Реферат на тему "Сульфиды во всем многообразии"




Реферат на тему

текст обсуждение файлы править категориядобавить материалпродать работу




Реферат на тему Сульфиды во всем многообразии

скачать

Найти другие подобные рефераты.

Реферат *
Размер: 25.67 кб.
Язык: русский
Разместил (а): Мария
1 2 Следующая страница

добавить материал

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
«СУЛЬФИДЫ ВО ВСЕМ МНОГООБРАЗИИ»
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Методы получения сульфидов.
2. Физико-химические свойства сульфидов металлов
3. Растворимость сульфидов
4. Основные химические свойства сульфидов

5. Тиосоли

6. Полисульфиды.
7. Промышленное применение сульфидов
ВВЕДЕНИЕ
Соединения серы с более электроположительными элементами называются сульфидами. Большинство сульфидов, а именно сульфиды металлов, по способу образования и химическому поведению следует рассматривать как соли сероводородной кислоты. Сера в этих соединениях имеет отрицательную степень окисления –2.
Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов бесцветны.
Сульфидов тяжелых металлов имеют следующие окраски:
черные – HgS, Ag2S, PbS, CuS;      оранжевые – Sb2S3, Sb2S5;
коричневые – SnS, Bi2S3;                 желтые – As2S3, As2S5, SnS2,CdS
розовый – MnS;                                белый – ZnS.
Многие сульфиды при нагревании без доступа воздуха не претерпевают разложения. Но некоторые из них теряют серу. Так, например, пирит FeS2 уже при сильном нагревании распадается на сульфид железа (II) и серу; сульфид олова (IV) распадается при нагревании на сульфид олова (II) и серу. Устойчивые к нагреванию сульфиды в большинстве случаев можно нагревать в токе водорода: при этом они не изменяются. Напротив, при нагревании в токе кислорода или воздуха («обжиге») большинство сульфидов переходит в окислы, а иногда частично и в сульфаты. Сульфиды , выпавшие из водного раствора, уже при обычных температурах в значительной степени подвергаются окислению, если они во влажном состоянии долгое время находятся в контакте с током воздуха. При этом происходит или выделение серы или образование сульфата:
Fe2S3 + aq + 3/2O2 = Fe2O3*aq + 3S (1)
CuS + 2O2 = CuSO4 (2)
Легко окисляются и растворенные сульфиды; при этом они действуют как сильные восстановители.
         Сильное восстановительное сероводорода и сульфидов в растворе обусловлено незначительным сродством образования ионов S2-. В гальваническом элементе, составленном из нормального водородного электрода и платиновой фольги, погруженной в раствор сульфида, «серный электрод» вследствие тенденции ионов S2- разряжаться, становится отрицательным, а водородный электрод- положительным полюсом.
         Распространение сульфидов металлов в природе представлено в таблице 1.
Таблица 1
Распространение сульфидов в природе
Химическая формула
Название минерала
Форма кристаллической решетки
Плотность,г/м3
Твердость
1
2
3
4
5
FeS2
марказит
ромбическая
4,6-4,9
6,0-6,5
FeS
пирротин
гексагональная
4,54-4,64
3-4,5
FeS2
пирит
кубическая
4,9-5,2
6,0-6,5
SnS2
оловянный камень
тетрагональная
6,8-7,0
6-7
CuFeS2
халькопирит
тетрагональная
4,1-4,3
3,5-4
PbS
галенит, свинцовый блеск
кубическая
7,3-7,6
2,5
Cu2S
халькозин, медный блеск
тетрагональная
5,5-5,8
2,5-3,0
MoS2
молибденит, молибденовый блеск
тетрагональная
4,6-5,0
1,0-1,5
Ag2S
аргентит, серебряный блеск
кубическая
7,1
2,0-2,5
Sb2S3
cтибнит, сурьмяный блеск, серая сурьмяная руда, антимонит
ромбическая
4,5-5,0
2
ZnS
сфалерит, цинковая обманка
кубическая
3,9-4,2
3,5-4,0
HgS
киноварь
тригональная
8,0-8,2
2,0-2,5
As4S4
Реальгар
моноклинная
3,56
1,5-2,0
As2S3
аурипигмент
моноклинная
3,4-3,5
1,5-2,0
         Колчеданы – светлые с металлическим блеском; блески – темные с металлическим отливом; обманки – темные без металлического блеска или чаще светлые, прозрачные.
1. Методы получения сульфидов
1. Взаимодействие гидроокисей  с сероводородом
Эти методом получают в первую очередь растворимые в воде сульфиды, т.е. сульфиды щелочных металлов. Для этого необходимо: сначала насытить раствор гидроокиси щелочного металла сероводородом. При этом получается кислый сульфид (гидросульфид). Затем прибавляют равное количество щелочи для его перевода в нормальный сульфид:
NaOH + H2S = NaHS + H2O (3)
NaHS + NaOH = Na2S + H2O (4)
2.Восстановление сульфатов прокаливанием с углем.
Na2SO4 + 4C = Na2S + 4 CO (5)
         Этот метод является основным для получения сульфида натрия и сульфидов щелочноземельных металлов.
3. Непосредственное соединение элементов
         Соединение металлов с серой протекает в большинстве случаев очень легко, часто с большим выделением тепла. Однако оно редко приводит к образованию совершенно чистого продукта:
Fe + S = FeS (6)
4. Взаимодействие солей в водном растворе с сероводородом или сульфидом аммония.
         Этим методом получают в первую очередь нерастворимые в воде сульфиды.
2. Физико-химические свойства сульфидов металлов
         Физико-химические свойства сульфидов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Физико-химические свойства сульфидов металлов


п/п
Формула

М, г/моль

плотность,
Тпл, 0С
Ткип, 0С
1
2
3
4
5
6
 
1
Ag2S
247,82
7,2¸7,3
825
разлагается
 
2
As2S3
246,0
3,43
310
707
 
1
2
3
4
5
6
 
3
As4S4
427,88
a 3,5
b 3,25
превр.в b  267
307
565
 
4
BaS
169,43
4,25
-
- 8H2O, 780
 
5
Bi2S3
514,18
7,4
685, разл.
-
 
6
CdS
144,47
4,82
1750
Возгоняется в среде азота, 980
 
7
Cu2S
159,20
5,6¸5,8
>1100
-
 
8
CuS
95,63
4,6
разл.220
-
 
9
FeS
87,90
4,7
1193
разлагается
 
10
FeS2
119,96
4,9
1171
разлагается
 
11
HgS
232,67
8,1
Возгоняется при 583,5
-
 
12
K2S
110,25
1,80
840
-
 
13
MoS2
160,07
4,6¸4,8
1185
-
 
14
NaHS
56,07
1,79
350
-
 
15
Na2S
78,05
1,86
>978
-
 
16
NiS
90,75
5,2¸5,7
797
-
 
17
P2S5
222,34
2,03
290
514
 
18
PbS
239,27
7,5
1114
-
 
19
Sb2S3
339,70
4,1¸4,6
550
-
 
20
Sb2S5
403,82
4,12
разлагается
-
 
21
SnS2
150,70
6,95
>1990
Возгоняется при 1800-1900
 
22
ZnS
97,44
4,0¸4,1
>1800
Возгоняется при 1180
 
 
3. Растворимость сульфидов
Поскольку сероводород является двухосновной кислотой, от него производятся два ряда сульфидов: кислые сульфиды или гидросульфиды MHS и нормальные сульфиды M2S. Все кислые сульфиды очень легко растворимы в воде. Из нормальных сульфидов также легко растворимы сульфиды щелочных металлов. В водном растворе они очень сильно гидролизуются (в 1 Н. растворе примерно на 90%) по уравнению:
Na2S + HOH Û NaOH + NaHS или S” + HOH Û OH + HS (7)
Поэтому их растворы имеют сильно щелочную реакцию. Нейтральные сульфиды щелочноземельных металлов как таковые в воде не растворяются. Однако при действии воды они претерпевают гидролитическое расщепление, например,
2CaS + 2HOH = Ca(HS)2 + Ca(OH)2 (8)

а образующийся при этом кислый сульфид переходит в раствор. При кипячении раствора он также разлагается:

Ca(HS)2 + 2HOH = Ca(OH)2 + 2H2S (9)

Еще легче гидролизуются сульфиды некоторых многовалентных металлов, например сульфид алюминия AI2S3, сульфид хрома, сульфид кремния Cr2S3 SiS2 . Кислоты разлагают все эти сульфиды с выделение сероводорода.

Большинство сульфидов тяжелых металлов настолько мало растворимы в воде, что гидролитическое расщепление их не происходит. Некоторые сульфиды, разбавленные сильными кислотами не разлагаются. Произведение растворимости этих сульфидов настолько мало, что даже при понижении концентрации ионов S2- в растворе за счет прибавления ионов H+ концентрация ионов металла в растворе, находящемся в равновесии с сульфидом (донной фазой), очень незначительна. Поэтому, при пропускании сероводорода такие сульфиды будут выпадать в осадок даже из очень кислых растворов.
На том, что одна часть тяжелых металлов осаждается сероводородом из кислого раствора, а другая выпадает в осадок только из аммиачных растворов при действии на них раствора сульфида аммония, основано применение этих реактивов для разделения катионов при систематическом анализе.
Из кислого раствора сероводород осаждает следующие элементы в виде их сульфидов:
1) Мышьяк, сурьму и олово;
2) Серебро, ртуть, свинец, висмут, медь и кадмий;
При действии сульфида аммония осаждаются следующие элементы: цинк, марганец, кобальт, никель, железо, хром и алюминий. Два последних элемента выпадают в виде гидроокисей, так как их сульфиды гидролизуются водой.
         Сульфиды элементов, приведенных под 1), отличаются тем, что они способны растворяться в желтом полисульфиде аммония, образуя при этом тиосоли, тогда как сульфиды элементов группы 2) в этом реактиве не растворяются.
         Произведение растворимости ряда сульфидов приведено в таблице 3. Эти величины вычислены на основании соотношения
AF n = - RT*2,3026 *log L  (10),
где L – произведение растворимости, AF n – нормальное сродство реакции
2M + S = M2S (11)

Таблица 3

Произведение растворимости кристаллических сульфидов металлов при 250С
соединение
произведение растворимости
свободная энергия образования
сульфида, ккал/моль
иона металла,
ккал/г-ион
MnS
1*10-11
-47,6
-53,4
FeS
5*10-18
-23,32
-20,30
NiS
2*10-21
-18,8
-11,1
ZnS
8*10-25
-47,4
-35,184
CoS
8*10-23
-21,8
-12,3
Co2S3
10-124
-47,6
29,6
CdS
7*10-27
-33,6
-18,58
PbS
8*10-28
-22,15
-5,81
HgS
3*10-52
-10,22
39,38
CuS
8*10-36
-11,7
15,53
Cu2S
1*10-48
-20,6
12,0
Ag2S
7*10-50
-9,56
18,43
Tl2S
7*10-20
-21,0
-7,755
Bi2S3
10-96
-39,4
15
La2S3
2*10-13
-301,2
-172,9
Ce2S3
6*10-11
-293,0
-170,5
4. Основные химические свойства сульфидов
Основные химические свойства сульфидов представлены в таблице 4.
Таблица 4

Химические свойства сульфидов


п/п
Формула

Химические свойства

1
2
3
 
1
Ag2S
·                   наиболее труднорастворимая соль серебра;
·                   при обработке концентрированными растворами сульфидов щелочных металлов переходит в кристаллические двойные соли, например Na2S*3Ag2S*2H2O;
 
2
As2S3
·                   нерастворим в воде и в кислотах;
·                   легко растворяется в веществах, обладающих щелочной реакцией, особенно в растворах сульфидов щелочных металлов;
 
3
As4S4
·                 разлагается на трехсернистый мышьяк и свободный мышьяк;
 
4
BaS
·                   взаимодействует с СО и водой с образованием карбоната бария и сероводорода;
 
5
Bi2S3
·        в отличие от сульфидов мышьяка и сурьмы нерастворим в сульфидах щелочных металлов;
 
6
CdS
·                   нерастворим в разбавленной соляной кислоте;
·                   растворяется в концентрированных кислотах;
·                   растворяется в теплой разбавленной азотной кислоте;
·                   растворяется в кипящей разбавленной серной кислоте;
 
7
CoS
·                   нерастворим в воде;
·                   в свежеосажденном состоянии растворяется в разбавленных кислотах;
·                   обладает резко выраженной склонностью к образованию коллоидных растворов;
·                   при кипячении с уксусной кислотой коагулирует;
 
8
Cu2S
·                   в воде практически нерастворим;
·                   взаимодействует с аммиачным раствором сульфата меди и образует [NH4][CuS4];
·                   хорошо проводит электрический ток;
 
9
CuS
·                   нерастворим в воде;
·                   нерастворим в разбавленных кислотах;
·                   в присутствии кислот легко образует коллоидные растворы;
·                   на воздухе легко окисляется до сульфата меди;
·                   нерастворим в растворах сульфида калия и натрия;
·                   растворим в растворе сернистого аммония;
 
10
FeS
·                   растворяется в разбавленных кислотах;
·                   во влажном состоянии подвергается частичному окислению воздухом до сульфата;
 
11
FeS2
·                 при высокой температуре легко отщепляет серу;
·                 при прокаливании на воздухе сгорает, образуя Fe2O3 и SO2;
 
12
HgS
·                 нерастворим в концентрированных кислотах;
·                 легко растворяется в царской водке;
 
13
K2S
·                   взаимодействует с As2S3 с образованием тиосоли;
 
14
MgS
·                   гидролизуется с образованием сероводорода и гидроксида магния;
 
15
MoS2
·                   на воздухе легко сгорает до трехокиси молибдена;
 
16
MoS3
·                   легко растворяется в сернистом аммонии;
·                   легко растворяется в щелочных сульфидах;
·                   легко растворяется в царской водке;
 
17
Na2S
·                   кислородом воздуха легко окисляется до тиосульфата;
·                   взаимодействует с As2S3 с образованием тиосоли;
 
18
NiS
·                   нерастворим в холодной разбавленной соляной кислоте;
·                   при добавлении уксусной кислоты и кипячении выпадает в виде хлопьев;
 
19
P2S5
·                    медленно разлагается водой;
 
20
PbS
·                   при нагревании на воздухе окисляется до сульфата свинца и окиси свинца;
·                   при прокаливании в токе водорода восстанавливается до металла;
·                   при нагревании с хлором образуются PbCI2 и SCI2;
·                   сплавлением с содой при доступе воздуха из сульфида выделяется свободный металл;
 
21
Sb2S3
·                   нагретая на воздухе, переходит в четырехокись;
·                   растворяется в теплой концентрированной соляной кислоте с образованием трихлорида сурьмы
 
22
Sb2S5
·                   не растворяется в воде;
·                   растворим в сульфидах щелочных металлов;
 
23
SnS2
·                   растворяется в растворах гидроокисей щелочных металлов;
·                   легко растворяется в растворах сульфидов щелочных металлов;
 
24
ZnS
·                   свежеосажденный легко растворим в сильных кислотах; при стоянии постепенно превращается в более трудно растворимую модификацию;
·                   легко переходит в коллоидный раствор, например при продолжительном действии сероводородной воды;
 
1 2 Следующая страница


Сульфиды во всем многообразии

Скачать реферат бесплатно





вверх страницы

Рейтинг@Mail.ru
Copyright © 2010-2015 referatnatemu.com