Сульфиды во всем многообразии
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 |
|
