گوگرد (lat. Sulfur) یک عنصر غیرفلزی است. نماد شیمیایی S است، شماره سریال در جدول تناوبی 16 است. ظرفیت گوگرد حتی قبل از مطالعه ساختار اتم مشخص شده است. مقدار آن بر اساس خاصیت جایگزینی، جذب یا اتصال تعداد معینی از اتم ها یا گروه های دیگر تعیین شد. بعدها، محققان نقش ذرات بار منفی (الکترون ها) را در تشکیل یک پیوند شیمیایی کشف کردند.
قدرت گوگرد: چه ویژگی های اتم بر ارزش آن تأثیر می گذارد؟
از نظر شیوع روی زمین، یک عنصر شیمیایی در جایگاه شانزدهم قرار دارد. این به صورت کریستال های زرد روشن یا پودر در سنگ ها، نزدیک آتشفشان های فعال و خاموش دیده می شود. معروفترین ترکیبات طبیعی سولفیدها و سولفاتها هستند.
ویژگی های عنصر و ماده:
- غیر فلزی قوی.
- از نظر الکترونگاتیوی (EO) یا توانایی جذب الکترون، گوگرد پس از فلوئور، اکسیژن، نیتروژن، کلر و برم در رتبه دوم قرار دارد.
- برهم کنش با فلزات و غیرفلزات، مواد ساده و پیچیده دارد.
تفاوت در خواص به ساختار و وضعیت اتم، تفاوت در مقادیر EO بستگی دارد. بیایید دریابیم که گوگرد در ترکیبات چه ظرفیتی می تواند داشته باشد. رفتار شیمیایی آنها به ساختار لایه های انرژی، تعداد و آرایش الکترون های بیرونی اتم بستگی دارد.
چرا ظرفیت متفاوت است؟
ایزوتوپ های طبیعی گوگرد با اعداد جرمی 32 (متداول ترین)، 33، 34 و 36 پایدار هستند. یک اتم از هر یک از این هسته ها حاوی 16 پروتون با بار مثبت است. در فضای نزدیک به هسته، 16 الکترون با سرعت زیادی حرکت می کنند. آنها بی نهایت کوچک و دارای بار منفی هستند. کمتر جذب هسته (آزادتر) 6 ذره بیرونی. چندین یا همه آنها در تشکیل انواع مختلف پیوندهای شیمیایی شرکت می کنند. بر اساس مفاهیم مدرن، ظرفیت گوگرد با تعداد جفت های الکترون مشترک (پیوندی) ایجاد شده تعیین می شود. معمولاً در نقشه‌ها و نمودارها، ذرات خارجی که در این فرآیند شرکت می‌کنند، به صورت نقطه‌هایی در اطراف علامت شیمیایی نشان داده می‌شوند.
چگونه ظرفیت به ساختار اتم بستگی دارد؟
با استفاده از نمودار انرژی، می توانید ساختار سطوح و سطوح فرعی (s, p, d) را نشان دهید که فرمول ظرفیت گوگرد به آنها بستگی دارد. دو فلش با جهت متفاوت نماد الکترون های جفت شده، یکی - جفت نشده است. فضای بیرونی اتم گوگرد توسط اوربیتال های 6 ذره تشکیل شده است و 8 ذره برای پایداری طبق قانون هشتگانه ضروری است. پیکربندی پوسته ظرفیت با فرمول 3s23p4 منعکس می شود. الکترون های لایه ناتماممنبع انرژی زیادی دارند که باعث وضعیت ناپایدار کل اتم می شود. برای دستیابی به ثبات، اتم گوگرد به دو گونه منفی اضافی نیاز دارد. آنها را می توان با تشکیل پیوندهای کووالانسی با عناصر دیگر یا با جذب دو الکترون آزاد به دست آورد. در این مورد، گوگرد ظرفیت II (-) را نشان می دهد. همین مقدار را می توان با استفاده از فرمول به دست آورد: 8 - 6=2، که در آن 6 تعداد گروهی است که عنصر در آن قرار دارد.
در کجا ترکیباتی یافت می شود که ظرفیت گوگرد در آنها II (–) است؟
یک عنصر الکترون‌هایی را از اتم‌هایی با مقدار الکترونگاتیوی پایین‌تر در مقیاس Polling جذب یا حذف می‌کند. ظرفیت II (-) در سولفیدهای فلزات و غیر فلزات آشکار می شود. گروه گسترده ای از این ترکیبات در ترکیب سنگ ها و مواد معدنی با اهمیت عملی فراوان یافت می شود. اینها عبارتند از پیریت (FeS)، اسفالریت (ZnS)، گالن (PbS) و سایر مواد. کریستال های سولفید آهن دارای رنگ و درخشندگی زیبای قهوه ای مایل به زرد هستند. ماده معدنی پیریت اغلب به عنوان "طلای احمق" شناخته می شود. برای به دست آوردن فلزات از سنگ معدن، آنها را بو داده یا احیا می کنند. سولفید هیدروژن H2S ساختار الکترونیکی مشابه آب دارد. منشا H2S:
- با پوسیدگی پروتئین ها (مثلاً تخم مرغ) آزاد می شود؛
- فوران با گازهای آتشفشانی؛
- تجمع در آبهای طبیعی، روغن؛
- در حفره های پوسته زمین خودنمایی می کند.
چرا فرمول اکسید گوگرد چهار ظرفیتی SO2 است؟
فرمول دی اکسید نشان می دهد که یک اتم گوگرد در یک مولکول به دو اتم اکسیژن پیوند دارد که هر یک از آنها به 2 الکترون برای یک اکتت نیاز دارند. پیوند حاصل ماهیت قطبی کووالانسی دارد (EO اکسیژن بیشتر است). ظرفیت گوگرد در این ترکیب IV (+) است، زیرا 4 الکترون اتم گوگرد به سمت دو اتم اکسیژن جابه جا می شوند. فرمول را می توان به صورت زیر نوشت: S2O4، اما طبق قوانین باید 2 کاهش یابد. دی اکسید، هنگامی که در آب حل می شود، یون های اسید گوگرد ضعیف را تشکیل می دهد. نمک های آن - سولفیت ها - عوامل کاهنده قوی هستند. گاز SO2 به عنوان یک واسطه در تولید اسید سولفوریک عمل می کند.
گوگرد در چه موادی بیشترین ظرفیت خود را نشان می دهد؟
اکسید SO3 یا S2O6 یک مایع بی رنگ است که در دمای کمتر از 17 درجه سانتی گراد سخت می شود. در ترکیب SO3، ظرفیت اکسیژن II (–) و گوگرد VI (+) است. اکسید بالاتر در آب حل می شود و اسید سولفوریک دوبازیک قوی تشکیل می دهد. برای نقش بزرگ در فرآیندهای تولید، این ماده "نان صنایع شیمیایی" نامیده شد. نقش مهمی در اقتصاد و پزشکی به نمک های اسیدی - سولفات ها تعلق دارد. هیدرات کلسیم (گچ)، سدیم (نمک گلوبر)، منیزیم (نمک اپسوم یا نمک تلخ) استفاده می شود.
1، 2، 3، 4، 6 الکترون خارجی می توانند در تشکیل انواع مختلف پیوندهای شیمیایی شرکت کنند. بیایید ظرفیت های احتمالی گوگرد را با توجه به وجود ترکیبات نادر و ناپایدار نام ببریم: I (-)، II (-)، II (+)، III (+)، IV (+)، VI (+). عنصر دومین ظرفیت مثبت را به دست می آوردSO مونوکسید. رایج ترین مقادیر II (-)، IV (+)، VI (+) توسط گوگرد به عنوان بخشی از گروهی از مواد با اهمیت صنعتی، کشاورزی و پزشکی نشان داده شده است. از ترکیبات آن در ساخت وسایل آتش بازی استفاده می شود.
گرفتن گازهای خروجی همچنان یک مشکل بزرگ است، از جمله اکسیدهای گوگرد IV (+)، VI (+) و سولفید هیدروژن، که برای انسان و محیط زیست مضر هستند. فناوری هایی برای پردازش این ضایعات گازی و بدست آوردن اسید سولفوریک و سولفات ها از آنها ایجاد شده است. برای این منظور، در کنار کارخانه های متالورژی یا در همان منطقه، شرکت های شیمیایی ساخته می شود. در نتیجه، حجم آلودگی کاهش می‌یابد، «باران اسید سولفوریک» کمتر می‌شود.
