Основные физико-химические свойства сероводорода (H2S) и важнейшие соединения серы

• Основные физико-химические свойства сероводорода:
  1. Молекулярная масса: 34,076
  2. Температура плавления (при 760 мм рт. ст.), °С: -82,9
  3. Температура кипения (при 760 мм рт. ст.), °C: -60,33
  4. Температура воспламенения, °С: 260
  5. Предельная объемная концентрация воспламенения, %: 4,3
  6. Плотность при 760 мм рт. ст. и 0 °С, кг/м3: 1,5392
  7. Плотность жидкого газа при 760 мм рт. ст., кг/м3: 950
  8. Теплоёмкость газа при 760 мм рт. ст. и 0 °С, ккал/(кг•°С):
     • при постоянном давлении: 0,254
     • при постоянном объеме: 0,192
  9. Теплота сгорания при 760 мм рт. ст. и 15 °С, ккал/кг: 4156

Важнейшие соединения серы

Соединения серы со степенью окисления -2

Сероводород H₂S.
Сероводород H₂S встречается в природе в водах некоторых минеральных источников, в вулканических газах, в попутных газах месторождения нефти. Бесцветный газ с неприятным запахом тухлых яиц, t_пл = -86 °С, t_кип = -60 °С. Ядовит. В твердом состоянии существует в трех различных модификациях. Мало растворим в воде, водный раствор H₂S — это слабая кислота. К₁ = 0,87•10-7, К₂= 10-14. Сильный восстановитель. Получают в промышленности как побочный продукт при очистке нефти, природного и коксового газа. В лаборатории часто получают в аппарате Киппа при взаимодействии FeS c HC_l. Применяют в производстве H₂SO₄, S; для получения сульфидов, сераорганических соединений; в аналитической химии для осаждения сульфидов; для приготовления лечебных, сероводородных ванн. Раздражает слизистые оболочки и дыхательные органы.

Соединения серы со степенью окисления +1

Оксид серы (I) S₂O.
Оксид серы (I) S₂O это желтый газ, который может несколько часов сохраняться при комнатной температуре (в чистом и сухом сосуде) лишь под давлением не выше 40 мм. рт. ст. Молекула SO₂ полярна. Сильное охлаждение переводит закись серы в оранжево-красное твердое вещество. Молекулярным кислородом при обычной температуре не окисляется, а водой легко разлагается. Более или менее легко реагирует с большинством металлов. Получают при взаимодействии SO₂ с серой.

Хлористая сера S₂Cl₂.
Хлористая сера S₂Cl₂ это бесцветная жидкость, t_пл = -77 °С, t_кип = 138 °С. Получают в больших количествах прямым действием сухого хлора на избыток серы. Применяют для получения двухлористой серы.

Соединения серы со степенью окисления +2

Серноватистая (тиосерная) кислота H₂S₂O₃.
Сильная кислота (по силе близка к серной кислоте). При комнатной температуре неустойчива и разлагается на H₂O, SO₂ и S. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25 °С равна 874,4 Cм•см²/моль.

Двухлористая сера SCl₂.
Жидкость красного цвета, t_пл = -78 °С, t_кип = 60 °С. Молекула SCl₂ имеет форму равнобедренного треугольника. Получается при взаимодействии хлористой серы с хлором. В обычных условиях медленно разлагается на хлористую серу и хлор.

Соединения серы со степенью окисления +3

Дитионистая кислота H₂S₂O₄.
Неустойчива и в свободном состоянии не получена.

Соединения серы со степенью окисления +4

Оксид серы (IV) SO₂.
Бесцветный газ с удушливым запахом, легко превращаемый в жидкость, t_пл = -75 °С, t_кип = -10 °С. Ядовит. Хорошо растворим в воде. При растворении образуется полигидрат SO₂•nH₂O кислотного характера. Получают сжиганием элементной серы или обжигом руды — пирита FeS₂. Образуется также в ряде металлургических процессов и при сжигании каменных углей, всегда содержащих некоторое количество серы. Особенно много SO₂ выделяют работающие на каменном угле электростанции. Небольшие количества SO₂ удобно получать в лаборатории из сульфитов. Применяют для производства серной кислоты, в текстильной промышленности, в качестве обесцвечивающего вещества в сахарном производстве, пищевой промышленности, для дезинфекции помещений и уничтожения паразитов на теле животных.

Сернистая кислота H₂SO₃.
Двухосновная кислота средней силы. Неустойчива. В свободном состоянии не выделена. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25 °С равна 843,6 Cм•см²/моль.

Хлористый тионил SOCl₂.
Бесцветная жидкость с резким запахом, t_пл = -100 °С, t_кип = 76 °С. Является плохим растворителем типичных солей, но хорошим для многих менее полярных веществ. Взаимодействует с водой. Применяется для изготовления красителей, фармацевтических препаратов. Им удобно пользоваться для получения безводных хлоридов металлов из их кристаллогидратов.

Соединения серы со степенью окисления +6

Оксид серы (VI) SO₃.
Известен в трех модификациях: a, b, g. При конденсации паров SO₃ образуется бесцветные, прозрачные как лед кристаллы ( t_пл = 62 °С), это g-форма, которая при хранении переходит в b-форму, похожую на асбест ( t_пл= 32 °С). a-форма ( t_пл = 17 °С, t_кип = 44,8 °С) образуется при особых условиях. Из этих трех форм наиболее высоким давлением пара обладает g-форма. Полученный серный ангидрид может быть твердым или частично жидким. Жадно соединяясь с водой, дымит на воздухе. В воде он растворяется с образованием серной кислоты. Образует соединения с водой, аммиаком или его органическими производными. Получают окислением сернистого газа.

Серная кислота H₂SO₄.
Безводная серная кислота — бесцветная маслянистая жидкость, без запаха, t_пл = 10 °С, t_кип = 296 °С. Концентрированная серная кислота вызывает ожоги кожи. Серная кислота может быть различной чистоты и концентрации. Плотность увеличивается с концентрацией и достигает максимального значения при концентрации 98,3%, при дальнейшем повышении концентрации плотность кислоты снижается. Растворение в воде сопровождается выделением большого количества тепла и уменьшением объема. При давлении 760 мм рт. ст. все водные растворы кипят при температуре выше 100 °С, точка кипения повышается с увеличением концентрации. Мало летуча. Концентрированная серная кислота действует почти на все металлы без выделения водорода. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25 °С равна 859,6 Cм•см²/моль. Для промышленного получения применяются два способа: нитрозный и контактный. Основным исходным продуктом в обоих случаях является сернистый газ. Является важнейшим химическим продуктом. Применяется почти во всех отраслях химической промышленности и в целом ряде других отраслей народного хозяйства.

Хлористый сульфурил SO₂Cl₂.
Представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом, t_пл = -54 °С, t_кип = 69 °С. Холодная вода действует на него медленно, но горячей он быстро разлагается с образованием серной и соляной кислот.