Hidrojen sülfür elde edilmesi. Hidrojen sülfür asit Hidrosülfit asit hangi tuzlarla reaksiyona girer?

TANIM

Hidrojen sülfit karakteristik çürüyen protein kokusuna sahip renksiz bir gazdır.

Havadan biraz daha ağırdır, -60,3 o C sıcaklıkta sıvılaşır ve -85,6 o C'de katılaşır. Hidrojen sülfür havada mavimsi bir alevle yanarak kükürt dioksit ve su oluşturur:

2H2S + 3O2 = 2H20 + 2S02.

Porselen fincan gibi soğuk bir nesneyi hidrojen sülfür alevine sokarsanız, alevin sıcaklığı önemli ölçüde düşer ve hidrojen sülfür yalnızca serbest kükürde oksitlenir ve bu da sarı bir kaplama şeklinde fincanın üzerine yerleşir:

2H 2 S + Ö 2 = 2H 2 Ö + 2S.

Hidrojen sülfür son derece yanıcıdır; havayla karışımı patlar. Hidrojen sülfür çok zehirlidir. Bu gazı içeren havanın küçük miktarlarda bile olsa uzun süre solunması ciddi zehirlenmelere neden olur.

20 o C sıcaklıkta bir hacim su, 2,5 hacim hidrojen sülfürü çözer. Hidrojen sülfürün sudaki çözeltisine hidrojen sülfür suyu denir. Havada, özellikle de ışık altında durduğunda, hidrojen sülfürlü su, açığa çıkan kükürt nedeniyle kısa sürede bulanıklaşır. Bu, hidrojen sülfürün atmosferik oksijenle oksidasyonunun bir sonucu olarak ortaya çıkar.

Hidrojen sülfit üretimi

Yüksek sıcaklıklarda kükürt hidrojenle reaksiyona girerek hidrojen sülfür gazı oluşturur.

Uygulamada, hidrojen sülfür genellikle seyreltik asitlerin kükürt metalleri, örneğin demir sülfür üzerindeki etkisiyle üretilir:

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S.

CaS, BaS veya A1 2 S3'ün hidrolizi ile daha saf hidrojen sülfür elde edilebilir. En saf gaz, hidrojen ve kükürtün 600 °C'de doğrudan reaksiyonuyla elde edilir.

Hidrojen sülfürün kimyasal özellikleri

Sudaki bir hidrojen sülfür çözeltisi asit özelliklerine sahiptir. Hidrojen sülfür zayıf bir dibazik asittir. Adım adım ve esas olarak ilk adıma göre ayrışır:

H 2 S↔H + + HS - (K 1 = 6 × 10 -8).

İkinci aşama ayrışma

HS - ↔H + + S 2- (K 2 = 10 -14)

ihmal edilebilecek düzeyde gerçekleşir.

Hidrojen sülfür güçlü bir indirgeyici maddedir. Güçlü oksitleyici maddelere maruz kaldığında kükürt dioksit veya sülfürik asite oksitlenir; oksidasyonun derinliği koşullara bağlıdır: sıcaklık, çözeltinin pH'ı, oksitleyici maddenin konsantrasyonu. Örneğin, klor ile reaksiyon genellikle sülfürik asit oluşumuna yol açar:

H2S + 4Cl2 + 4H20 = H2S04 + 8HCl.

Hidrojen sülfürün orta tuzlarına sülfitler denir.

Hidrojen sülfür uygulaması

Hidrojen sülfürün kullanımı oldukça sınırlıdır ve bunun temel nedeni yüksek toksisitesidir. Ağır metaller için çökeltici olarak laboratuvar uygulamalarında uygulama alanı bulmuştur. Hidrojen sülfür, sülfürik asit, element formundaki kükürt ve sülfitlerin üretimi için hammadde görevi görür.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

Alüminyum sülfürün soğuk suyla reaksiyonu

Al 2 S 3 + 6H 2 Ö = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

Elementlerden doğrudan sentez hidrojen erimiş kükürt üzerinden geçtiğinde meydana gelir:

H2 + S = H2S.

Parafin ve kükürt karışımının ısıtılması.

1.9. Hidrojen sülfür asit ve tuzları

Hidrojen sülfür asit, zayıf asitlerin tüm özelliklerine sahiptir. Metallerle, metal oksitlerle, bazlarla reaksiyona girer.

Bir dibazik asit olarak iki tür tuz oluşturur: sülfitler ve hidrosülfitler . Hidrosülfitler suda yüksek oranda çözünür, alkali ve alkali toprak metallerinin sülfitleri de aynıdır ve ağır metallerin sülfitleri pratikte çözünmez.

Alkali ve toprak alkali metallerin sülfürleri renksizdir, geri kalanı karakteristik bir renge sahiptir, örneğin bakır sülfürleri (II), nikel ve kurşun - siyah, kadmiyum, indiyum, kalay - sarı, antimon - turuncu.

İyonik alkali metal sülfürler M2S, her bir kükürt atomunun 8 metal atomundan oluşan bir küp ile çevrelendiği ve her metal atomunun, 4 kükürt atomundan oluşan bir tetrahedron ile çevrelendiği, florit tipi bir yapıya sahiptir. MS tipi sülfürler alkalin toprak metallerinin karakteristiğidir ve her metal ve kükürt atomunun farklı tipteki atomlardan oluşan bir oktahedron ile çevrelendiği sodyum klorür tipi bir yapıya sahiptir. Metal-kükürt bağının kovalent yapısı arttıkça daha düşük koordinasyon sayısına sahip yapılar meydana gelir.

Demir dışı metallerin sülfürleri doğada mineral ve cevher olarak bulunur ve metal üretimi için hammadde görevi görür.

Sülfürlerin hazırlanması

Basit maddelerin doğrudan etkileşimi inert bir atmosferde ısıtıldığında

Oksoasitlerin katı tuzlarının azaltılması

BaS04 + 4C = BaS + 4CO (1000°C'de)

SrSO3 + 2NH3 = SrS + N2 + 3H2O (800°C'de)

CaCO3 + H2S + H2 = CaS + CO + 2H2O (900°C'de)

Az çözünür metal sülfürler, hidrojen sülfit veya amonyum sülfürün etkisiyle çözeltilerinden çökeltilir.

Mn(NO 3) 2 + H 2 S = MnS↓ + 2HNO 3

Pb(NO 3) 2 + (NH 4) 2 S = PbS↓ + 2NH 4 NO 3

Sülfürlerin kimyasal özellikleri

Sudaki çözünür sülfitler yüksek oranda hidrolize edilir ve alkali bir ortama sahiptir:

Na2S + H20 = NaHS + NaOH;

S2- + H20 = HS - + OH - .

Koşullara bağlı olarak hava oksijeni ile oksitlenerek oksitlerin, sülfatların ve metallerin oluşumu mümkündür:

2CuS + 3O2 = 2CuO + 2S02;

CaS + 2O2 = CaS04;

Ag2S + O2 = 2Ag + S02.

Sülfitler, özellikle suda çözünenler, güçlü indirgeyici maddelerdir:

2KMnO4 + 3K2S + 4H20 = 3S + 2Mn02 + 8KOH.

1.10. Hidrojen sülfit toksisitesi

Hidrojen sülfit havada yaklaşık 300 °C sıcaklıkta tutuşur. % 4 ila 45 H2S içeren hava ile karışımları patlayıcıdır.Hidrojen sülfürün toksisitesi çoğu zaman hafife alınır ve yeterli önlemler alınmadan onunla çalışılır. Bu arada havadaki %0,1 H 2 S bile hızla ciddi zehirlenmelere neden olur. Hidrojen sülfür önemli konsantrasyonlarda solunduğunda, anında bayılma ve hatta solunum felci nedeniyle ölüm meydana gelebilir (kurban zehirli atmosferden hemen uzaklaştırılmazsa). Akut zehirlenmenin ilk belirtisi koku kaybıdır. Daha sonra baş ağrısı, baş dönmesi ve mide bulantısı ortaya çıkar. Bazen bir süre sonra ani bayılmalar meydana gelir. Panzehir her şeyden önce temiz havadır. Hidrojen sülfitten ciddi şekilde zehirlenenlere nefes almaları için oksijen veriliyor. Bazen suni solunumun kullanılması gerekir. Küçük miktarlarda H2S ile kronik zehirlenme, sağlıkta genel bir bozulmaya, zayıflamaya, baş ağrılarına vb. neden olur. Endüstriyel tesislerin havasında izin verilen maksimum H2S konsantrasyonunun 0,01 mg/l olduğu kabul edilir.

Isıtıldığında kükürt hidrojenle reaksiyona girer. Keskin bir kokuya sahip zehirli bir gaz oluşur - hidrojen sülfür. Aksi halde hidrojen sülfür, hidrojen sülfür, dihidrosülfür denir.

Yapı

Hidrojen sülfür, kükürt ve hidrojenden oluşan ikili bir bileşiktir. Hidrojen sülfürün formülü H2S'dir. Molekülün yapısı su molekülünün yapısına benzer. Ancak kükürt, hidrojen ile hidrojen bağı oluşturmaz, kovalent polar bağ oluşturur. Bunun nedeni, oksijen atomundan farklı olarak kükürt atomunun hacim olarak daha büyük olması, daha düşük elektronegatifliğe ve daha düşük yük yoğunluğuna sahip olmasıdır.

Pirinç. 1. Hidrojen sülfürün yapısı.

Fiş

Hidrojen sülfür doğada nadir bulunur. Küçük konsantrasyonlarda ilişkili doğal volkanik gazların bir parçasıdır. Denizler ve okyanuslar büyük derinliklerde hidrojen sülfür içerir. Mesela Karadeniz'de 200 metre derinlikte hidrojen sülfür bulunuyor. Ayrıca kükürt içeren proteinler çürüdüğünde hidrojen sülfit açığa çıkar.

Endüstride çeşitli yollarla elde edilir:

• Asitlerin sülfitlerle reaksiyonu:

  FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S;

• suyun alüminyum sülfür üzerindeki etkisi:

  Al2S3 + 6H20 → 2Al(OH)3 + 3H2S;

• kükürtün parafinle kaynaştırılmasıyla:

  C18H38 + 18S → 18H2S + 18C.

En saf gaz, hidrojen ve kükürtün doğrudan etkileşimi ile elde edilir. Reaksiyon 600°C'de gerçekleşir.

Fiziki ozellikleri

Dihidrosülfür, çürük yumurta kokusu ve tatlı tadı olan renksiz bir gazdır. Bu, yüksek konsantrasyonlarda tehlikeli olan toksik bir maddedir. Hidrojen sülfür moleküler yapısından dolayı normal koşullar altında sıvılaşmaz.

Hidrojen sülfürün genel fiziksel özellikleri:

• suda az çözünür;
• -70°C sıcaklıkta ve 150 GPa basınçta süper iletken özellikler sergiliyor;
• yanıcı;
• etanolde çözünür;
• -60,3°C'de sıvılaşır;
• -85,6°C'de katıya dönüşür;
• -86°C'de erir;
• -60°C'de kaynar;
• 400°C'de basit maddelere (kükürt ve hidrojen) ayrışır.

Normal koşullar altında bir hidrojen sülfür (hidrojen sülfür suyu) çözeltisi hazırlayabilirsiniz. Ancak hidrojen sülfür suyla reaksiyona girmez. Havada çözelti hızla oksitlenir ve kükürt salınımı nedeniyle bulanıklaşır. Hidrojen sülfür suyu zayıf asit özellikleri sergiler.

Pirinç. 2. Hidrojen sülfür suyu.

Kimyasal özellikler

Hidrojen sülfür güçlü bir indirgeyici maddedir. Maddenin ana kimyasal özellikleri tabloda açıklanmaktadır.

Pirinç. 3. Hidrojen sülfürün yanması.

Hidrojen sülfür zehirli bir gaz olduğundan kullanımı sınırlıdır. Üretilen hidrojen sülfürün çoğu endüstriyel kimyada kükürt, sülfür ve sülfürik asit üretimi için kullanılır.

Ne öğrendik?

Dersin konusundan hidrojen sülfürün veya hidrojen sülfürün yapısı, üretimi ve özellikleri hakkında bilgi edindik. Hoş olmayan bir kokuya sahip renksiz bir gazdır. Zehirli bir maddedir. Su ile etkileşime girmeden hidrojen sülfürlü su oluşturur. Reaksiyonlarda indirgeyici bir maddenin özelliklerini gösterir. Atmosferdeki oksijenle, güçlü oksitleyici maddelerle (oksitler, oksijen asitleri) ve alkalilerle reaksiyona girer. Çözeltide iki aşamada ayrışır. Hidrojen sülfür kimya endüstrisinde türevler üretmek için kullanılır.

Konuyla ilgili deneme

Raporun değerlendirilmesi

Ortalama puanı: 4.4. Alınan toplam puan: 66.

Kükürt, insanlığın çok eski zamanlardan beri bildiği maddelerden biridir. Eski Yunanlılar ve Romalılar bile bunun için çeşitli kullanımlar buldular. Kötü ruhları kovma ritüelini gerçekleştirmek için yerli kükürt parçaları kullanıldı. Yani efsaneye göre, uzun gezintilerden sonra evine dönen Odysseus, önce evin kükürtle dezenfekte edilmesini emretti. İncil'de bu maddeye birçok atıf vardır.

Orta Çağ'da simyacıların cephaneliğinde kükürt önemli bir yer tutuyordu. İnandıkları gibi, tüm metaller cıva ve kükürtten oluşur: kükürt ne kadar azsa o kadar asildir. Avrupa'da bu maddeye olan pratik ilgi, barut ve ateşli silahların ortaya çıkışından sonra 13. - 14. yüzyıllarda arttı. Kükürtün ana tedarikçisi İtalya'ydı.

Günümüzde kükürt, sülfürik asit üretiminde, barut üretiminde, kauçuğun vulkanizasyonunda, organik sentezde ve ayrıca tarımsal zararlıların kontrolünde hammadde olarak kullanılmaktadır. Kükürt tozu tıpta harici bir dezenfektan olarak kullanılır.

Kükürtün basit maddelerle etkileşimi

Kükürt şöyle tepki verir oksitleyici :

2Na + S = Na2S

Nasıl indirgen madde :

Sülfürün karmaşık maddelerle etkileşimi

a) kükürt suda çözünmez ve suyla ıslanmaz;

b) indirgeyici ajan kükürtün ısıtıldığında ( , ) ile nasıl etkileşime girdiği:

S + 2H2S04 = 3SO2 + 2H20

S + 2HNO3 = H2SO4 + 2NO

S + 6HNO3 = H2S04 + 6NO2 + 2H2O

c) hem oksitleyici bir maddenin hem de bir indirgeyici maddenin özelliklerini sergileyen kükürt, ısıtıldığında çözeltilerle orantısızlık reaksiyonlarına (kendi kendine oksidasyon-kendi kendine indirgeme) girer:

3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

Hidrojen sülfür ve hidrojen sülfür asit

a) H 2 S + CaO = CaS + H 2 O

b) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O

c) CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4

d) Ca + H 2 S = CaS + H 2

Hidrosülfid asit ve onun çözünür tuzlarına (yani sülfür iyonu S2-'ye) yönelik kalitatif bir reaksiyon, bunların çözünür tuzlarla etkileşimidir. Bu durumda, siyah bir kurşun (II) sülfür PbS çökeltisi açığa çıkar:

Na 2 S + Pb(NO 3) 2 = PbS↓ + 2NaNO 3

Redoks özellikleri

Redoks reaksiyonlarında, hem gaz halindeki hidrojen sülfür hem de hidrosülfit asit, H2S'deki kükürt atomu en düşük oksidasyon durumuna - 2 sahip olduğundan ve bu nedenle yalnızca oksitlenebildiğinden güçlü indirgeme özellikleri sergiler. Kolayca oksitlenir:

Diğer konulardaki özetleri indirebilirsiniz

Hidrojen sülfür (H₂S), çürük yumurta kokusuna sahip, renksiz bir gazdır. Hidrojenden daha yoğundur. Hidrojen sülfür insanlar ve hayvanlar için ölümcül zehirlidir. Havada az miktarda bulunması bile baş dönmesine ve mide bulantısına neden olur, ancak en kötüsü uzun süre solunduktan sonra bu kokunun artık hissedilmemesidir. Ancak hidrojen sülfür zehirlenmesinin basit bir panzehiri var: Bir parça çamaşır suyunu bir mendile sarmalı, sonra ıslatmalı ve paketi bir süre koklamalısınız. Hidrojen sülfür, sülfürün 350 °C sıcaklıkta hidrojenle reaksiyona sokulmasıyla üretilir:

H₂ + S → H₂S

Bu bir redoks reaksiyonudur: Bu sırada, katılan elementlerin oksidasyon durumları değişir.

Laboratuvar koşullarında, demir sülfürün sülfürik veya hidroklorik asit ile işlenmesiyle hidrojen sülfür üretilir:

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S

Bu bir değişim reaksiyonudur: İçinde etkileşime giren maddeler iyonlarını değiştirir. Bu işlem genellikle Kipp aparatı kullanılarak gerçekleştirilir.

Hidrojen sülfürün özellikleri

Hidrojen sülfür yandığında kükürt oksit 4 ve su buharı oluşur:

2H₂S + 3О₂ → 2Н₂О + 2SO₂

H₂S mavimsi bir alevle yanar ve üzerine ters çevrilmiş bir beher tutarsanız duvarlarında berrak yoğuşma suyu (su) görünecektir.

Bununla birlikte, sıcaklıkta hafif bir düşüşle bu reaksiyon biraz farklı şekilde ilerler: önceden soğutulmuş camın duvarlarında sarımsı bir serbest kükürt kaplaması görünecektir:

2H₂S + O₂ → 2H₂O + 2S

Kükürt üretmenin endüstriyel yöntemi bu reaksiyona dayanmaktadır.

Önceden hazırlanmış gaz halindeki hidrojen sülfit ve oksijen karışımı ateşlendiğinde bir patlama meydana gelir.

Hidrojen sülfit ve kükürt(IV) oksidin reaksiyonu aynı zamanda serbest kükürt üretir:

2H₂S + SO₂ → 2H₂O + 3S

Hidrojen sülfür suda çözünür ve bu gazın üç hacmi bir hacim suda çözünerek zayıf ve kararsız hidrosülfit asit (H₂S) oluşturabilir. Bu asit aynı zamanda hidrojen sülfürlü su olarak da adlandırılır. Görüldüğü gibi hidrojen sülfür gazı ile hidrojen sülfür asidin formülleri aynı şekilde yazılmaktadır.

Hidrosülfit aside bir kurşun tuzu çözeltisi eklenirse, siyah bir kurşun sülfür çökeltisi oluşacaktır:

H₂S + Pb(NO₃)₂ → PbS + 2HNO₃

Bu, hidrojen sülfürün tespiti için niteliksel bir reaksiyondur. Aynı zamanda hidrosülfit asidin tuz çözeltileriyle değişim reaksiyonlarına girme yeteneğini de gösterir. Dolayısıyla herhangi bir çözünür kurşun tuzu, hidrojen sülfür için bir reaktiftir. Diğer bazı metal sülfürler de karakteristik bir renge sahiptir, örneğin: çinko sülfür ZnS - beyaz, kadmiyum sülfür CdS - sarı, bakır sülfür CuS - siyah, antimon sülfür Sb₂S₃ - kırmızı.

Bu arada, hidrojen sülfür kararsız bir gazdır ve ısıtıldığında neredeyse tamamen hidrojen ve serbest kükürde ayrışır:

H₂S → H₂ + S

Hidrojen sülfür, halojenlerin sulu çözeltileriyle yoğun bir şekilde etkileşime girer:

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O→ H₂SO₄ + 8HCl

Doğada ve insan aktivitesinde hidrojen sülfür

Hidrojen sülfür volkanik gazların, doğal gazın ve petrol sahalarıyla ilişkili gazların bir parçasıdır. Doğal maden sularında da bol miktarda var, örneğin Karadeniz'de 150 metre ve altında derinlikte yatıyor.

Hidrojen sülfür kullanılır:

• tıpta (hidrojen sülfür banyoları ve maden suları ile tedavi);
• endüstride (kükürt, sülfürik asit ve sülfür üretimi);
• analitik kimyada (genellikle çözünmeyen ağır metal sülfitlerin çökeltilmesi için);
• organik sentezde (organik alkollerin (merkaptanlar) ve tiyofenin (kükürt içeren aromatik hidrokarbon) kükürt analoglarını üretmek. Bilimde yeni ortaya çıkan bir diğer alan ise hidrojen sülfit enerjisidir. Karadeniz'in dibindeki hidrojen sülfit yataklarından enerji üretimi. ciddi bir şekilde araştırılıyor.

Kükürt ve hidrojenin redoks reaksiyonlarının doğası

Hidrojen sülfür oluşumunun reaksiyonu redokstur:

Н₂⁰ + S⁰→ H₂⁺S²⁻

Sülfürün hidrojen ile etkileşimi süreci, atomlarının yapısıyla kolayca açıklanabilir. Hidrojen periyodik tabloda ilk sırada yer alır, bu nedenle atom çekirdeğinin yükü (+1)'e eşittir ve atom çekirdeğinin etrafında 1 elektron dairesi vardır. Hidrojen kolayca elektronunu diğer elementlerin atomlarına vererek pozitif yüklü bir hidrojen iyonuna (proton) dönüşür:

Н⁰ -1е⁻= Н⁺

Kükürt periyodik tabloda on altıncı sıradadır. Bu, atomunun çekirdeğinin yükünün (+16) olduğu ve her atomdaki elektron sayısının da 16e⁻ olduğu anlamına gelir. Kükürtün üçüncü periyottaki konumu, on altı elektronunun atom çekirdeği etrafında döndüğünü ve sonuncusu 6 değerlik elektronu içeren 3 katman oluşturduğunu göstermektedir. Kükürtün değerlik elektronlarının sayısı, periyodik tabloda bulunduğu grup VI'nın sayısına karşılık gelir.

Yani kükürt, kükürt(VI) oksit oluşumunda olduğu gibi altı değerlik elektronunun tamamını bağışlayabilir:

2S⁰ + 3O2⁰ → 2S⁺⁶O₃⁻²

Ek olarak kükürtün oksidasyonu sonucunda 4e⁻ atomu tarafından başka bir elemente verilerek kükürt(IV) oksit oluşturulabilir:

S⁰ + O2⁰ → S⁺4 O2⁻²

Kükürt ayrıca kükürt (II) klorür oluşturmak için iki elektron bağışlayabilir:

S⁰ + Cl2⁰ → S⁺² Cl2⁻

Yukarıdaki reaksiyonların üçünde de kükürt elektron verir. Sonuç olarak oksitlenir, ancak aynı zamanda oksijen atomları O ve klor Cl için indirgeyici madde görevi görür. Bununla birlikte, H2S oluşumu durumunda, çok sayıda hidrojen atomu oksidasyona uğrar, çünkü elektronlarını kaybedenler bunlardır ve kükürtün dış enerji seviyesi altı elektrondan sekize geri yüklenir. Sonuç olarak molekülündeki her hidrojen atomu bir protona dönüşür:

Н2⁰-2е⁻ → 2Н⁺,

ve kükürt molekülü tam tersine indirgenerek negatif yüklü bir anyona (S⁻²) dönüşür: S⁰ + 2е⁻ → S⁻²

Dolayısıyla hidrojen sülfit oluşumunun kimyasal reaksiyonunda oksitleyici madde olarak görev yapan kükürttür.

Kükürtün çeşitli oksidasyon durumlarında ortaya çıkışı açısından, kükürt(IV) oksit ile hidrojen sülfür arasındaki bir başka ilginç etkileşim, serbest kükürt üretme reaksiyonudur:

2H₂⁺S-²+ S⁺⁴О₂-²→ 2H₂⁺O-²+ 3S⁰

Reaksiyon denkleminden de görülebileceği gibi içindeki hem oksitleyici madde hem de indirgeyici madde kükürt iyonlarıdır. İki kükürt anyonu (2-), elektronlarından ikisini kükürt(II) oksit molekülündeki kükürt atomuna bağışlar, bunun sonucunda üç kükürt atomunun tümü serbest kükürde indirgenir.

2S-² - 4е⁻→ 2S⁰ - indirgeyici madde, oksitler;

S⁺⁴ + 4е⁻→ S⁰ - oksitleyici madde, azaltılmış.