Билет № 16. 1. Сера: положение этого химического элемента в периодической системе, строение его атома

1. Сера: положение этого химического элемента в периодической системе, строение его атома. Физические и химические свойства серы. Оксиды серы, их химические свойства.

Положение в периодической системе: сера находится в 3 периоде, VI группе, главной (А) подгруппе.

Атомный номер серы 16, следовательно, заряд атома серы равен + 16, число электронов 16. Три электронных уровня (равно периоду), на внешнем уровне 6 электронов (равно номеру группы для главных подгрупп).

Схема расположения электронов по уровням:
₁₆S)))
^{2 8 6}

Ядро атома серы ³²S содержит 16 протонов (равно заряду ядра) и 16 нейтронов (атомная масса минус число протонов: 32 – 16 = 16).

Сера как простое вещество образует две аллотропные модификации: кристаллическая сера и пластическая.

Кристаллическая сера – твердое вещество желтого цвета, хрупкое, легкоплавкое (температура плавления 112° С), нерастворима в воде. Сера и многие руды, содержащие серу, не смачиваются водой. Поэтому порошок серы может плавать на поверхности, хотя сера тяжелее воды (плотность 2 г/см³).

На этом основан метод обогащения руд под названием флотация: измельченная руда погружается в емкость с водой, через которую продувается воздух. Частички полезной руды подхватываются пузырьками воздуха и выносятся наверх, а пустая порода (например, песок) оседает на дно.

Пластическая сера темного цвета и способна растягиваться, как резина.

Это отличие в свойствах связано со строением молекул: кристаллическая сера состоит из кольцевых молекул, содержащих 8 атомов серы, а в пластической сере атомы соединены в длинные цепи. Пластическую серу можно получить, если нагреть серу до кипения и вылить в холодную воду.

В уравнениях для простоты записывают серу без указания числа атомов в молекуле: S.

Химические свойства:

1. В реакциях с восстановителями: металлами, водородом, – сера проявляет себя как окислитель (степень окисления -2, валентность II). При нагревании порошков серы и железа образуется сульфид железа:
   Fe + S = FeS
   Со ртутью, натрием порошок серы реагирует при комнатной температуре:
   Hg + S = HgS
2. При пропускании водорода через расплавленную серу образуется сероводород:
   H₂ + S = H₂S
3. В реакциях с сильными окислителями сера окисляется. Так, сера горит, образуется оксид серы (IV) – сернú стый газ:
   S + O₂ = SO₂

Оксид серы (IV) – кислотный оксид. Реагирует с водой с образованием сернú стой кислоты:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Эта реакция происходит в атмосфере при сжигании каменного угля, который обычно содержит примеси серы. В результате выпадают кислотные дожди, поэтому очень важно подвергать очистке дымовые газы котельных.

В присутствии катализаторов оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):

2SO₂ + O₂ 2SO₃ (реакция обратима)

Оксид серы (VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

SO₃ – бесцветная жидкость, кристаллизуется при 17° С, переходит в газообразное состояние при 45° С