Общая химия

Средние соли сероводорода называются сульфидами. Их можно получать различными способами, в том числе непосредственным соединением металлов с серой. Смешав, например, железные опилки с порошком серы и нагрев смесь в одном месте, можно легко вызвать реакцию железа с серой, которая дальше идет сама и сопровождается выделением большого количества теплоты;

Многие сульфиды молено получить, действуя сероводородом на растворимые в воде соли соответствующих металлов. Например, при пропускании сероводорода через раствор какой-нибудь соли меди(II) появляется черный осадок сульфида меди(II)

или в ионно-молекулярной форме:

Несмотря на то, что в ходе реакции получается кислота, CuS выпадает в осадок: сульфид меди не растворяется ни в воде, ни в разбавленных кислотах. Но при действии сероводорода на раствор какой-либо соли железа (II) осадка не получается — сульфид железа (II) нерастворим в воде, но растворяется в кислотах. Это различие обусловлено тем, что произведение растворимости CuS много меньше произведения растворимости FeS (см. табл. 16 на стр. 242). О взаимодействии сульфидов металлов с кислотами более подробно говорится в § 91.

Некоторые сульфиды растворимы в воде, например, Na₂S и K₂S. Понятно, что они не могут быть получены из солей соответствующих металлов действием сероводорода или других сульфидов.

- 371 -

Различиями в растворимости сульфидов пользуются в аналитической химии для последовательного осаждения металлов из растворов их солей.

Сульфиды, как соли очень слабой кислоты, подвергаются гидролизу. Например, Na₂S при растворении в воде почти целиком гидролизуется с образованием кислой соли — гидросульфида натрия:

или

Серебряные и медные предметы чернеют в воздухе и в воде, содержащих сероводород. Это происходит оттого, что они покрываются налетом соответствующего сульфида. При этом окислителем служит кислород, находящийся в воздухе или растворенный в воде:

При взбалтывании раствора какого-нибудь сульфида, например сульфида натрия, с серой последняя растворяется в нем, и после выпаривания получается остаток, содержащий, кроме сульфида натрия, также соединения с большим содержанием серы — от Na₂S₂ до Na₂S₅. Такие соединения называются полисульфидами или многосернистыми металлами.

Среди сульфидов имеется много соединений переменного состава. Например, сульфид железа(II) может иметь состав от FeS_1.01 до FeS_1.14.

Природные сульфиды составляют основу руд цветных и редких металлов и широко используются в металлургии. Некоторые из них служат также сырьем для получения серной кислоты. В этих же целях используется и природный полисульфид — железный колчедан (пирит) FeS₂ (см. пп. 126 и 129). Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов находят применение в химической и в легкой промышленности. Так, Na₂S, CaS и BaS применяются в кожевенном производстве для удаления волосяного покрова с кож. Сульфиды щелочноземельных металлов, цинка и кадмия служат основой люминофоров (см. стр. 604). Некоторые сульфиды обладают полупроводниковыми свойствами и применяются в электронной технике.

129. Диоксид серы. Сернистая кислота.

Диоксид (двуокись) серы SO₂ образуется при сжигании серы в воздухе или кислороде. Он получается также при прокаливании на воздухе («обжигании») сульфидов металлов, например железного колчедана:

По этой реакции диоксид серы получают обычно в промышленности (о других промышленных способах получения SO₂ см, 9 § 131).

- 372 -

Диоксид серы — бесцветный газ («сернистый газ») с резким запахом горячей серы. Он довольно легко конденсируется в бесцветную жидкость, кипящую при -10.0°C. При испарении жидкого SO₂ происходит сильное понижение температуры (до -50°C).

Диоксид серы хорошо растворяется в воде (около 40 объемов в 1 объеме воды при 20°C ); при этом частично происходит реакция с водой и образуется сернистая кислота:

Таким образом, диоксид серы является ангидридом сернистой кислоты. При нагревании растворимость SO₂ уменьшается и равновесие смещается влево; постепенно весь диоксид серы снова выделяется из раствора.

Молекула SO₂ построена аналогично молекуле озона. Ядра составляющих ее атомов образуют равнобедренный треугольник:

Здесь атом серы, как и центральный атом кислорода в молекуле озона, находится в состоянии sp²-гибридизации и угол OSO близок к 120°. Ориентированная перпендикулярно к плоскости молекулы p_z-орбиталь атома серы не участвует в гибридизации. За счет этой орбитали и аналогично ориентированных p_z-орбиталей атомов кислорода образуется трехцентровая π-связь; осуществляющая ее пара электронов принадлежит всем трем атомам молекулы.

Диоксид серы применяют для получения серной кислоты, а также (в значительно меньших количествах) для беления соломы, шерсти, шелка и как дезинфицирующее средство (для уничтожения плесневых грибков в подвалах, погребах, винных бочках, бродильных чанах).