Сера (лац. Sulfur) - элемент-неметалы. Хімічны сімвал S, парадкавы нумар у табліцы Мендзялеева - 16. Валентнасць серы была ўсталяваная яшчэ да вывучэння будовы атама. Вызначылі яе значэнне на падставе ўласцівасці замяшчаць, прыцягваць альбо далучаць некаторы колькасць іншых атамаў або груп. Пазней даследчыкі высветлілі ролю адмоўна зараджаных часціц (электронаў) ва ўзнікненні хімічнай сувязі.
Валентнасць серы: якія асаблівасці атамаў ўплываюць на яе значэнне?
Па распаўсюджанасці на Зямлі хімічны элемент знаходзіцца на 16-м месцы. Сустракаецца ў выглядзе ярка-жоўтых крышталяў або парашка ў горных пародах, паблізу дзеючых і патухлых вулканаў. Найбольш вядомыя прыродныя злучэнні - сульфід і сульфаты.
Асаблівасці элемента і рэчывы:
- Моцны неметалы.
- Па Электраадмо (ЭА) або здольнасці прыцягваць да сябе электроны сера саступае толькі фтору, кіслароду, азоту, хлору і брому.
- Ўзаемадзейнічае з металамі і неметаламі, простымі і складанымі рэчывамі.
Адрозненні ва ўласцівасцях залежаць ад будынка і стану атама, розніцы ў значэннях ЭО. Высветлім, якая валентнасць можа быць у серы ў злучэннях. Іх хімічнае паводзіны залежыць ад будынка энергетычных абалонак, колькасці і размяшчэння знешніх электронаў у атаме.
Чаму валентнасць бывае рознай?
Стабільнымі з'яўляюцца натуральныя ізатопы серы з масавымі лікамі 32 (найбольш распаўсюджаны), 33, 34 і 36. Атам кожнага з гэтых нуклідаў змяшчае 16 станоўча зараджаных пратонаў. У прасторы паблізу ядра перасоўваюцца з велізарнай хуткасцю 16 электронаў. Яны бясконца малыя, адмоўна зараджаныя. Менш прыцягваюцца да ядра (больш вольныя) 6 знешніх часціц. Некалькі з іх або ўсе прымаюць удзел у адукацыі розных тыпаў хімічнай сувязі. Па сучасных уяўленнях валентнасць серы вызначаецца лікам створаных агульных (злучаюць) электронных пар. Звычайна на малюнках і схемах знешнія часціцы, якія прымаюць удзел у гэтым працэсе, малююць кропкамі вакол хімічнага знака.
Як валентнасць залежыць ад будынка атама?
З дапамогай энергетычнай дыяграмы можна паказаць будынак узроўняў і подуровней (s, p, d), ад якіх залежыць формула валентнасці серы. Дзве рознанакіраваныя стрэлачкі сімвалізуюць спараныя, адна - неспаренного электроны. Вонкавае прастора атама серы ўтвараюць арбіталь 6 часціц, а неабходна 8 для ўстойлівасці па правілу актэта. Канфігурацыю валентнай абалонкі адлюстроўвае формула 3s23p4. Электроны незавершанага пласта валодаюць вялікім запасам энергіі, што выклікае няўстойлівае стан усяго атама. Для дасягнення стабільнасці атаму серы патрабуюцца дзве дадатковыя адмоўныя часціцы. Яны могуць быць атрыманы пры адукацыі кавалентных сувязяў з іншымі элементамі або за кошт паглынання двух свабодных электронаў. У гэтым выпадку сера праяўляе валентнасць II (-). Такое ж значэнне можна атрымаць, выкарыстоўваючы формулу: 8 - 6 = 2, дзе 6 - гэта нумар групы, у якой знаходзіцца элемент.
Дзе сустракаюцца злучэнні, у якіх валентнасць серы роўная II (-)?
Элемент прыцягвае або цалкам адымае электроны ў атамаў з меншым значэннем Электраадмо па шкале Поллинга. Валентнасць II (-) выяўляецца ў сульфід металаў і неметаллов. Шырокая група падобных злучэнняў сустракаецца ў складзе горных парод і мінералаў, якія маюць велізарнае практычнае значэнне. Да іх ставяцца пірыту (FeS), сфалерит (ZnS), Гален (PbS) і іншыя рэчывы. Крышталі сульфіду жалеза маюць прыгожы жаўтлява-карычневы колер і бляск. Часта мінерал пірыту называюць «золатам дурняў». Для атрымання металаў з руд праводзяць іх абпал або аднаўленне. Сульфід вадароду H2S мае такую ж электронную структуру, як вада. Паходжанне H2S:
- вылучаецца пры гніенні бялкоў (напрыклад, курынага яйкі);
- вывяргаецца з вулканічнымі газамі;
- назапашваецца ў прыродных водах, нафты;
- вылучаецца ў пустэчы ў зямной кары.
Чаму формула аксіду четырехвалентной серы SO2?
Формула дыяксіду паказвае, што адзін атам серы ў малекуле звязаны з двума атамамі кіслароду, кожнаму з якіх неабходна 2 электрона да актэта. Якая ўзнікла сувязь з'яўляецца па сваёй прыродзе кавалентнай палярнай (ЭО кіслароду больш). Валентнасць серы ў гэтым злучэнні мае значэнне IV (+), таму што 4 электрона атама серы ссоўваюцца ў бок двух атамаў кіслароду. Формулу можна запісаць так: S2O4, але па правілах трэба скараціць на 2. Дыяксід пры растварэнні ў вадзе ўтварае іёны слабой сярністай кіслаты. Яе солі - сульфиты - моцныя аднаўляльнікі. Газ SO2 служыць прамежкавым прадуктам у вытворчасці сернай кіслаты.
У якіх рэчывах сера праяўляе сваю вышэйшую валентнасць?
Аксід SO3 або S2O6 - бескаляровая вадкасць, пры тэмпературах ніжэй 17 ° С яна цвярдзее. У злучэнні SO3 валентнасць кіслароду роўная II (-), а серы VI (+). Вышэйшы аксід раствараецца ў вадзе і ўтварае моцную двухосновная серную кіслату. За вялікую ролю ў вытворчых працэсах рэчыва назвалі «хлебам хімічнай прамысловасці». Важная роля ў гаспадарцы і медыцыне належыць солям кіслаты - сульфат. Выкарыстоўваюцца кристаллогидрат кальцыя (гіпс), натрыю (глаўбераву соль), магнію (ангельская ці горкая соль).
У адукацыі розных тыпаў хімічнай сувязі могуць удзельнічаць 1, 2, 3, 4, 6 знешніх электронаў. Назавем магчымыя валентнасці серы, улічваючы, што ёсць рэдкія і нестабільныя злучэння: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Другую станоўчую валентнасць элемент набывае ў монааксід SO. Найбольш распаўсюджаныя значэння II (-), IV (+), VI (+) праяўляе сера ў складзе групы рэчываў, якія маюць прамысловае, сельскагаспадарчае і медыцынскае значэнне. Яе злучэння выкарыстоўваюцца ў вытворчасці феерверкаў.
Вялікай праблемай застаецца ўлоўліванне адыходзяць газаў, сярод якіх шкодныя для чалавека і навакольнага асяроддзя аксіды серы IV (+), VI (+) і серавадарод. Створаны тэхналогіі для перапрацоўкі гэтых газападобных адходаў і атрымання з іх сернай кіслаты, сульфатаў. З гэтай мэтай хімічныя прадпрыемствы ўзводзяць побач з металургічны камбінат або ў адным раёне. У выніку аб'ём забруджванняў скарачаецца, менш ўзнікае «сернокислотных дажджоў».