Zwavel (lat. Zwavel) is een niet-metalen element. Het chemische symbool is S, het serienummer in het periodiek systeem is 16. De valentie van zwavel werd al vastgesteld vóór de studie van de structuur van het atoom. De waarde ervan werd bepaald op basis van de eigenschap om een bepaald aantal andere atomen of groepen te vervangen, aan te trekken of te hechten. Later ontdekten onderzoekers de rol van negatief geladen deeltjes (elektronen) bij de vorming van een chemische binding.
Valentie van zwavel: welke kenmerken van atomen beïnvloeden de waarde ervan?
In termen van prevalentie op aarde staat een chemisch element op de 16e plaats. Het komt voor als felgele kristallen of poeder in rotsen, in de buurt van actieve en uitgedoofde vulkanen. De meest bekende natuurlijke verbindingen zijn sulfiden en sulfaten.
Kenmerken van het element en de substantie:
- Sterk niet-metaal.
- In termen van elektronegativiteit (EO), of het vermogen om elektronen aan te trekken, komt zwavel op de tweede plaats na fluor, zuurstof, stikstof, chloor en broom.
- Interactie met metalen en niet-metalen, eenvoudige en complexe stoffen.
Verschillen in eigenschappen zijn afhankelijk van de structuur en toestand van het atoom, het verschil in de waarden van EO. Laten we eens kijken welke valentie zwavel kan hebben in verbindingen. Hun chemisch gedrag hangt af van de structuur van de energieschillen, het aantal en de rangschikking van buitenste elektronen in het atoom.
Waarom varieert de valentie?
Stabiel zijn de natuurlijke isotopen van zwavel met massagetallen 32 (meest voorkomende), 33, 34 en 36. Een atoom van elk van deze nucliden bevat 16 positief geladen protonen. In de ruimte nabij de kern bewegen 16 elektronen met grote snelheid. Ze zijn oneindig klein, negatief geladen. Minder aangetrokken tot de kern (meer vrij) 6 buitenste deeltjes. Meerdere of alle nemen deel aan de vorming van verschillende soorten chemische bindingen. Volgens moderne concepten wordt de valentie van zwavel bepaald door het aantal gecreëerde gemeenschappelijke (bindende) elektronenparen. Gewoonlijk worden in tekeningen en diagrammen de externe deeltjes die deelnemen aan dit proces afgebeeld als stippen rond het chemische teken.
Hoe hangt valentie af van de structuur van een atoom?
Met behulp van een energiediagram kun je de structuur van niveaus en subniveaus (s, p, d) laten zien, waarvan de zwavelvalentieformule afhangt. Twee verschillend gerichte pijlen symboliseren gepaarde, een - ongepaarde elektronen. De buitenste ruimte van het zwavelatoom wordt gevormd door orbitalen van 6 deeltjes, en 8 zijn nodig voor stabiliteit volgens de octetregel. De configuratie van de valentieschaal wordt weergegeven door de formule 3s23p4. Elektronen van de onvoltooide laaghebben een grote toevoer van energie, wat een onstabiele toestand van het gehele atoom veroorzaakt. Om stabiliteit te bereiken, heeft het zwavelatoom twee extra negatieve soorten nodig. Ze kunnen worden verkregen door covalente bindingen te vormen met andere elementen of door twee vrije elektronen te absorberen. In dit geval vertoont zwavel valentie II (–). Dezelfde waarde kan worden verkregen met de formule: 8 - 6=2, waarbij 6 het nummer is van de groep waarin het element zich bevindt.
Waar worden verbindingen gevonden waarin de valentie van zwavel II (–) is?
Een element trekt elektronen aan of verwijdert ze volledig van atomen met een lagere elektronegativiteitswaarde op de Polling-schaal. Valency II (-) komt tot uiting in sulfiden van metalen en niet-metalen. Een uitgebreide groep van dergelijke verbindingen wordt aangetroffen in de samenstelling van gesteenten en mineralen van groot praktisch belang. Deze omvatten pyriet (FeS), sfaleriet (ZnS), galena (PbS) en andere stoffen. IJzersulfidekristallen hebben een mooie geelbruine kleur en glans. Het mineraal pyriet wordt vaak "fool's gold" genoemd. Om metalen uit ertsen te winnen, worden ze geroosterd of gereduceerd. Waterstofsulfide H2S heeft dezelfde elektronische structuur als water. Oorsprong van H2S:
- komt vrij als eiwitten gaan rotten (bijvoorbeeld een kippenei);
- barst uit met vulkanische gassen;
- accumuleert in natuurlijke wateren, olie;
- v alt op in holtes in de aardkorst.
Waarom is de formule voor vierwaardig zwaveloxide SO2?
De formule voor dioxide laat zien dat één zwavelatoom in een molecuul gebonden is aan twee zuurstofatomen, die elk 2 elektronen per octet nodig hebben. De resulterende binding is covalent polair van aard (de EO van zuurstof is groter). De valentie van zwavel in deze verbinding is IV (+), omdat de 4 elektronen van het zwavelatoom worden verschoven naar twee zuurstofatomen. De formule kan als volgt worden geschreven: S2O4, maar volgens de regels moet het met 2 worden verminderd. Dioxide vormt, wanneer opgelost in water, ionen van zwak zwavelig zuur. De zouten - sulfieten - zijn sterke reductiemiddelen. SO2-gas dient als tussenproduct bij de productie van zwavelzuur.
In welke stoffen vertoont zwavel zijn hoogste waardigheid?
Oxide SO3 of S2O6 is een kleurloze vloeistof die uithardt bij temperaturen onder 17°C. In de SO3-verbinding is de valentie van zuurstof II (–), en zwavel is VI (+). Het hogere oxide lost op in water en vormt een sterk dibasisch zwavelzuur. Voor een grote rol in de productieprocessen werd de stof het 'brood van de chemische industrie' genoemd. Een belangrijke rol in de economie en geneeskunde behoort tot zure zouten - sulfaten. Calciumhydraat (gips), natrium (Glauber's zout), magnesium (epsomzout of bitterzout) worden gebruikt.
1, 2, 3, 4, 6 externe elektronen kunnen deelnemen aan de vorming van verschillende soorten chemische bindingen. Laten we de mogelijke valenties van zwavel noemen, aangezien er zeldzame en onstabiele verbindingen zijn: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Het element krijgt een tweede positieve valentie inZO monoxide. De meest voorkomende waarden II (–), IV (+), VI (+) worden weergegeven door zwavel als onderdeel van een groep stoffen van industrieel, landbouwkundig en medisch belang. De verbindingen worden gebruikt bij de vervaardiging van vuurwerk.
Het afvangen van uitlaatgassen blijft een groot probleem, waaronder de zwaveloxiden IV (+), VI (+) en waterstofsulfide, die schadelijk zijn voor mens en milieu. Er zijn technologieën ontwikkeld om deze gasvormige afvalstoffen te verwerken en daaruit zwavelzuur en sulfaten te verkrijgen. Hiervoor worden chemische bedrijven gebouwd naast metallurgische fabrieken of in hetzelfde gebied. Als gevolg hiervan wordt het volume van de vervuiling verminderd, is er minder "zwavelzuurregen".
