Сульфиды во всем многообразии
Сульфиды во всем многообразии
14
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
|
7,27,3
|
825
|
разлагается
|
|
2
|
As2S3
|
246,0
|
3,43
|
310
|
707
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
3
|
As4S4
|
427,88
|
3,5
3,25
|
превр.в 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
|
5,65,8
|
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
|
4,64,8
|
1185
|
-
|
|
14
|
NaHS
|
56,07
|
1,79
|
350
|
-
|
|
15
|
Na2S
|
78,05
|
1,86
|
978
|
-
|
|
16
|
NiS
|
90,75
|
5,25,7
|
797
|
-
|
|
17
|
P2S5
|
222,34
|
2,03
|
290
|
514
|
|
18
|
PbS
|
239,27
|
7,5
|
1114
|
-
|
|
19
|
Sb2S3
|
339,70
|
4,14,6
|
550
|
-
|
|
20
|
Sb2S5
|
403,82
|
4,12
|
разлагается
|
-
|
|
21
|
SnS2
|
150,70
|
6,95
|
1990
|
Возгоняется при 1800-1900
|
|
22
|
ZnS
|
97,44
|
4,04,1
|
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 NaOH + NaHS или S” + HOH 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,
Страницы: 1, 2
|
|