Фізичні і хімічні властивості

Чиста сірка — крихка кристалічна речовина жовтого кольору, добре розчинна в бензолі та сірковуглеці, погано розчинна у воді. Сірка утворює кілька алотропних модифікацій: ромбічна моноклінна та пластична. На рисунку 55 показана геометрична форма кристалів ромбічної та моноклінної сірки.

За нормальних умов сірка утворює восьмиатомну молекулу, атоми зв’язані між собою зигзагоподібно ковалентними зв’язками:

При кімнатній температурі стійка ромбічна сірка. Поступове нагрівання до 94,5 °С перетворює її на моноклінну. Кристали ромбічної та моноклінної сірки відрізняються взаємною орієнтацією ц просторі кільцевих молекул S₈. Отже у випадку з сіркою було б вірніше говорити не про алотропію, а про поліморфізм. В інтервалі температур від +94,5 °С до плавлення +119,3 ^оС стійка моноклінна сірка. Подальше нагрівання перетворює сірку на жовту легкорухливу рідину. При t> 160 °С кільцеві молекули S₈ починають розмикатись і виникають відкриті ланцюги з вільними зв'язками на кінцях — так звані довголанцюгові радикали. При подальшому нагріванні ці радикали взаємодіють між собою, утворюючи подовжені ланцюги. При цьому рідина стає більш темнішою та більш в'язкою. При нагріванні до +250 ^оС в'язкість знову зменшується, оскільки гомогенна структура молекул руйнується. Нагріту до +250 °С можна повільно охолодити, при цьому знову утворюється моноклінна модифікація, яка повільно перетворюється на ромбічну. Якщо розплавлену сірку вилити в холодну воду, утворюється чорна липка та тягуча маса — пластична сірка. Приблизно за годину шматки гомоланцюгів знову перетворюються на восьмиатомні молекули. Пластична сірка світлішає і перетворюється на ромбічну.

При нагріванні пара сірки набуває змін, які можна описати рівновагою:

S₈ «S₆ «S₄ «S₂ «S

Близько +900 °С молекули S₂ мають хімічні будову, аналогічну будові О₂ і характеризуються парамагнітними властивостями на відміну від усіх інших станів сірки, які є діамагнітними. Вживаються різні торгові назви сірки. Так, черешкова сірка — це ромбічна сірка, відлита у вигляді паличок — черешків. Для очищення від домішок технічну сірку переганяють у спеціальних печах. При цьому сірка осідає на стінках у вигляді дрібних пилинок — «сірчаного квіту». Це порошок все тієї ж ромбічної сірки.

Конфігурація зовнішнього електронного рівня атома сірки в незбудженому стані 3s²3р⁴, що відповідає електронно-графічній формулі:

Приєднуючи два електрони, сірка утворює сполуки зі ступенем окиснення -2 (H₂S, Na₂S, CS₂). Завдяки наявності d-орбіталей, електрони в атомі сірки можуть переходити у збуджений стан. При цьому утворюються сполуки з позитивними ступенями окиснення: +4 (SO₂, H₂SO₃, NaHSO₃, SF₄, SOC1₂); +6 (SO₃, H₂SO₄, HSO₃C1, SF₆, SO₂CI₂).

Знаходячись у проміжному ступені окиснення, сірка виявляє окиснювально-відновну двоїстість. Вона інтенсивно окиснює метали та водень, утворюючи сульфіди:

2Na + S* = Na₂S.

З сильними окисниками сірка виступає відновником, наприклад:

S + O₂ = SO₂,

S + 2F₂ = SF₄.

Дата добавления: 2015-05-24