Общая характеристика элементов главной подгруппы шестой группы периодической системы. Сера, ее физические и химические свойства. Сероводород и сульфиды. Оксиды серы. Серная кислота, ее свойства и х

К 6А группе относятся элементы: кислород, сера, селен, теллур, полоний. Все элементы обладают хорошей химической активностью. Наиболее химически активным является кислород. Он взаимодействует непосредственно со всеми простыми веществами, кроме галогенов, благородных металлов Ag, Au, Pt и благородных газов, образуя оксиды. Наиболее активные щелочные металлы (K, Rb, Cs) образуют при этом надпероксиды ЭО2, а Na – пероксид Na2О2. Кислород окисляется только при взаимодействии с фтором. В отличие от кислорода S, Se, Te, Po могут окисляться и восстанавливаться. При умеренном нагревании они активно взаимодействуют со многими простыми веществами, при сплавлении – со многими металлами, довольно легко окисляются кислородом и галогенами. В ряду S – Po способность окисляться усиливается, способность восстанавливаться уменьшается. При кипячении в растворах щелочей S, Se и Te диспропорционируют, при нагревании реагируют с кислотами-окислителями. С кислотами-неокислителями – не реагируют. Po взаимодействует с кислотами как типичный металл. S, Se, Te могут растворяться в растворах своих анионов Э2- с образованием полианионов Эn2-.

Э + H2 ® H2Э (PoH2, Te)

Э + Hal2 ® ЭHal2, ЭHal4

Э + O2 ® ЭO2

Э + S ® SO2, PoS

O + N2 ® NO

Э + P ® ЭxPy

Э + C ® CЭ2 (Po)

Э + Me ® Me2Э, Me2Э2

Po + HCl ® PoCl2

Э + H2SO4(к) ® ЭO2 (PoSO4)

Po + H2SO4(р) ® PoSO4

Э + NaOH ® Na2Э + Na2ЭO3 (Po)

Po + HF ® PoF2

Э + H2O ® S-(H2S + H2SO3), Te-(TeO2), (Se, Po)

Э + HNO3(р) ®

Э + HNO3(к) ® S-(H2SO4), Se, Te-(H2ЭO3), (Po(NO3)4).

Рассмотрим подробнее соединения серы. С водородом этот элемент образует соединение состава H2S

. Это слабая двухосновная кислота; сильный восстановитель, легко окисляется кислородом воздуха: в растворах – до простых веществ, при сжигании – до оксидов. Она может быть получена взаимодействием простых веществ или действием разбавленных кислот на соли. Известны два ряда соединений серы с металлами – сульфиды и полисульфиды.

Все сульфиды, исключая сульфиды щелочных, щелочноземельных металлов и аммония, не растворимы в воде. Сульфиды тяжелых металлов окрашены в различные цвета. Растворимые сульфиды получаются нейтрализацией щелочей сероводородной кислотой и восстановлением сульфатов углем, нерастворимые сульфиды - синтез из простых веществ, а также обменная реакция. В водном растворе сульфиды гидролизуются; некоторые из них необратимо. Многие нерастворимые в воде сульфиды растворяются в кислотах-неокислителях. Сульфиды, ПР которых очень мало, нерастворимы в кислотах-неокислителях, но растворимы в концентрированной азотной кислоте, царской водке. Все сульфиды – восстановители.

Сера образует три оксида: SO, SO2, SO3. Первый из них – бесцветный газ, разлагающийся уже при комнатной температуре. SO2, SO3 являются кислотными оксидами. SO2 получают в промышленности обжигом сернистых руд, в лаборатории – действием сильных кислот на сульфиты; SO3 – окисление SO2 в присутствии катализатора. SO2 в зависимости от условий может восстанавливаться и окисляться, для него характерны реакции диспропорционирования.

Эти оксидам соответствуют гидроксиды – кислоты. Н2SO3 получают растворением SO2 в воде. Серную кислоту в промышленности получают двумя способами: контактным и нитрозным. Контактный заключается в производстве SO2, окислении его в SO3 и превращении его в Н2SO4. SO2 получают в основном обжигом пирита. Полученный SO2 подвергают тщательной очистке. После очистки SO2 в смеси с воздухом поступает в контактный аппарат, где под действием катализатора V2O5 окисляется в SO3. SO3 затем растворяют в конц. Н2SO4, получая тем самым олеум. При нитрозном способе SO2 окисляют оксидом азота (IV). Конечный продукт содержит 78% Н2SO4. Концентрированная Н2SO4 является сильным окислителем. Н2SO3 же проявляет восстановительные свойства, но при действии сильных восстановителей восстанавливается. Среди производных гидроксидов наибольшее значение имеют сульфиты и сульфаты. Растворимые в воде соли подвергаются гидролизу. При действии сильных кислот сульфиты разлагаются. Водные растворы сульфитов обладают восстановительными свойствами, но при действии сильных восстановителей проявляют окислительные свойства.