Күкірт (лат. Sulfur) - металл емес элемент. Химиялық таңбасы – S, периодтық жүйедегі реттік нөмірі – 16. Күкірттің валенттілігі атом құрылысын зерттеуге дейін де белгіленген. Оның мәні басқа атомдардың немесе топтардың белгілі бір санын ауыстыру, тарту немесе қосу қасиеті негізінде анықталды. Кейінірек зерттеушілер теріс зарядталған бөлшектердің (электрондардың) химиялық байланыстың түзілуіндегі рөлін анықтады.
Күкірттің валенттілігі: оның мәніне атомдардың қандай ерекшеліктері әсер етеді?
Жер бетінде таралуы бойынша химиялық элемент 16 орында. Ол жартастарда, белсенді және сөнген жанартаулардың жанында ашық сары кристалдар немесе ұнтақ түрінде кездеседі. Ең танымал табиғи қосылыстар - сульфидтер мен сульфаттар.
Элемент пен заттың ерекшеліктері:
- Күшті металл емес.
- Электрондылығы (ЭО) немесе электрондарды тарту қабілеті бойынша күкірт фтор, оттегі, азот, хлор және бромнан кейін екінші орында.
- Металдармен және бейметалдармен, жай және күрделі заттармен әрекеттеседі.
Қасиеттердегі айырмашылықтар атомның құрылымы мен күйіне, ЭО мәндерінің айырмашылығына байланысты. Қосылыстарда күкірттің валенттілігі қандай болуы мүмкін екенін анықтайық. Олардың химиялық әрекеті энергетикалық қабаттардың құрылымына, атомдағы сыртқы электрондардың саны мен орналасуына байланысты.
Валенттілік неге өзгереді?
Тұрақтылар – массалық сандары 32 (ең таралған), 33, 34 және 36 болатын күкірттің табиғи изотоптары. Осы нуклидтердің әрқайсысының атомында 16 оң зарядталған протон бар. Ядроға жақын кеңістікте 16 электрон үлкен жылдамдықпен қозғалады. Олар шексіз аз, теріс зарядты. Ядроға аз тартылған (босырақ) 6 сыртқы бөлшектер. Олардың бірнешеуі немесе барлығы әртүрлі химиялық байланыстың түзілуіне қатысады. Қазіргі концепциялар бойынша күкірттің валенттілігі құрылған ортақ (байланыс) электрон жұптарының санымен анықталады. Әдетте сызбалар мен диаграммаларда бұл процеске қатысатын сыртқы бөлшектер химиялық белгінің айналасында нүктелер түрінде бейнеленген.
Валенттілік атомның құрылымына қалай тәуелді?
Энергетикалық диаграмманы пайдалана отырып, күкірттің валенттілік формуласы тәуелді деңгейлер мен ішкі деңгейлердің (s, p, d) құрылымын көрсетуге болады. Әр түрлі бағытталған екі көрсеткі жұптасқан, біреуі жұпталмаған электрондарды білдіреді. Күкірт атомының сыртқы кеңістігі 6 бөлшектен тұратын орбитальдардан құралған, ал октет ережесі бойынша тұрақтылық үшін 8 қажет. Валенттік қабықтың конфигурациясы 3s23p4 формуласымен көрсетіледі. Аяқталмаған қабаттың электрондарыэнергияның үлкен қоры бар, бұл бүкіл атомның тұрақсыз күйін тудырады. Тұрақтылыққа жету үшін күкірт атомы екі қосымша теріс түрді қажет етеді. Оларды басқа элементтермен коваленттік байланыс түзу немесе екі бос электронды жұту арқылы алуға болады. Бұл жағдайда күкірт II (–) валенттілігін көрсетеді. Дәл осындай мәнді мына формула арқылы алуға болады: 8 - 6=2, мұндағы 6 - элемент орналасқан топтың нөмірі.
Күкірттің валенттілігі II (–) болатын қосылыстар қай жерде кездеседі?
Элемент Сұрау шкаласы бойынша электртерістігі төменірек атомдардан электрондарды тартады немесе толығымен жояды. II (-) валенттілік металдар мен бейметалдардың сульфидтерінде көрінеді. Мұндай қосылыстардың кең тобы практикалық маңызы зор тау жыныстары мен минералдардың құрамында кездеседі. Оларға пирит (FeS), сфалерит (ZnS), галена (PbS) және басқа заттар жатады. Темір сульфидінің кристалдары әдемі сарғыш-қоңыр түсті және жылтыр. Минералды пирит жиі «ақымақ алтыны» деп аталады. Кендерден металдарды алу үшін оларды күйдіреді немесе тотықсыздандырады. H2S күкіртті сутегі су сияқты электрондық құрылымға ие. H2S шығу тегі:
- белоктар шіріген кезде бөлінеді (мысалы, тауық жұмыртқасы);
- жанартау газдарымен атқылайды;
- табиғи суларда, мұнайда жиналады;
- жер қыртысындағы бос орындарда ерекшеленеді.
Неліктен төрт валентті күкірт оксиді SO2 формуласы берілген?
Диоксид формуласы молекуладағы бір күкірт атомы екі оттегі атомымен байланысатынын көрсетеді, олардың әрқайсысына октетке 2 электрон қажет. Пайда болған байланыс табиғаты бойынша ковалентті полярлы (оттегінің ЭО үлкенірек). Бұл қосылыстағы күкірттің валенттілігі IV (+) болады, өйткені күкірт атомының 4 электроны екі оттегі атомына қарай ығысады. Формула келесі түрде жазылуы мүмкін: S2O4, бірақ ереже бойынша оны 2-ге азайту керек. Диоксид суда еріген кезде әлсіз күкірт қышқылының иондарын түзеді. Оның тұздары – сульфиттер – күшті тотықсыздандырғыштар. SO2 газы күкірт қышқылын өндіруде аралық өнім ретінде қызмет етеді.
Күкірт қандай заттарда ең жоғары валенттілігін көрсетеді?
оксиді SO3 немесе S2O6 – 17°C төмен температурада қататын түссіз сұйықтық. SO3 қосылысында оттегінің валенттілігі II (–), ал күкірт VI (+) болады. Жоғары оксид суда ериді және күшті екі негізді күкірт қышқылын түзеді. Өндірістік процестерде үлкен рөл атқарғаны үшін бұл зат «химия өнеркәсібінің наны» деп аталды. Экономикада және медицинада маңызды рөл қышқыл тұздарға - сульфаттарға тиесілі. Кальций гидраты (гипс), натрий (Глаубер тұзы), магний (эпсом тұзы немесе ащы тұз) қолданылады.
1, 2, 3, 4, 6 сыртқы электрондар әртүрлі химиялық байланыстың түзілуіне қатыса алады. Сирек және тұрақсыз қосылыстар болатынын ескере отырып, күкірттің мүмкін валенттіктерін атайық: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Элемент екінші оң валенттілікке ие боладыSO оксиді. Ең көп таралған II (–), IV (+), VI (+) мәндері күкіртпен өнеркәсіптік, ауылшаруашылық және медициналық маңызы бар заттар тобының бөлігі ретінде көрсетілген. Оның қосылыстары отшашу өндірісінде қолданылады.
Адамға және қоршаған ортаға зиянды күкірт оксидтері IV (+), VI (+) және күкіртсутегін қоса алғанда, пайдаланылған газдарды ұстау үлкен мәселе болып қала береді. Осы газ тәріздес қалдықтарды өңдеу және олардан күкірт қышқылы мен сульфаттар алу технологиялары жасалған. Осы мақсатта металлургиялық зауыттардың жанынан немесе сол аумақта химия кәсіпорындары салынуда. Нәтижесінде ластану көлемі азаяды, «күкірт қышқылы жаңбыры» азаяды.
