Меняем партнёра — меняется роль серы
Переключай стадии. На схеме выделяется текущая форма вещества, а подпись у стрелки объясняет, какое условие связывает её со следующей.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Шесть внешних электронов и разные степени
Сера имеет атомный номер 16 и распределение электронов 2, 8, 6. Она расположена в третьем периоде, группе 16. В соединениях с более электроположительными элементами обычно имеет степень окисления −2, а с кислородом — положительную.
| Соединение | Степень окисления S | Проверка |
|---|---|---|
| H₂S | −2 | 2 · (+1) − 2 = 0 |
| SO₂ | +4 | +4 + 2 · (−2) = 0 |
| SO₃ | +6 | +6 + 3 · (−2) = 0 |
В H₂S сера имеет −2, в SO₂ +4, в SO₃ и H₂SO₄ +6. Эти числа являются условным электронным учётом и не означают наличие свободных ионов S⁶⁺ внутри молекулы. Их используют для сравнения превращений.
Сера может проявлять отрицательные и положительные степени окисления. Их находят из баланса условных зарядов соединения.
Кислород реагирует с простыми веществами
Кислород взаимодействует со многими металлами и неметаллами. При горении магния образуется MgO, при горении серы — SO₂, при полном сгорании углерода — CO₂. Условия и состав продуктов определяют для конкретной реакции.
- Магний и кислород
- 2Mg + O₂ → 2MgO · Оксид магния
- Сера и кислород
- S + O₂ → SO₂ · Оксид серы(IV)
- Углерод и кислород
- C + O₂ → CO₂ · Оксид углерода(IV)
В каждом примере кислород входит в состав нового сложного вещества. Уравнение 2Mg + O₂ → 2MgO показывает сохранение двух атомов Mg и двух атомов O. Наблюдаемые признаки — свет, тепло, изменение вида — сопровождают перестройку состава.
Кислород образует соединения со многими простыми веществами. Формулу продукта определяют для конкретного превращения.
Кристалл серы
Сера — пример твёрдого простого вещества неметалла.
Aram Dulyan · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Периодическая система химических элементов
В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.
Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
С металлом сера принимает электроны
При взаимодействии Fe с S образуется FeS. Железо меняет степень окисления с 0 до +2, сера — с 0 до −2. Значит, металл является восстановителем, а сера — окислителем. Продукт относится к сульфидам.
Один элемент может принимать и отдавать электроны
S⁰
Это две разные реакции простого вещества. Для получения SO₃ сначала рассматривают дальнейшее окисление SO₂.
С водородом образуется H₂S, где сера тоже имеет −2. В этих реакциях сера взаимодействует с менее электроотрицательными партнёрами. Само слово «неметалл» не означает, что вещество всегда только отдаёт или только принимает электроны.
Подробности: понятия и примеры
- Реакция
- Fe + S → FeS
- Окисление
- Fe⁰ → Fe²⁺ + 2e⁻
- Восстановление
- S⁰ + 2e⁻ → S²⁻
В реакции с железом сера служит окислителем. Сульфиды содержат серу в степени окисления −2.
С кислородом роль серы меняется
При горении серы образуется преимущественно SO₂: S + O₂ → SO₂. Сера повышает степень окисления до +4 и выступает восстановителем. Кислород, напротив, понижает её с 0 до −2.
- S⁰
Простое вещество
- SO₂
Сера +4; кислотный оксид
- SO₃
Сера +6; дальнейшее окисление
- H₂SO₄
Серная кислота, S +6
SO₂ может затем окисляться до SO₃ при подходящих условиях. Эта последовательность лежит в основе получения серной кислоты. Она показывает, как один элемент связывает простое вещество, кислотные оксиды и кислоту в цепочку. O₂ и O₃ — аллотропные формы кислорода, а сера образует разные структуры, часто с кольцами S₈. В O₂ связь кратная, молекулы S₈ крупнее и сильнее взаимодействуют между собой, поэтому при обычных условиях кислород — газ, а сера — твёрдое вещество. Сера может окисляться до +4 и +6 или восстанавливаться до −2; кислород в большинстве реакций играет роль окислителя, но с F₂ исключение.
При горении сера является восстановителем. Окисление серы связывает её простое вещество с кислотными соединениями.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 32. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 32. Элементы VIА-группы. Кислород и сера.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Chemistry 2e