Тип реакции | Пример |
Взаимодействие c металлами | 2K + S = K2S; Cu + S = CuS; Hg + S = HgS (комнатная температура) |
С неметаллами | C + 2S = CS2; 2P + 5S = P2S5; S + 3F2 = SF6 |
С водородом | H2 + S = H2S |
С кислородом | S + O2 = SO2 |
Со сложными веществами | S + 2HNO3 = 2NO + H2SO4; S + 2H2SO4(конц) = 3SO2 + 2H2O; S + K2Сr2O7 K2SO4 + Cr2O3; 3S + 6KOH = K2S+4O3 + 2K2S‒2 + 3H2O |
Сероводород H2S – ковалентное соединение. В отличие от молекул воды молекулы сероводорода не образуют между собой водородных связей. Атом серы менее электроотрицательный, чем атом кислорода, имеет больший размер и, как следствие, меньшую плотность заряда. Валентный угол HSH составляет 92°, что свидетельствует об отсутствии гибридизации орбиталей атомов серы.
Физические свойства. При обычных условиях сероводород – бесцветный газ, с сильным характерным запахом тухлых яиц.
t пл = ‒86°С, t кип = ‒60°С, плохо растворим в воде, хорошо растворим в спирте. Очень ядовит. В природе выделяется в составе вулканических газов, образуется при гниении растительных и животных организмов.
H2S придает водному раствору слабокислый характер. При растворении в воде образует слабую двухосновную сероводородную кислоту. Диссоциация сероводородной кислоты протекает обратимо и ступенчато:
I ступень | H2S ⇄ H+ + HS‒; = 6 ∙ 10‒8; |
II ступень | HS‑ ⇄ H+ + S2‒; = 1 ∙ 10‒14 |
Сероводородной кислоте присущи все свойства слабых кислот. Как двухосновная, кислота образует два типа солей – сульфиды (K2S)и гидросульфиды (КHS):
H2S + 2KOH = K2S + 2H2O;
H2S + KOH = KHS + H2O;
H2S + CuSO4 = CuS↓ + H2SO4;
H2S + 2NH3 = (NH4)2S.
Гидросульфиды, сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов хорошо растворимы в воде, сульфиды тяжелых металлов практически нерастворимы.
Получение H2S и сульфидов
H2S в промышленности прямым синтезом | H2 + S = H2S |
H2S в лаборатории | FeS + 2HCl(конц) = FeCl2 + H2S; 4Ca + 5H2SO4(конц) = 4CaSO4 + 4H2O + H2S |
Сульфиды: взаимодействие простых веществ | Fe + S = FeS |
Из растворов солей по реакции ионного обмена | Pb(NO3)2 + (NH4)2S = PbS↓ + 2NH4NO3 |
Аналогично оксидам сульфиды классифицируют в соответствии с типом связей в молекулах сульфидов на кислотные, основные, амфотерные. Характер сульфидов элементов III периода:
Na2S | MgS | Al2S3 | SiS2 | P2S5 | |
Основные | Амфотерный | Кислотные |
Различные по кислотно-основному характеру сульфиды по-разному реагируют с Н2О:
основные Na2S + H2O = NaHS + NaOH (рН > 7);
амфотерный Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3¯ + 3H2S;
кислотные SiS2 + 3H2O = H2SiO3¯ + 2H2S(рН < 7).
Различные по характеру сульфиды взаимодействуют между собой:
Na2S + CS2 = Na2CS3 – тиокарбонат натрия;
As2S3 + 3Na2S = 2Na3AsS3.
Сульфиды по растворимости делят на следующие группы:
1. Растворимые в воде – сульфиды щелочных металлов (Na2S, K2S).
2. Нерастворимые в воде, но растворимые в соляной и разбавленной серной кислоте (ZnS, MnS, FeS):
FeS + 2HCl ® FeCl2 + H2S.
3. Нерастворимые в воде и кислотах (PbS, CuS, HgS и др.), реагируют с кислотами-окислителями, проявляя восстановительные свойства:
CuS + 8HNO3 = CuSO4 + 8NO2 + 4H2O.
Сероводород H2S и сульфиды могут окисляться до S, SO2, SO :
H2S + 4Br2 + 4H2O = H2SO4 + 8HBr;
3H2S + H2SO4 = 4S + 4H2O;
2H2S + O2 = 2S + 2H2O;
2H2S + 3O2(изб) = 2SO2 + 2H2O;
H2S + I2 = 2HI + S;
H2S + 2HNO3(конц) = S↓ + 2NO2↑ + 2H2O;
2ZnS + O2(нед) = 2ZnO + 2S;
MnS(т) + 8HNO3(конц) = MnSO4 + 8NO2↑ + 4H2O.
Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов не окрашены, сульфиды других металлов имеют характерную окраску, например сульфиды меди (II), никеля и свинца (II) – черные, сульфиды кадмия, индия, олова – желтые, сульфид сурьмы – оранжевый.Осаждение из растворов характерно окрашенных сульфидов металлов с очень малой растворимостью используют как качественные реакции. Для доказательства присутствия следов сероводорода в воздухе (или растворе) применяют пропитанную раствором ацетата свинца бумагу, которая при наличии H2S чернеет из-за образования сульфида свинца:
Н2S + Рb(СН3СОО)2 = РbS↓ + 2СН3СООН.
Сульфаны (полисульфиды водорода). Для серы характерно образование гомоцепей. Связи –S−S– сохраняются в полисульфидах водорода (сульфанах). Они имеют зигзагообразные цепи:
Общая формула сульфанов H2S n (n = 1‒8): H2S2, H2S3, H2S4 и т. д.
Получение сульфанов:
Na2S + S = Na2S2;
Na2S + 2S = Na2S3;
Na2S3 + 2HCl = H2S3 + 2NaCl.
Сульфаны – это желтые, вязкие жидкости с резким запахом, растворимые в растворах щелочей с образованием полисульфидов щелочных металлов. В воде сульфаны проявляют свойства более сильных кислот, чем H2S. Соответствующие соли – полисульфиды – используются, как пестициды.
Сероводород используют для получения серы, неорганических и органических серосодержащих соединений.