Lưu huỳnh (lat. Lưu huỳnh) là một nguyên tố phi kim loại. Kí hiệu hóa học là S, số thứ tự trong bảng tuần hoàn là 16. Hóa trị của lưu huỳnh đã được thiết lập ngay cả trước khi nghiên cứu về cấu trúc của nguyên tử. Giá trị của nó được xác định trên cơ sở tính chất thay thế, hút hoặc gắn một số nguyên tử hoặc nhóm nhất định khác. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã tìm ra vai trò của các hạt mang điện tích âm (electron) trong việc hình thành liên kết hóa học.
Giá trị của lưu huỳnh: những đặc điểm nào của nguyên tử ảnh hưởng đến giá trị của nó?
Về mức độ phổ biến trên Trái đất, một nguyên tố hóa học đứng ở vị trí thứ 16. Nó xuất hiện dưới dạng tinh thể hoặc bột màu vàng sáng trong đá, gần các ngọn núi lửa đang hoạt động và đã tắt. Các hợp chất tự nhiên nổi tiếng nhất là sunfua và sunfat.
Đặc điểm của nguyên tố và chất:
- Phi kim loại mạnh.
- Về độ âm điện (EO), hay khả năng hút electron, lưu huỳnh chỉ đứng sau flo, oxy, nitơ, clo và brom.
- Tương tác với kim loại và phi kim loại, các chất đơn giản và phức tạp.
Sự khác biệt về tính chất phụ thuộc vào cấu trúc và trạng thái của nguyên tử, sự khác biệt về giá trị của EO. Hãy cùng tìm hiểu xem lưu huỳnh có thể có những hoá trị nào trong các hợp chất. Hành vi hóa học của chúng phụ thuộc vào cấu trúc của các lớp vỏ năng lượng, số lượng và sự sắp xếp của các electron bên ngoài trong nguyên tử.
Tại sao hóa trị lại khác nhau?
Ổn định là các đồng vị tự nhiên của lưu huỳnh với các số khối 32 (phổ biến nhất), 33, 34 và 36. Một nguyên tử của mỗi nuclôn này chứa 16 proton mang điện tích dương. Trong không gian gần hạt nhân, 16 electron chuyển động với tốc độ rất lớn. Chúng có kích thước nhỏ, tích điện âm. Hạt nhân ít bị hút hơn (tự do hơn) 6 hạt ngoài cùng. Một số hoặc tất cả chúng tham gia vào việc hình thành các loại liên kết hóa học khác nhau. Theo các khái niệm hiện đại, hóa trị của lưu huỳnh được xác định bởi số lượng các cặp electron chung (liên kết) được tạo ra. Thông thường, trong các hình vẽ và sơ đồ, các phần tử bên ngoài tham gia vào quá trình này được mô tả dưới dạng các chấm xung quanh dấu hiệu hóa học.
Hóa trị phụ thuộc vào cấu trúc của nguyên tử như thế nào?
Sử dụng giản đồ năng lượng, bạn có thể hiển thị cấu trúc của các mức và mức phân chia lại (s, p, d), mà công thức hóa trị của lưu huỳnh phụ thuộc vào đó. Hai mũi tên có hướng khác nhau tượng trưng cho các electron đã ghép đôi, một - các electron chưa ghép đôi. Không gian bên ngoài của nguyên tử lưu huỳnh được hình thành bởi các obitan gồm 6 hạt và 8 hạt cần thiết cho sự ổn định theo quy tắc bát phân. Cấu hình của vỏ hóa trị được phản ánh bởi công thức 3s23p4. Các electron của lớp chưa hoàn thànhcó một nguồn cung cấp năng lượng lớn, gây ra trạng thái không ổn định của toàn bộ nguyên tử. Để đạt được sự ổn định, nguyên tử lưu huỳnh cần có thêm hai loại âm. Chúng có thể thu được bằng cách hình thành liên kết cộng hóa trị với các nguyên tố khác hoặc bằng cách hấp thụ hai điện tử tự do. Trong trường hợp này, lưu huỳnh thể hiện hóa trị II (-). Giá trị tương tự có thể nhận được bằng cách sử dụng công thức: 8 - 6=2, trong đó 6 là số của nhóm mà phần tử nằm trong đó.
Nơi tìm thấy các hợp chất có hóa trị II của lưu huỳnh là II (-)?
Một nguyên tố thu hút hoặc loại bỏ hoàn toàn các electron khỏi các nguyên tử có giá trị độ âm điện nhỏ hơn trên thang Polling. Hóa trị II (-) thể hiện ở các muối sunfua của kim loại và phi kim loại. Một nhóm rộng rãi các hợp chất như vậy được tìm thấy trong thành phần của đá và khoáng chất có tầm quan trọng thực tế lớn. Chúng bao gồm pyrit (FeS), sphalerit (ZnS), galena (PbS) và các chất khác. Tinh thể sunfua sắt có màu vàng nâu rất đẹp và có độ bóng. Khoáng chất pyrit thường được gọi là "vàng của sự ngu ngốc". Để thu được kim loại từ quặng, chúng được nung hoặc khử. Hydrogen sulfide H2S có cấu trúc điện tử giống như nước. Nguồn gốc của H2S:
- được giải phóng khi protein bị thối rữa (ví dụ: trứng gà);
- phun trào với khí núi lửa;
- tích tụ trong nước tự nhiên, dầu;
- nổi bật trong khoảng trống trong vỏ trái đất.
Tại sao công thức của oxit lưu huỳnh hóa trị bốn là SO2?
Công thức của điôxít cho thấy rằng một nguyên tử lưu huỳnh trong phân tử được liên kết với hai nguyên tử oxy, mỗi nguyên tử cần 2 electron đến một octet. Liên kết tạo thành có bản chất là cộng hóa trị có cực (EO của oxy lớn hơn). Hóa trị của lưu huỳnh trong hợp chất này là IV (+), do 4 electron của nguyên tử lưu huỳnh bị dịch chuyển về phía hai nguyên tử oxy. Công thức có thể được viết như sau: S2O4, nhưng theo quy tắc nó phải giảm đi 2. Đioxit, khi hòa tan trong nước, tạo thành các ion của axit sunfurơ yếu. Các muối của nó - sulfit - là chất khử mạnh. Khí SO2 đóng vai trò là chất trung gian trong quá trình sản xuất axit sunfuric.
Lưu huỳnh có hoá trị cao nhất trong những chất nào?
Oxit SO3 hoặc S2O6 là chất lỏng không màu, đông cứng ở nhiệt độ dưới 17 ° C. Trong hợp chất SO3, oxi hóa trị II (-) và lưu huỳnh là VI (+). Oxit cao hơn hòa tan trong nước và tạo thành axit sunfuric bazơ mạnh. Đối với một vai trò lớn trong quá trình sản xuất, chất này được gọi là "bánh mì của ngành công nghiệp hóa chất." Giữ vai trò quan trọng trong kinh tế và y học thuộc về muối axit - sunfat. Canxi hydrat (thạch cao), natri (muối của Glauber), magiê (muối epsom hoặc muối đắng) được sử dụng.
1, 2, 3, 4, 6 electron bên ngoài có thể tham gia vào việc hình thành các loại liên kết hóa học khác nhau. Hãy kể tên các hóa trị có thể có của lưu huỳnh, vì có những hợp chất hiếm và không bền: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Nguyên tố có hóa trị dương thứ hai trongSO monoxit. Các giá trị chung nhất II (-), IV (+), VI (+) được thể hiện bởi lưu huỳnh là một phần của nhóm các chất có tầm quan trọng trong công nghiệp, nông nghiệp và y tế. Các hợp chất của nó được sử dụng trong sản xuất pháo hoa.
Việc thu giữ khí thải vẫn là một vấn đề lớn, bao gồm các oxit lưu huỳnh IV (+), VI (+) và hydro sunfua, có hại cho con người và môi trường. Các công nghệ đã được tạo ra để xử lý những chất thải dạng khí này và thu được axit sunfuric và sunfat từ chúng. Vì mục đích này, các xí nghiệp hóa chất đang được xây dựng bên cạnh các nhà máy luyện kim hoặc trong cùng một khu vực. Nhờ đó, lượng ô nhiễm giảm đi, ít xảy ra "mưa axit sunfuric".
