Síra (lat. Síra) je nekovový prvek. Chemická značka je S, pořadové číslo v periodické tabulce je 16. Valence síry byla stanovena ještě před studiem struktury atomu. Jeho hodnota byla určena na základě vlastnosti nahrazovat, přitahovat nebo připojovat určitý počet jiných atomů nebo skupin. Později výzkumníci přišli na roli záporně nabitých částic (elektronů) při vytváření chemické vazby.
Valence síry: jaké vlastnosti atomů ovlivňují její hodnotu?
Z hlediska prevalence na Zemi je chemický prvek na 16. místě. Vyskytuje se jako jasně žluté krystaly nebo prášek v horninách, poblíž aktivních a vyhaslých sopek. Nejznámějšími přírodními sloučeninami jsou sulfidy a sírany.
Vlastnosti prvku a látky:
- Silný nekovový.
- Pokud jde o elektronegativitu (EO), neboli schopnost přitahovat elektrony, je síra na druhém místě po fluoru, kyslíku, dusíku, chloru a bromu.
- Interakce s kovy a nekovy, jednoduchými a složitými látkami.
Rozdíly ve vlastnostech závisí na struktuře a stavu atomu, rozdíl v hodnotách EO. Pojďme zjistit, jakou valenci může mít síra ve sloučeninách. Jejich chemické chování závisí na struktuře energetických obalů, počtu a uspořádání vnějších elektronů v atomu.
Proč se valence mění?
Stabilní jsou přírodní izotopy síry s hmotnostními čísly 32 (nejběžnější), 33, 34 a 36. Atom každého z těchto nuklidů obsahuje 16 kladně nabitých protonů. V prostoru poblíž jádra se 16 elektronů pohybuje velkou rychlostí. Jsou nekonečně malé, záporně nabité. Méně přitahováno k jádru (více volných) 6 vnějších částic. Několik nebo všechny z nich se podílejí na tvorbě různých typů chemických vazeb. Podle moderních koncepcí je valence síry určena počtem vytvořených společných (vazebných) elektronových párů. Obvykle jsou na výkresech a diagramech vnější částice, které se účastní tohoto procesu, znázorněny jako tečky kolem chemického znaku.
Jak závisí valence na struktuře atomu?
Pomocí energetického diagramu můžete ukázat strukturu úrovní a podúrovní (s, p, d), na kterých závisí vzorec valence síry. Dvě různě nasměrované šipky symbolizují spárované, jedna - nepárové elektrony. Vnější prostor atomu síry je tvořen orbitaly 6 částic a 8 je nutných pro stabilitu podle oktetového pravidla. Konfigurace valenčního obalu se odráží ve vzorci 3s23p4. Elektrony nedokončené vrstvymají velkou zásobu energie, což způsobuje nestabilní stav celého atomu. K dosažení stability vyžaduje atom síry dva další negativní druhy. Lze je získat vytvořením kovalentních vazeb s jinými prvky nebo pohlcením dvou volných elektronů. V tomto případě síra vykazuje valenci II (–). Stejnou hodnotu lze získat pomocí vzorce: 8 - 6=2, kde 6 je číslo skupiny, ve které se prvek nachází.
Kde se nacházejí sloučeniny, ve kterých je mocenství síry II (–)?
Prvek přitahuje nebo zcela odstraňuje elektrony z atomů s nižší hodnotou elektronegativity na Pollingově stupnici. Valence II (-) se projevuje u sulfidů kovů i nekovů. Rozsáhlá skupina takových sloučenin se nachází ve složení hornin a minerálů s velkým praktickým významem. Patří mezi ně pyrit (FeS), sfalerit (ZnS), galenit (PbS) a další látky. Krystaly sulfidu železa mají krásnou žlutohnědou barvu a lesk. Minerál pyrit je často označován jako „bláznovské zlato“. K získání kovů z rud se praží nebo redukují. Sirovodík H2S má stejnou elektronovou strukturu jako voda. Původ H2S:
- se uvolňuje, když bílkoviny hnijí (například slepičí vejce);
- vybuchne sopečnými plyny;
- akumuluje se v přírodních vodách, ropě;
- vyniká v prázdnotách v zemské kůře.
Proč je vzorec pro čtyřmocný oxid sírový SO2?
Vzorec pro oxid ukazuje, že jeden atom síry v molekule je vázán na dva atomy kyslíku, z nichž každý potřebuje 2 elektrony na oktet. Výsledná vazba je kovalentně polární povahy (EO kyslíku je větší). Valence síry v této sloučenině je IV (+), protože 4 elektrony atomu síry jsou posunuty směrem ke dvěma atomům kyslíku. Vzorec lze zapsat takto: S2O4, ale podle pravidel se musí snížit o 2. Dioxid při rozpuštění ve vodě tvoří ionty slabé kyseliny siřičité. Jeho soli – siřičitany – jsou silnými redukčními činidly. Plyn SO2 slouží jako meziprodukt při výrobě kyseliny sírové.
V jakých látkách má síra nejvyšší mocenství?
Oxid SO3 nebo S2O6 je bezbarvá kapalina, která tvrdne při teplotách pod 17°C. Ve sloučenině SO3 je mocenství kyslíku II (–) a síra VI (+). Vyšší oxid se rozpouští ve vodě a tvoří silnou dvojsytnou kyselinu sírovou. Pro velkou roli ve výrobních procesech byla látka nazývána „chléb chemického průmyslu“. Významnou roli v hospodářství a medicíně mají soli kyselin - sírany. Používá se hydrát vápenatý (sádra), sodík (Glauberova sůl), hořčík (epsomská sůl nebo hořká sůl).
1, 2, 3, 4, 6 externích elektronů se může podílet na tvorbě různých typů chemických vazeb. Jmenujme možné valence síry, vzhledem k tomu, že existují vzácné a nestabilní sloučeniny: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Prvek získává druhou pozitivní valenci vSO monoxid. Nejběžnější hodnoty II (–), IV (+), VI (+) vykazuje síra jako součást skupiny látek průmyslového, zemědělského a lékařského významu. Jeho sloučeniny se používají při výrobě ohňostrojů.
Velkým problémem zůstává zachycování výfukových plynů, včetně oxidů síry IV (+), VI (+) a sirovodíku, které jsou škodlivé pro člověka a životní prostředí. Byly vytvořeny technologie pro zpracování těchto plynných odpadů a získávání kyseliny sírové a síranů z nich. Za tímto účelem se vedle hutních závodů nebo ve stejné oblasti budují chemické podniky. Výsledkem je snížení objemu znečištění, méně „kyselin sírových dešťů“.
