como sustancia simple. Además, ellacontiene:
- en minerales, menas y rocas;
- en el cuerpo de animales, plantas y humanos, ya que forma parte de muchas moléculas orgánicas;
- en gas natural, petróleo y carbón;
- en pizarra bituminosa y aguas naturales.
Algunos de los minerales más ricos en azufre se pueden nombrar:
- cinabrio;
- pirita;
- esfalerita;
- antimonita;
- galena y otros.
La mayor parte del azufre producido hoy se destina a la producción de sulfato. Otra parte se utiliza para fines médicos, agricultura, procesos industriales para la producción de sustancias.
Propiedades físicas
Se pueden describir con varios puntos.
- Insoluble en agua, soluble en disulfuro de carbono o trementina.
- Con fricción prolongada, acumula una carga negativa.
- El punto de fusión es 110 0C.
- Punto de ebullición 190 0C.
- Cuando llega a 300 0C se convierte en líquido, fácilmente móvil.
- La sustancia pura puede encenderse espontáneamente las propiedades combustibles son muy buenas.
- Por sí mismo, prácticamente no tiene olor, sin embargo, los compuestos de azufre de hidrógeno emiten un fuerte olor a huevos podridos. Así como algunos representantes binarios gaseosos.
Las propiedades físicas de la sustancia en cuestión se conocen desde la antigüedad. Es por su combustibilidad que el azufre obtuvo su nombre. En las guerras se utilizaban humos asfixiantes y venenosos, que se forman durante la combustión de este compuesto, comoarmas contra los enemigos. Además, los ácidos que contienen azufre también han tenido siempre una gran importancia industrial.
Propiedades químicas
Tema: "Azufre y sus compuestos" en el curso de química escolar no toma una lección, sino varias. Después de todo, hay muchos de ellos. Esto se debe a la actividad química de esta sustancia. Puede exhibir tanto propiedades oxidantes con agentes reductores más fuertes (metales, boro y otros), como propiedades reductoras con la mayoría de los no metales.
Sin embargo, a pesar de tal actividad, solo ocurre interacción con el flúor en condiciones normales. Todos los demás requieren calefacción. Hay varias categorías de sustancias con las que el azufre puede interactuar:
- metales;
- no metales;
- álcali;
- ácidos oxidantes fuertes - sulfúrico y nítrico.
Compuestos de azufre: variedades
Su diversidad se explicará por el valor desigual del estado de oxidación del elemento principal: el azufre. Entonces, podemos distinguir varios tipos principales de sustancias sobre esta base:
- compuestos con estado de oxidación -2;
- +4;
- +6.
Si consideramos las clases, y no el índice de valencia, entonces este elemento forma moléculas como:
- ácidos;
- óxidos;
- compuestos de azufre de hidrógeno;
- sal;
- compuestos binarios con no metales (disulfuro de carbono, cloruros);
- materia orgánica.
Ahora veamos los principales y demos ejemplos.
Sustancias con estado de oxidación -2
Los compuestos de azufre 2 son sus conformaciones con metales, así como con:
- carbono;
- hidrógeno;
- fósforo;
- silicio;
- arsénico;
- boro.
En estos casos actúa como oxidante, ya que todos los elementos enumerados son más electropositivos. Echemos un vistazo a algunos de los más importantes.
- Disulfuro de carbono - CS2. Líquido transparente con un agradable aroma característico a éter. Es tóxico, inflamable y explosivo. Se utiliza como solvente para la mayoría de los tipos de aceites, grasas, no metales, nitrato de plata, resinas y cauchos. También es una parte importante en la producción de seda artificial - viscosa. En la industria se sintetiza en grandes cantidades.
- Sulfuro de hidrógeno o sulfuro de hidrógeno - H2S. Un gas incoloro con un sabor dulce. El olor es fuerte, extremadamente desagradable, que recuerda a un huevo podrido. Venenoso, deprime el centro respiratorio, ya que se une a los iones de cobre. Por lo tanto, cuando son envenenados por ellos, se produce la asfixia y la muerte. Ampliamente utilizado en medicina, síntesis orgánica, producción de ácido sulfúrico y como materia prima energéticamente eficiente.
- Los sulfuros metálicos se utilizan ampliamente en medicina, en la producción de sulfatos, en la producción de pinturas, en la fabricación de fósforos y en otros lugares. La fórmula general es MexSy.
Compuestos con un estado de oxidación de +4
Compuestos de azufre 4 -es predominantemente un óxido y sus sales correspondientes y un ácido. Todos ellos son compuestos bastante comunes que tienen cierto valor en la industria. También pueden actuar como agentes oxidantes, pero más a menudo exhiben propiedades reductoras.
Las fórmulas de los compuestos de azufre con un estado de oxidación de +4 son las siguientes:
- óxido - dióxido de azufre SO2;
- ácido - sulfuroso H2SO3;
- las sales tienen la fórmula general Mex(SO3)y.
Uno de los más comunes es el dióxido de azufre o anhídrido. Es una sustancia incolora con olor a cerilla quemada. Formado en grandes racimos durante las erupciones volcánicas, es fácil de identificar por el olfato en este momento.
Se disuelve en agua con la formación de ácido sulfuroso que se descompone fácilmente. Se comporta como un óxido de ácido típico, forma sales, que incluyen SO32- como un ion sulfito. Este anhídrido es el principal gas que incide en la contaminación de la atmósfera circundante. Esto es lo que causa la lluvia ácida. En la industria, se utiliza en la producción de sulfato.
Compuestos en los que el azufre tiene un estado de oxidación de +6
Estos incluyen, en primer lugar, el anhídrido sulfúrico y el ácido sulfúrico con sus sales:
- sulfatos;
- hidrosulfatos.
Dado que el átomo de azufre en ellos se encuentra en el más alto grado de oxidación, las propiedades de estos compuestos son bastante comprensibles. Son oxidantes fuertes.
El óxido de azufre (VI) - anhídrido sulfúrico - es unlíquido incoloro volátil. Un rasgo característico es una fuerte capacidad de absorción de humedad. Fuma al aire libre. Cuando se disuelve en agua, da uno de los ácidos minerales más fuertes: el sulfúrico. Su solución concentrada es un líquido aceitoso pesado ligeramente amarillento. Si el anhídrido se disuelve en ácido sulfúrico, se obtendrá un compuesto especial llamado oleum. Se utiliza industrialmente en la producción de ácido.
Entre sales - sulfatos - compuestos como:
- yeso CaSO4 2H2O;
- barita BaSO4;
- mirabilite;
- sulfato de plomo y otros.
Se utilizan en la construcción, la síntesis química, la medicina, la fabricación de instrumentos ópticos y gafas, e incluso en la industria alimentaria.
Los hidrosulfatos se utilizan ampliamente en la metalurgia, donde se utilizan como fundente. Y también ayudan a convertir muchos óxidos complejos en formas de sulfato soluble, que se utilizan en las industrias correspondientes.
El estudio del azufre en el curso de química escolar
¿Cuál es el mejor momento para que los estudiantes aprendan qué es el azufre, cuáles son sus propiedades, qué es un compuesto de azufre? El noveno grado es el mejor período. Este no es el comienzo, cuando todo es nuevo e incomprensible para los niños. Este es el término medio en el estudio de la ciencia química, cuando los cimientos establecidos anteriormente ayudarán a comprender completamente el tema. Por lo tanto, es la segunda mitad del año de graduación la que se asigna para la consideración de estos temas.clase. Al mismo tiempo, todo el tema se divide en varios bloques, en los que hay una lección separada "Compuestos de azufre. Grado 9".
Esto se debe a su abundancia. El tema de la producción industrial de ácido sulfúrico también se considera por separado. En general, se asigna un promedio de 3 horas para este tema.
Pero los compuestos orgánicos de azufre se sacan para estudiar solo en el 10º grado, cuando se consideran cuestiones orgánicas. También se ven afectados en biología en la escuela secundaria. Después de todo, el azufre es parte de moléculas orgánicas como:
- tioalcoholes (tioles);
- proteínas (estructura terciaria en la que se forman puentes disulfuro);
- tioaldehídos;
- tiofenoles;
- tioéteres;
- ácidos sulfónicos;
- sulfóxidos y otros.
Se clasifican como un grupo especial de compuestos organosulfurados. Son importantes no solo en los procesos biológicos de los seres vivos, sino también en la industria. Por ejemplo, los ácidos sulfónicos son la base de muchos medicamentos (aspirina, sulfanilamida o estreptocida).
Además, el azufre es un componente constante de compuestos como algunos:
- aminoácidos;
- enzimas;
- vitaminas;
- hormonas.
