Le soufre a plusieurs modifications allotropes. Leçon: "Soufre

1.1. Référence historique

Le soufre est l'une des rares substances connues depuis l'Antiquité; il était utilisé par les premiers chimistes. L'une des raisons de la popularité du soufre est la prévalence du soufre natif dans les pays des civilisations les plus anciennes. Il a été développé par les Grecs et les Romains, et la production de soufre a considérablement augmenté après l'invention de la poudre à canon.

1.2. Place du soufre dans le tableau périodique des éléments chimiques de Mendeleïev

Le soufre est situé dans le 16e groupe du tableau périodique des éléments chimiques de Mendeleev.

Le niveau d'énergie externe de l'atome de soufre contient 6 électrons, qui ont la configuration électronique 3s 2 3p 4. Dans les composés avec des métaux, le soufre présente un état d'oxydation négatif des éléments -2, dans les composés avec l'oxygène et d'autres non-métaux actifs - positifs +2, +4, +6. Le soufre est un non-métal typique, selon le type de transformation, il peut être un agent oxydant et un agent réducteur.

1.3. Prévalence dans la nature

Le soufre est assez répandu dans la nature. Sa teneur dans la croûte terrestre est de 0,0048%, une part importante du soufre se trouve à l'état natif.

Le soufre se trouve également sous forme de sulfures: pyrite, chalcopyrite et sulfates: gypse, célestine et barytine.

De nombreux composés soufrés se trouvent dans le pétrole (thiophène C 4 H 4 S, sulfures organiques) et les gaz de pétrole (sulfure d'hydrogène).

1.4. Modifications du soufre allotropique

L'existence de modifications allotropiques du soufre est associée à sa capacité à former des homochains stables - S - S -. La stabilité des chaînes s'explique par le fait que les liaisons - S - S - sont plus fortes que la liaison dans la molécule S 2. Les homochaines de soufre ont une forme en zigzag, car les électrons des orbitales p perpendiculaires entre eux participent à leur formation.

Il existe trois modifications du soufre allotropique: rhombique, monoclinique et plastique. Les modifications rhombiques et monocliniques sont construites à partir de molécules cycliques S 8 situées aux sites des réseaux rhombique et monoclinique.

La molécule S 8 a la forme d'une couronne, les longueurs de toutes les liaisons - S - S - sont égales à 0,206 nm et les angles sont proches du tétraédrique 108 °.

Dans le soufre rhombique, le plus petit volume élémentaire a la forme d'un parallélépipède rectangulaire, et dans le cas du soufre monoclinique, le volume élémentaire se distingue sous la forme d'un parallélépipède biseauté.

Cristal de soufre rhombique Cristal de soufre monoclinique

La modification plastique du soufre est formée par des chaînes en spirale d'atomes de soufre avec des axes de rotation gauche et droit. Ces chaînes sont tordues et étirées dans le même sens.

Le soufre rhombique est stable à température ambiante. Lorsqu'il est chauffé, il fond, se transformant en un liquide jaune très mobile; lors d'un chauffage supplémentaire, le liquide s'épaissit, car de longues chaînes de polymère y sont formées. Lorsque la masse fondue est lentement refroidie, des cristaux de soufre monoclinique jaune foncé en forme d'aiguilles se forment, et si vous versez du soufre fondu dans de l'eau froide, vous obtenez du soufre plastique - une structure semblable à du caoutchouc constituée de chaînes polymères. Le soufre plastique et monoclinique est instable et se transforme spontanément en rhombique.

1.5. Propriétés physiques du soufre

Le soufre est une substance jaune solide et cassante qui est pratiquement insoluble dans l'eau, n'est pas mouillée par l'eau et flotte à sa surface. Il se dissout bien dans le disulfure de carbone et autres solvants organiques, conduit mal la chaleur et le courant électrique. Une fois fondu, le soufre forme un liquide jaune facilement mobile, qui s'assombrit à 160 ° C, sa viscosité augmente et à 200 ° C, le soufre devient brun foncé et visqueux, comme une résine. Cela est dû à la destruction des molécules du cycle et à la formation de chaînes polymères. Un chauffage supplémentaire conduit à la rupture des chaînes et le soufre liquide redevient plus mobile. Les vapeurs de soufre varient en couleur du jaune orangé au jaune paille. La vapeur est constituée de molécules de composition S 8, S 6, S 4, S 2. À des températures supérieures à 150 ° C, la molécule S 2 se dissocie en atomes.

Les propriétés physiques des modifications allotropiques du soufre sont indiquées dans le tableau:

L'allotropie est la capacité des atomes d'un élément à former différents types de substances simples. C'est ainsi que se forment des composés différents les uns des autres.

Les modifications allotropiques sont stables. Dans des conditions de pression constante à une certaine température, ces substances peuvent se transformer l'une en une autre.

Les modifications allotropiques peuvent être formées à partir de molécules avec différents nombres d'atomes. Par exemple, l'élément oxygène forme de l'ozone (O3) et la substance elle-même de l'oxygène (O2).

Les modifications allotropiques peuvent être différentes, de tels composés comprennent, par exemple, le diamant et le graphite. Ces substances sont des modifications allotropes du carbone. Cet élément chimique peut former cinq diamants hexagonaux et cubiques, du graphite, du carbyne (sous deux formes).

Le diamant hexagonal se trouve dans les météorites et est obtenu en laboratoire par chauffage prolongé sous très haute pression.

Le diamant est connu pour être la plus dure de toutes les substances qui existent dans la nature. Il est utilisé pour percer des roches et couper du verre. Le diamant est un transparent incolore qui a une réfraction lumineuse élevée. Les cristaux de diamant ont un réseau cubique centré sur la face. La moitié des atomes du cristal sont situés au centre des faces et des sommets d'un cube, et la moitié restante des atomes se trouve au centre des faces et des sommets d'un autre cube, qui est déplacé par rapport au premier dans la direction de la diagonale spatiale. Les atomes forment une grille tridimensionnelle tétraédrique dans laquelle ils ont

De toutes les substances simples, seul le diamant contient le nombre maximum d'atomes, qui sont situés très densément. Par conséquent, la connexion est très forte et ferme. Des liaisons solides dans les tétraèdres de carbone offrent une résistance chimique élevée. Un diamant ne peut être affecté par le fluor ou l'oxygène qu'à une température de huit cents degrés.

Sans accès à l'air, avec un fort chauffage, le diamant se transforme en graphite. Cette substance est représentée par des cristaux de gris foncé et a un léger éclat métallique. La substance est grasse au toucher. Le graphite résiste à la chaleur et possède une conductivité thermique et électrique relativement élevée. La substance est utilisée dans la fabrication de crayons.

Le carbyne est obtenu par synthèse. C'est un solide noir avec un éclat vitreux. Sans accès à l'air, lorsqu'il est chauffé, le carbyne se transforme en graphite.

Il existe une autre forme de carbone - une structure désordonnée amorphe est obtenue en chauffant des composés contenant du carbone. De grands gisements de charbon se trouvent dans des conditions naturelles. Dans ce cas, la substance a plusieurs variétés. Le charbon peut être sous forme de suie, de charbon osseux ou de coke.

Comme déjà indiqué, les modifications allotropes d'un élément sont caractérisées par des structures interatomiques différentes. De plus, ils sont dotés de diverses propriétés chimiques et physiques.

Le soufre est un autre élément capable d'allotropie. Cette substance est utilisée par les humains depuis l'Antiquité. Il existe diverses modifications du soufre allotropique. Le plus populaire est rhombique. Il est représenté par un solide jaune. Le soufre rhombique n'est pas mouillé avec de l'eau (flotte à la surface). Cette propriété est utilisée lors de l'extraction d'une substance. Le soufre rhombique est soluble dans les solvants organiques. La substance a une mauvaise conductivité électrique et thermique.

De plus, il y a du plastique et du soufre monoclinique. Le premier est une masse amorphe brune (semblable à du caoutchouc). Il se forme lorsque du soufre fondu est versé dans de l'eau froide. Monoclinic se présente sous la forme d'aiguilles jaune foncé. Sous l'influence de la température ambiante (ou proche de celle-ci), ces deux modifications se transforment en soufre rhombique.

Date _____________ Classe ___________________
Sujet: Soufre. Allotropie du soufre. Propriétés physiques et chimiques du soufre. L'utilisation du soufre.
Objectifs de la leçon:considérez la substance "soufre", l'allotropie du soufre, familiarisez-vous avec les propriétés physiques et chimiques du soufre.

Pendant les cours

Soufre dans la nature

Propriétés physiques

Allotropie

Rhombique (un- soufre) - S 8

t ° pl. \u003d 113 ° C; ρ \u003d 2,07 g / cm 3 ... La modification la plus stable.

La structure de l'atome de soufre

Production de soufre

Propriétés chimiques du soufre

Le soufre est un agent oxydant

S 0 + 2ē  S -2

# 2. Effectuez les transformations selon le schéma:
H 2 S → S → Al 2 S 3 → Al (OH) 3
№3. Complétez les équations de réaction, indiquez les propriétés du soufre (agent oxydant ou agent réducteur): Al + S \u003d (lors du chauffage)S + H 2 \u003d (150-200) S + O 2 \u003d (lors du chauffage)S + F 2 \u003d (sous des conditions normales)S + H 2 SO 4 (k) \u003d S + KOH \u003d S + HNO 3 \u003d 4. C'est intéressant ...

La teneur en soufre du corps humain pesant 70 kg est de 140 g. Une personne a besoin de 1 g de soufre par jour. Les pois, les haricots, la farine d'avoine, le blé, la viande, le poisson, les fruits et le jus de mangue sont riches en soufre. Le soufre fait partie des hormones, des vitamines, des protéines, on le trouve dans les tissus cartilagineux, les cheveux, les ongles. Avec un manque de soufre dans le corps, une fragilité des ongles et des os, on observe une perte de cheveux. Surveillez votre santé!

Les composés soufrés peuvent servir de produits pharmaceutiques;

Le soufre est à la base d'une pommade pour le traitement des maladies fongiques de la peau, pour lutter contre la gale. Le thiosulfate de sodium Na2S2O3 est utilisé pour le combattre.

De nombreux sels d'acide sulfurique contiennent de l'eau de cristallisation: ZnSO4 × 7H2O et CuSO4 × 5H2O. Ils sont utilisés comme agents antiseptiques pour pulvériser les plantes et habiller les céréales dans la lutte contre les ravageurs agricoles.

Le fer vitriol FeSO4 × 7H2O est utilisé pour l'anémie.

BaSO4 est utilisé pour l'examen aux rayons X de l'estomac et des intestins.

L'alun de potassium KAI (SO4) 2 × 12H2O est un agent hémostatique pour les coupes.

Le minéral Na2SO4 × 10H2O est appelé "sel de Glauber" en l'honneur du chimiste allemand I.R. Glauber, qui l'a découvert au 8ème siècle. Glauber tomba soudainement malade au cours de ses voyages. Il ne pouvait rien manger, son estomac refusait de prendre de la nourriture. L'un des résidents locaux l'a dirigé vers la source. Dès qu'il a bu l'eau salée amère, il a immédiatement commencé à manger. Glauber a étudié cette eau, à partir de laquelle le sel Na2SO4 × 10H2O a cristallisé. Maintenant, il est utilisé comme laxatif en médecine, lors de la teinture des tissus de coton. Le sel trouve également une utilisation dans la production de verre.

L'achillée millefeuille a une capacité accrue à extraire le soufre du sol et à stimuler l'absorption de cet élément avec les plantes voisines.

L'ail libère une substance appelée albucide, un composé soufré caustique. Cette substance prévient le cancer, ralentit le vieillissement, prévient les maladies cardiaques.

Le soufre est l'une des rares substances connues depuis l'Antiquité; il était utilisé par les premiers chimistes. L'une des raisons de la popularité du soufre est la prévalence du soufre natif dans les pays des civilisations les plus anciennes. Il a été développé par les Grecs et les Romains, et la production de soufre a considérablement augmenté après l'invention de la poudre à canon.

Le soufre est situé dans le 16e groupe du tableau périodique des éléments chimiques de Mendeleev.

Le niveau d'énergie externe de l'atome de soufre contient 6 électrons, qui ont la configuration électronique 3s 2 3p 4. Dans les composés avec des métaux, le soufre présente un état d'oxydation négatif des éléments -2, dans les composés avec l'oxygène et d'autres non-métaux actifs - positifs +2, +4, +6. Le soufre est un non-métal typique, selon le type de transformation, il peut être un agent oxydant et un agent réducteur.

Le soufre est assez répandu dans la nature. Sa teneur dans la croûte terrestre est de 0,0048%. Une partie importante du soufre se trouve à l'état natif.

Le soufre se trouve également sous forme de sulfures: pyrite, chalcopyrite et sulfates: gypse, célestine et barytine.

De nombreux composés soufrés se trouvent dans le pétrole (thiophène C 4 H 4 S, sulfures organiques) et les gaz de pétrole (sulfure d'hydrogène).

L'existence de modifications allotropiques du soufre est associée à sa capacité à former des homochains stables - S - S -. La stabilité des chaînes s'explique par le fait que les liaisons - S - S - sont plus fortes que la liaison dans la molécule S 2. Les homochaines de soufre ont une forme en zigzag, car les électrons des orbitales p perpendiculaires entre eux participent à leur formation.

Il existe trois modifications du soufre allotropique: rhombique, monoclinique et plastique. Les modifications rhombiques et monocliniques sont construites à partir de molécules cycliques S 8 situées aux sites des réseaux rhombique et monoclinique.

La molécule S 8 a la forme d'une couronne, les longueurs de toutes les liaisons - S - S - sont égales à 0,206 nm et les angles sont proches du tétraédrique 108 °.

Dans le soufre rhombique, le plus petit volume élémentaire a la forme d'un parallélépipède rectangulaire, et dans le cas du soufre monoclinique, le volume élémentaire se distingue sous la forme d'un parallélépipède biseauté.

Cristal de soufre rhombique. Cristal de soufre monoclinique

La modification plastique du soufre est formée par des chaînes en spirale d'atomes de soufre avec des axes de rotation gauche et droit. Ces chaînes sont tordues et étirées dans le même sens.

Le soufre rhombique est stable à température ambiante. Lorsqu'il est chauffé, il fond, se transformant en un liquide jaune très mobile; lors d'un chauffage supplémentaire, le liquide s'épaissit, car de longues chaînes de polymère y sont formées. Lorsque la masse fondue est lentement refroidie, des cristaux de soufre monoclinique jaune foncé en forme d'aiguilles se forment, et si vous versez du soufre fondu dans de l'eau froide, vous obtenez du soufre plastique - une structure semblable à du caoutchouc constituée de chaînes polymères. Le soufre plastique et monoclinique est instable et se transforme spontanément en rhombique.

La position de l'oxygène et du soufre dans le tableau périodique des éléments chimiques, la structure de leurs atomes. Ozone - modification allotropique de l'oxygène

ALLOTROPIE D'OXYGÈNE

Structure de l'atome

Propriétés chimiques

L'interaction des substances avec l'oxygène est appelée oxydation.

Tous les éléments réagissent avec l'oxygène, à l'exception de Au, Pt, He, Ne et Ar, dans toutes les réactions (à l'exception de l'interaction avec le fluor), l'oxygène est un agent oxydant.

Avec des non-métaux

S + O 2 → SO 2

2H 2 + O 2 → 2H 2 O

Avec des métaux

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO (lorsqu'il est chauffé)

Avec des substances complexes

4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

Combustion en oxygène

2. L'action de l'acide sulfurique sur le peroxyde de baryum

3BaO 2 + 3H 2 SO 4 → 3BaSO 4 + 3H 2 O + O 3

Production et détection d'ozone

Propriétés chimiques

L'ozone est plus chimiquement actif que l'oxygène. L'activité de l'ozone s'explique par le fait que lors de sa décomposition, une molécule d'oxygène et de l'oxygène atomique se forment, qui réagissent activement avec d'autres substances.

O 3 → O 2 + O (l'ozone est instable)

Par exemple, l'ozone réagit facilement avec l'argent, tandis que l'oxygène ne se combine pas avec lui même lorsqu'il est chauffé:

6Ag + O 3 → 3Ag 2 O

Autrement dit, l'ozone est un agent oxydant puissant:

2KI + O 3 + H 2 O → 2KOH + I 2 + O 2

L'ozone dans la nature

Décolore les colorants, réfléchit les rayons UV, détruit les micro-organismes. L'ozone est un composant permanent de l'atmosphère terrestre et joue un rôle important dans sa survie. Dans les couches superficielles de l'atmosphère terrestre, la concentration d'ozone est extrêmement faible et s'élève à environ 10-7 - 10-6%. Cependant, avec l'augmentation de l'altitude, la concentration d'ozone augmente fortement, passant par un maximum à une altitude de 20 à 30 km. La teneur totale en ozone dans l'atmosphère peut être caractérisée par la réduction de la couche d'ozone aux conditions normales (0 ° С, 1 au m) et a une épaisseur d'environ 0,4 à 0,6 cm. La teneur totale en ozone dans l'atmosphère est variable et fluctue en fonction de la saison et de la latitude. En règle générale, la concentration d'ozone est plus élevée aux latitudes élevées et est maximale au printemps et minimale en automne. On sait que l'ozone atmosphérique joue un rôle clé dans le maintien de la vie sur terre, agissant comme un composant protecteur pour les organismes vivants contre le rayonnement ultraviolet dur du Soleil. En revanche, l'ozone est un gaz à effet de serre très efficace et en absorbant le rayonnement infrarouge de la surface de la Terre, il l'empêche de se refroidir. Il a été établi que l'emplacement et le mouvement des masses d'ozone dans l'atmosphère terrestre affectent de manière significative la situation météorologique sur la planète.

L'utilisation de l'ozone est due à ses propriétés

1. agent oxydant fort:

Pour la stérilisation des dispositifs médicaux

Lors de la réception de nombreuses substances en laboratoire et en pratique industrielle

Pour le papier blanchissant

Pour les huiles de nettoyage

2. désinfectant puissant:

Pour la purification de l'eau et de l'air des micro-organismes (ozonation)

Pour la désinfection des locaux et des vêtements

L'un des avantages significatifs de l'ozonation, par rapport à la chloration, est l'absence de toxines après traitement. Alors que lors de la chloration, la formation d'une quantité importante de toxines et de poisons, par exemple la dioxine, est possible.

Soufre. Allotropie du soufre. Propriétés physiques et chimiques du soufre. Application

La structure de l'atome de soufre

Placement des électrons par niveaux et sous-niveaux

Production de soufre

1. Méthode industrielle - fusion à partir de minerai à l'aide de vapeur d'eau.

2. Oxydation incomplète du sulfure d'hydrogène (avec un manque d'oxygène).

2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O

3. Réaction de Wackenroder

2H 2 S + SO 2 \u003d 3S + 2H 2 O

Propriétés chimiques du soufre