Atomun quruluşu, təbiətdə yayılması, allotropiya

Kükürd ( $Z=16$ ) III dövrdə, VI qrupun əsas yarımqrupunda yerləşir. Elektron formulu $1s^22s^22p^63s^23p^4$ , xarici təbəqədə 6 elektron var. Əsas oksidləşmə dərəcələri: $-2$ ( $\mathrm{H_2S}$ ), $0$ ( $\mathrm{S}$ ), $+4$ ( $\mathrm{SO_2}$ ), $+6$ ( $\mathrm{H_2SO_4}$ ).

Təbiətdə sərbəst (təbii) kükürd, sulfidlər (pirit $\mathrm{FeS_2}$ , $\mathrm{ZnS}$ , $\mathrm{PbS}$ ) və sulfatlar (gips $\mathrm{CaSO_4\cdot2H_2O}$ , Qlauber duzu $\mathrm{Na_2SO_4\cdot10H_2O}$ ) şəklində rast gəlinir; zülalların tərkibinə də daxildir.

Allotropik şəkildəyişmələri: rombik (ən davamlı forma, tac şəkilli $\mathrm{S_8}$ molekulları), monoklinik (iynəvari kristallar, təxminən 96 °C-dən yuxarı davamlıdır) və plastik kükürd (uzun zəncirlər; qaynar kükürdü soyuq suya tökməklə alınır, tədricən rombik formaya keçir).

Kükürdün alınması, xassələri və tətbiqi

Kükürd təbii yataqlardan əridilərək çıxarılır, həmçinin qazlardakı hidrogen-sulfiddən alınır: $\mathrm{2H_2S+SO_2=3S+2H_2O}$ . Sarı, kövrək bərk maddədir, suda həll olmur və su ilə islanmır (ovuntusu suyun üzündə qalır), istiliyi və elektriki pis keçirir.

Kükürd həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedicidir:

metallarla və hidrogenlə oksidləşdiricidir: $\mathrm{Fe+S=FeS}$ , $\mathrm{H_2+S=H_2S}$ ; civə ilə otaq temperaturunda birləşir, $\mathrm{Hg+S=HgS}$ , ona görə dağılmış civənin üzərinə kükürd ovuntusu səpilir;
oksigenlə və qatı sulfat turşusu ilə reduksiyaedicidir: $\mathrm{S+O_2=SO_2}$ , $\mathrm{S+2H_2SO_4=3SO_2+2H_2O}$ ;
qələvi məhlulunda qızdırdıqda həm oksidləşir, həm reduksiya olunur: $\mathrm{3S+6NaOH=2Na_2S+Na_2SO_3+3H_2O}$ .

Tətbiqi: sulfat turşusu istehsalı, kauçukun vulkanlaşdırılması, kibrit və barıt istehsalı, kənd təsərrüfatında zərərvericilərə qarşı mübarizə, tibbi məlhəmlər.

Hidrogen-sulfid və kükürd oksidləri

Hidrogen-sulfid laboratoriyada dəmir(II) sulfidə xlorid turşusu ilə təsir edərək alınır: $\mathrm{FeS+2HCl=FeCl_2+H_2S\uparrow}$ . Rəngsiz, çürük yumurta iyli, çox zəhərli qazdır, havadan ağırdır ( $M=34$ ). Sulu məhlulu zəif ikiəsaslı turşudur; onun duzları sulfidlər ( $\mathrm{Na_2S}$ ) və hidrosulfidlərdir ( $\mathrm{NaHS}$ ). Kükürd $-2$ dərəcəsində olduğuna görə $\mathrm{H_2S}$ (kükürdə görə) yalnız reduksiyaedicidir: oksigen artıq olduqda $\mathrm{2H_2S+3O_2=2SO_2+2H_2O}$ , çatışmadıqda $\mathrm{2H_2S+O_2=2S+2H_2O}$ .

Kükürd(IV) oksid kükürdün və piritin yandırılmasından, laboratoriyada isə sulfitə turşu təsirindən alınır: $\mathrm{Na_2SO_3+H_2SO_4=Na_2SO_4+SO_2\uparrow+H_2O}$ . Rəngsiz, kəskin iyli, zəhərli, suda yaxşı həll olan qazdır. Turşu oksididir: $\mathrm{SO_2+H_2O\rightleftarrows H_2SO_3}$ (zəif, davamsız sulfit turşusu), $\mathrm{SO_2+2NaOH=Na_2SO_3+H_2O}$ . Aralıq $+4$ dərəcəsi ona ikili xassə verir: reduksiyaedici ( $\mathrm{2SO_2+O_2\rightleftarrows2SO_3}$ ; bromlu suyu rəngsizləşdirir) və oksidləşdirici ( $\mathrm{SO_2+2H_2S=3S+2H_2O}$ ).

Kükürd(VI) oksid rəngsiz, uçucu mayedir; güclü turşu oksidi və oksidləşdiricidir. Su ilə çoxlu istilik ayıraraq sulfat turşusu verir: $\mathrm{SO_3+H_2O=H_2SO_4}$ .

Duru və qatı sulfat turşusu, kontakt üsulu

Susuz $\mathrm{H_2SO_4}$ ağır, yağabənzər, rəngsiz, uçucu olmayan mayedir. Çox hiqroskopikdir (qazları qurutmaq üçün işlədilir), suda həll olanda çoxlu istilik ayrılır, ona görə turşu suya nazik axınla tökülür, əksinə yox.

Duru turşu adi güclü ikiəsaslı turşudur: hidrogendən əvvəlki metallarla hidrogen ayırır ( $\mathrm{Fe+H_2SO_4=FeSO_4+H_2\uparrow}$ ), əsasi oksidlər, əsaslar və duzlarla reaksiyaya girir, sulfatlar və hidrosulfatlar əmələ gətirir.

Qatı turşu $\mathrm{S^{+6}}$ hesabına güclü oksidləşdiricidir və metallarla hidrogen ayırmır: $\mathrm{Cu+2H_2SO_4=CuSO_4+SO_2\uparrow+2H_2O}$ ; aktiv metallarla $\mathrm{SO_2}$ , $\mathrm{S}$ və ya $\mathrm{H_2S}$ verə bilir. Soyuqda dəmiri, alüminiumu və xromu passivləşdirir. Qeyri-metalları oksidləşdirir ( $\mathrm{C+2H_2SO_4=CO_2+2SO_2+2H_2O}$ ), şəkəri kömürləşdirir (sudartıcı təsir).

Kontakt üsulu:

Piritin yandırılması: $\mathrm{4FeS_2+11O_2=2Fe_2O_3+8SO_2}$ ; qaz tozdan təmizlənir və qurudulur.
Kontakt aparatında oksidləşmə: $\mathrm{2SO_2+O_2\rightleftarrows2SO_3}+Q$ , katalizator $\mathrm{V_2O_5}$ , 400–500 °C.
$\mathrm{SO_3}$ qatı sulfat turşusu ilə udulur (su ilə udulmur, çünki duman əmələ gəlir); alınan oleum su ilə durulaşdırılır.

Sulfatlar, sulfat və sulfid ionlarının təyini

Mühüm sulfatlar: mis kuporosu $\mathrm{CuSO_4\cdot5H_2O}$ (bitki zərərvericilərinə qarşı mübarizədə, qalvanotexnikada), dəmir kuporosu $\mathrm{FeSO_4\cdot7H_2O}$ , Qlauber duzu (şüşə istehsalı, tibb), gips (tikinti, tibbdə sarğı), $\mathrm{BaSO_4}$ (rentgen müayinəsində, çünki həll olmur və zəhərsizdir).

Sulfat ionu barium ionları ilə turşularda həll olmayan ağ çöküntü verir (reaktiv $\mathrm{BaCl_2}$ və ya $\mathrm{Ba(NO_3)_2}$ ): $\mathrm{Ba^{2+}+SO_4^{2-}=BaSO_4\downarrow}$ .

Sulfid ionu qurğuşun və ya mis ionları ilə qara çöküntü verir: $\mathrm{Pb^{2+}+S^{2-}=PbS\downarrow}$ ; sulfidə turşu əlavə etdikdə çürük yumurta iyli $\mathrm{H_2S}$ ayrılır.

Yadda saxla

Kükürd: $1s^22s^22p^63s^23p^4$ , oksidləşmə dərəcələri $-2$ , $0$ , $+4$ , $+6$ ; allotroplar: rombik, monoklinik, plastik.
Kükürdə görə $\mathrm{H_2S}$ yalnız reduksiyaedici, $\mathrm{S}$ və $\mathrm{SO_2}$ ikili xassəli, $\mathrm{SO_3}$ və $\mathrm{H_2SO_4}$ yalnız oksidləşdiricidir.
Qatı $\mathrm{H_2SO_4}$ metallarla $\mathrm{H_2}$ ayırmır; soyuqda $\mathrm{Fe}$ , $\mathrm{Al}$ , $\mathrm{Cr}$ -u passivləşdirir.
Kontakt üsulu: $\mathrm{FeS_2\to SO_2\to SO_3\to H_2SO_4}$ ; katalizator $\mathrm{V_2O_5}$ ; $\mathrm{SO_3}$ qatı turşu ilə udulur.
$\mathrm{SO_4^{2-}}$ : $\mathrm{Ba^{2+}}$ ilə ağ çöküntü; $\mathrm{S^{2-}}$ : $\mathrm{Pb^{2+}}$ və ya $\mathrm{Cu^{2+}}$ ilə qara çöküntü.

Həll olunmuş misallar

Misal 1
6,4 q mis qatı sulfat turşusu ilə qızdırıldıqda tam reaksiyaya girdi. Ayrılan qazın həcmini (n.ş.) və sərf olunan turşunun kütləsini hesablayın. ( $A_r$ : Cu 64, S 32, O 16, H 1)
Həlli
1. Tənlik: $\mathrm{Cu+2H_2SO_4=CuSO_4+SO_2\uparrow+2H_2O}$ .
2. $n(\mathrm{Cu})=\dfrac{6{,}4}{64}=0{,}1$ mol.
3. $n(\mathrm{SO_2})=n(\mathrm{Cu})=0{,}1$ mol, $V(\mathrm{SO_2})=0{,}1\cdot22{,}4=2{,}24$ l.
4. $n(\mathrm{H_2SO_4})=2\cdot0{,}1=0{,}2$ mol, $m=0{,}2\cdot98=19{,}6$ q. Turşunun yarısı oksidləşdirici kimi $\mathrm{SO_2}$ -yə çevrilir, yarısı duz əmələ gətirir.
Cavab: 2,24 l $\mathrm{SO_2}$ , 19,6 q $\mathrm{H_2SO_4}$ .
Misal 2
Tərkibində 60% $\mathrm{FeS_2}$ olan 1 t piritdən kontakt üsulu ilə nə qədər sulfat turşusu almaq olar? İtkiləri nəzərə almayın. ( $M$ : $\mathrm{FeS_2}$ 120, $\mathrm{H_2SO_4}$ 98)
Həlli
1. $m(\mathrm{FeS_2})=1000\cdot0{,}6=600$ kq.
2. Kükürd atomları saxlanılır: $\mathrm{FeS_2\to2SO_2\to2SO_3\to2H_2SO_4}$ , yəni 1 mol $\mathrm{FeS_2}$ -dən 2 mol $\mathrm{H_2SO_4}$ alınır.
3. $n(\mathrm{FeS_2})=\dfrac{600}{120}=5$ kmol, $n(\mathrm{H_2SO_4})=10$ kmol.
4. $m(\mathrm{H_2SO_4})=10\cdot98=980$ kq.
Cavab: 0,98 t.

Özünü yoxla

Əvvəl özün həll et, sonra cavaba bax.

Hansı maddədə kükürd yalnız reduksiyaedici xassə göstərə bilər?
1. $\mathrm{SO_2}$
2. $\mathrm{S}$
3. $\mathrm{Na_2SO_3}$
4. $\mathrm{H_2S}$
5. $\mathrm{H_2SO_4}$
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: D $\mathrm{H_2S}$
$\mathrm{H_2S}$ -də kükürdün oksidləşmə dərəcəsi ən aşağıdır ( $-2$ ), o yalnız elektron verə bilər. $\mathrm{S}$ , $\mathrm{SO_2}$ və $\mathrm{Na_2SO_3}$ -də dərəcə aralıqdır (ikili xassə), $\mathrm{H_2SO_4}$ -də isə ən yüksəkdir ( $+6$ , yalnız oksidləşdirici).
11,2 l (n.ş.) hidrogen-sulfidin oksigenin artığında tam yanması üçün neçə litr (n.ş.) oksigen lazımdır?
1. 5,6 l
2. 11,2 l
3. 16,8 l
4. 22,4 l
5. 33,6 l
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: C 16,8 l
$\mathrm{2H_2S+3O_2=2SO_2+2H_2O}$ . $n(\mathrm{H_2S})=0{,}5$ mol, $n(\mathrm{O_2})=0{,}5\cdot\dfrac32=0{,}75$ mol, $V=0{,}75\cdot22{,}4=16{,}8$ l. 5,6 l natamam yanmaya ( $\mathrm{2H_2S+O_2=2S+2H_2O}$ ) uyğundur.
Sinkin qatı sulfat turşusu ilə reaksiyası: $\mathrm{4Zn+5H_2SO_4=4ZnSO_4+X+4H_2O}$ . X maddəsi hansıdır?
1. $\mathrm{H_2}$
2. $\mathrm{SO_2}$
3. $\mathrm{S}$
4. $\mathrm{SO_3}$
5. $\mathrm{H_2S}$
Cavabı göstərCavabı gizlət
Düzgün cavab: E $\mathrm{H_2S}$
Atomları sayaq. Kükürd: $5-4=1$ ; hidrogen: $10-8=2$ ; oksigen: $20-16-4=0$ . Deməli, X $=\mathrm{H_2S}$ . Elektron balansı da uyğundur: 4 $\mathrm{Zn}$ 8 elektron verir, $\mathrm{S^{+6}\to S^{-2}}$ 8 elektron alır.

Tipik səhvlər

Metalın qatı sulfat turşusu ilə reaksiyasında hidrogen yazmaq: qatı turşu $\mathrm{SO_2}$ , $\mathrm{S}$ və ya $\mathrm{H_2S}$ verir.
Dəmirin duru sulfat turşusu ilə reaksiyasında $\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$ yazmaq: duru turşu dəmir(II) sulfat, $\mathrm{FeSO_4}$ , əmələ gətirir.
Kontakt üsulunda $\mathrm{SO_3}$ -ün su ilə udulduğunu düşünmək: o, qatı sulfat turşusu ilə udulur.

Hələ də tam aydın deyil?

Mövzunu sənə səsli dərs kimi izah edir, lövhədə yazır və suallarla yoxlayır.

Bu mövzunu Canlı Müəllimlə öyrən Məsələni şəkillə həll et