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.
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.
| Соединение | Степень окисления S | Проверка |
|---|---|---|
| H₂S | −2 | 2 · (+1) − 2 = 0 |
| SO₂ | +4 | +4 + 2 · (−2) = 0 |
| SO₃ | +6 | +6 + 3 · (−2) = 0 |
Сера может проявлять отрицательные и положительные степени окисления. Их находят из баланса условных зарядов соединения.
Аллотропия меняет упаковку частиц
Обычная кристаллическая сера содержит кольцевые молекулы S₈. Ромбическая и моноклинная формы различаются расположением молекул в кристалле. Поэтому при одинаковом элементном составе физические свойства могут отличаться.
Пластическая сера содержит цепочечные фрагменты и со временем изменяет структуру. Аллотропия не является смесью разных элементов: меняются связи и упаковка атомов одного элемента. В реакциях школьного курса серу часто обозначают сокращённо символом S.
Кристаллические формы
Молекулы S₈ с разной упаковкой
Пластическая форма
Значительная роль цепочечных структур
Общий состав
Только атомы элемента S
Разные формы серы состоят из одного элемента. Отличия строения приводят к отличиям свойств.
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.
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.
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.
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.
S⁰
Простое вещество
SO₂
Сера +4; кислотный оксид
SO₃
Сера +6; дальнейшее окисление
H₂SO₄
Серная кислота, S +6
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, 9 класс», § 20. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 20. Сера — химический элемент и простое вещество.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах