Сульфидная группа

Содержание
  1. Соединения серы (II). Сероводород и сульфиды
  2. Физические свойства
  3. Сероводород в природе
  4. Способы получения
  5. H2S – сильный восстановитель
  6. Реакции с простыми веществами окислителями
  7. Реакции с окисляющими кислотами (HNО3, H2SO4(конц.)
  8. Реакции с солями – окислителями
  9. Водный раствор H2S проявляет свойства слабой кислоты
  10. Особенности реакций H2S с солями сильных кислот
  11. Качественная реакция на сульфид-анион
  12. Сульфиды
  13. Обратимый гидролиз растворимых сульфидов
  14. Необратимый гидролиз сульфидов
  15. Нерастворимые сульфиды
  16. Окислительный обжиг сульфидов
  17. Способы получения сульфидов
  18. Аналитическая классификация катионов по группам (Таблица)
  19. Сероводородная аналитическая классификация катионов таблица
  20. Таблица аналитические сигналы на катионы первой группы
  21. Таблица аналитические сигналы на катионы второй группы
  22. Кислотно-основная аналитическая классификация катионов таблица
  23. Аммиачно-фосфатная аналитическая классификация катионов таблица
  24. Схема анализа смеси катионов аммиачно-фосфатным методом 
  25. Общая таблица аналитической классификации катионов
  26. Сульфиды, минералы: физические свойства, примеры применения
  27. Общая характеристика состава и структуры
  28. Физические свойства сульфидов
  29. Традиционная классификация
  30. Различия по химическим признакам
  31. Генезис минералов группы сульфидов
  32. Особенности залегания
  33. Применение сульфидов

Соединения серы (II). Сероводород и сульфиды

Сульфидная группа

Все водородные соединения подгруппы серы имеют молекулярную структуру и ковалентную полярную связь.

Химическое строение молекул H2S аналогично строению молекул Н2O: (угловая форма)

Но, в отличие от воды, молекулы H2S малополярны; водородные связи между ними не образуются; прочность молекул значительно ниже.

Физические свойства

При обычной температуре H2S – бесцветный газ с чрезвычайно неприятным удушливым запахом тухлых яиц, очень ядовитый (при концентрации > 3 г/м3 вызывает смертельное отравление). Сероводород тяжелее воздуха, легко конденсируется в бесцветную жидкость.H2S растворим в воде (при обычной температуре в 1 л H2O растворяется – 2,5 л газа).

Сероводород в природе

H2S присутствует в вулканических и подземных газах, в воде серных источников. Он образуется при гниении белков, содержащих серу, а также выделяется в процессе жизнедеятельности многочисленных микроорганизмов.

Способы получения

1. Синтез из простых веществ:

S + Н2 = H2S

2. Действие неокисляющих кислот на сульфиды металлов:

FeS + 2HCI = H2S↑ + FeCl2

3.Действие конц. H2SO4 (без избытка) на щелочные и щелочно-земельные Me:

5H2SO4(конц.) + 8Na = H2S↑ + 4Na2SO4 + 4H2О

4. Образуется при необратимом гидролизе некоторых сульфидов:

AI2S3 + 6Н2О = 3H2S↑ + 2Аl(ОН)3↓

H2S – сильный восстановитель

Взаимодействие H2S с окислителями приводит к образованию различных веществ (S, SО2, H2SO4),

Реакции с простыми веществами окислителями

Окисление кислородом воздуха

2H2S + 3О2(избыток) = 2SО2↑ + 2Н2О

2H2S + О2(недостаток) = 2S↓ + 2Н2О

Окисление галогенами:

H2S + Br2 = S↓ + 2НВr

Реакции с окисляющими кислотами (HNО3, H2SO4(конц.)

3H2S + 8HNО3(разб.) = 3H2SO4 + 8NO + 4Н2О

H2S + 8HNО3(конц.) = H2SO4 + 8NО2↑ + 4Н2О

H2S + H2SO4(конц.) = S↓ + SО2↑ + 2Н2О

Реакции с солями – окислителями

5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5S↓ + 2MnSO4 + K2SO4 + 8Н2О

5H2S + 6KMnO4 + 9H2SO4 = 5SО2 + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 14Н2О

H2S + 2FeCl3 = S↓ + 2FeCl2 + 2HCl

Водный раствор H2S проявляет свойства слабой кислоты

Сероводородная кислота H2S 2-основная кислота диссоциирует ступенчато

1-я ступень: H2S → Н+ + HS-

2-я ступень: HS- → Н+ + S2-

Для H2S в водном растворе характерны реакции, общие для класса кислот, в которых она ведет себя как слабая кислота. Взаимодействует:

а) с активными металлами

H2S + Mg = Н2↑ + MgS

б) с малоактивными металлами (Аg, Си, Нg) в присутствии окислителей

2H2S + 4Аg + O2 = 2Ag2S↓ + 2Н2O

в) с основными оксидами

H2S + ВаО = BaS + Н2O

г) со щелочами

H2S + NaOH(недостаток) = NaHS + Н2O

д) с аммиаком

H2S + 2NH3(избыток) = (NH4)2S

Особенности реакций H2S с солями сильных кислот

Несмотря на то, что сероводородная кислота – очень слабая, она реагирует с некоторыми солями сильных кислот, например:

CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4

Реакции протекают в тех случаях, если образующийся сульфид Me нерастворим не только в воде, но и в сильных кислотах.

Качественная реакция на сульфид-анион

Одна из таких реакций используется для обнаружения анионов S2- и сероводорода:

H2S + Pb(NO3)2 = 2HNO3 + PbS↓ черный осадок.

Газообразный H2S обнаруживают с помощью влажной бумаги, смоченной раствором Pb(NO3)2, которая чернеет в присутствии H2S.

Сульфиды

Сульфидами называют бинарные соединения серы с менее ЭО элементами, в том числе с некоторыми неметаллами (С, Si, Р, As и др.).

Наибольшее значение имеют сульфиды металлов, поскольку многие из них представляют собой природные соединения и используются как сырье для получения свободных металлов, серы, диоксида серы.

Обратимый гидролиз растворимых сульфидов

Сульфиды щелочных Me и аммония хорошо растворимы в воде, но в водном растворе они подвергаются гидролизу в очень значительной степени:

S2- + H2O → HS- + ОН-

Поэтому растворы сульфидов имеют сильнощелочную реакцию

Сульфиды щелочно-земельных Me и Mg, взаимодействуя с водой, подвергаются полному гидролизу и переходят в растворимые кислые соли – гидросульфиды:

2CaS + 2НОН = Ca(HS)2 + Са(ОН)2

При нагревании растворов сульфидов гидролиз протекает и по 2-й ступени:

HS- + H2O → H2S↑ + ОН-

Необратимый гидролиз сульфидов

Сульфиды некоторых металлов подвергаются необратимому гидролизу и полностью разлагаются в водных растворах, например:

Al2S3 + 6H2O = 3H2S↑ + 2AI(OH)3↓

Аналогичным образом разлагаются Cr2S3, Fe2S3

Нерастворимые сульфиды

Большинство сульфидов тяжелых металлов в воде практически не растворяются и поэтому гидролизу не подвергаются. Некоторые из них растворяются под действием сильных кислот, например:

FeS + 2HCI = FeCl2 + H2S↑

ZnS + 2HCI = ZnCl2 + H2S↑

Сульфиды Ag2S, HgS, Hg2S, PbS, CuS не pacтворяются не только в воде, но и во многих кислотах.

Окислительный обжиг сульфидов

Окисление сульфидов кислородом воздуха при высокой температуре является важной стадией переработкисульфидного сырья. Примеры:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑

Способы получения сульфидов

1. Непосредственное соединение простых веществ:

Fe + S = FeS

2.Взаимодействие H2S с растворами щелочей:

H2S + 2NaOH = 2H2O + Na2S сульфид натрия

H2S + NaOH = H2O + NaHS гидросульфид натрия

3.Взаимодействие H2S или (NH4)2S с растворами солей:

H2S + CuSO4 = CuS↓ + H2SO4

H2S + 2AgNO3 = Ag2S↓ + 2HNO3

4. Восстановление сульфатов прокаливанием с углем:

Na2SO4 + 4С = Na2S + 4СО

Этот процесс используют для получения сульфидов щелочных и щелочно-земельных металлов.

Источник: http://examchemistry.com/content/lesson/neorgveshestva/serovodorod.html

Аналитическая классификация катионов по группам (Таблица)

Сульфидная группа

Справочные таблицы, в которых даны сероводородная, кислотно-основная и аммиачно-фосфатная аналитическая классификация катионов 1-5 групп, качественные реакциии и групповые реагенты, а также аналитические сигналы на катионы.

Смотрите также аналитические реакции анионов 1-3 групп.

Сероводородная аналитическая классификация катионов таблица

Классическая сероводородная аналитическая классификация катионов включает 5 групп катионов.

ГруппыКатионы, относящиеся к данной группеРастворимость солейГрупповой реагент
1K+, Na+, NH4+,Mg+2Хлориды, карбонаты и сульфиды растворимы в воде, MgCO3 растворима в солях амонияНет
2Ca+2, Ba+2Карбонаты в воде нерастворимыКарбонаты аммония в аммиачном буфере (NH4)2CO3
3Fe+3, Fe+2, Co+2, Mn+2, Zn+2, Al+3, Cr+3, Ni+2Карбонаты сульфиды и гидроксиды нерастворимы в воде, но растворимы в разбавленных кислотахСульфид аммония (NH4)2S
41 подгруппа: Hg+, Hg+2, Ag+, Pb+2, Cu+22 подгруппа: As(III, V), Sb(III, V), Sn(II, IV)1 подгруппа: сульфиды нерастворимы в воде2 подгруппа: сульфиды растворимы в полисульфиде амония с образованием тиоанионовСероводород в кислой среде H2S
5Sn+2, Sn+4, As+3, As+5, Sb+3, Sb+5Сульфиды нерастворимы в разбавленных кислотах, но растворимы в сульфиде аммонияСероводород в кислой среде HCl

Таблица аналитические сигналы на катионы первой группы

РеагентыАналитические сигналы на катионы
K+Na+NH4+Mg+2
1гексанитрокобальтат – II натрия Na3[Co(NO2)6]Желтый кристаллический осадок K2Na[Co(NO2)6]Желтый осадок
2гексагидроксостибиат-V калия – K[Sb(OH)6]Белый кристалличосадок Na[Sb(OH)6]Белый аморфн. осадокБелый кристаллич осадок Mg[Sb(OH)6]
3Щелочи NаOH или КОНвыделение аммиака, запахMg(OH)2 белый аморфн.
4реактив НесслераКрасно-бурый осадок
5гидрофосфат натрия Na2HPO4MgNH4PO4белый кристаллич
6хромоген черныйВинно-красный раствор

Таблица аналитические сигналы на катионы второй группы

РеагентыАналитические сигналы на катионы
Са2+Вa2+
1(NH4)2CO3 + NH4Cl +  NH4OHСаCO3Белый осадокВaCO3Белый осадок
2(NH4)2C2O4СаC2O4Белый осадокВаC2O4Белый осадок
3щелочь(NаOH, КОН)Са(ОН)2Белый мелкокристаллическВа(ОН)2Белый мелкокристаллический
4раствор Н2SO4СаSO4.2Н2ОБелый игольчатыйВаSO4молочнобелый
5К4[Fe(CN)6] + NH4OH(NH4)2Ca[Fe(CN)6]Белый кристаллический
6K2CrO4  или K2Cr2O7 +СН3СООNаВаCrO4 Желтыймелкокристаллический

Кислотно-основная аналитическая классификация катионов таблица

Кислотно-основная аналитическая классификация включает 6 групп катионов: растворимая, сульфатная, хлоридная, амфотерная, гидроксидная и аммиакатная.

ГруппаКатионыГрупповой реактив (реагент)Состав осадкаКраткая характеристика
1РастворимаяК+, Na+, NH4+, Li+НетПочти все соединения растворимы в воде
2СульфатнаяCa2+, Ва2+, Sr2+2 моль/л H2SO4MSO4Сульфаты нерастворимы в воде и разбавленных растворах кислот и щелочей
3ХлориднаяAg+, [Hg22+], Pb2+2 моль/л НСlMClnХлориды нерастворимы в воде и разбавленных растворах кислот и щелочен
4АмфотернаяAl3+, Cr3+, Zn2+, Sn4+, As+3NaOH, NH4OH (избыток)M(OH)nГидроксиды растворимы в избытке щелочи
5ГидроксиднаяMg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Bi3+, Sb5+, Ti+4NaOHM(OH)nГидроксиды нерастворимы в избытке щелочи и аммиаке, растворимы в рабавленных кислотах
6АммиакатнаяCu2+ , Co2+, Ni2+, Hg2+, Cd2+NH3 , NH4OHM(OH)2Гидроксиды нерастворимы в щелочи, но растворимы в избытке водного раствора аммиака

Аммиачно-фосфатная аналитическая классификация катионов таблица

Аммиачно-фосфатная аналитическая классификация включает в себя 5 групп катионов

№ группыКатионыГрупповой реагентОбразующиеся соединенияПримечания
1NH4+, Na+, КНетФосфаты pастворимы в воде
21 подгруппа: Li+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Sr2 , Mn2, Fe2+2 подгруппа: Al3+, Cr3+, Fe3+, Bi3+(NH4)2HPO4 + NH4OHLi3РО4, MgNH4PO4, CaHPO4, MnNH4PO4, FeHPO4, SrHPO4, BaHPO4, AlPO4, CrPO4, FePO4, BiPO4Фосфаты нерастворимы в воде и NH4OH.Фосфаты 1 подгруппы pастворимы в СН3СООН.Фосфаты 2 подгруппы нерастворимы в СН3СООН, pастворимы в НСl
3Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+NH4OHCo(NH3)62+, Ni(NH3)62+, Cu(NH3)42+, Zn(NH3 )42+, Cd(NH3)42+, Hg(NH3)42+Фосфаты pастворимы в NH4OH
4As(III, V), Sb(III, V), Sn(II, IV)HNO3HSbO3, H2SnO3, H3AsO4Метаоловянная и метасурьмяная кислоты нерастворимы и адсорбируют мышьяковую кислоту H3AsO4
5Ag+, Hg2 , Pb2+HClAgCl, Hg2Cl2, PbCl2Хлориды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах

Схема анализа смеси катионов аммиачно-фосфатным методом 

Объект исследованияОперация, реагентОбразующиеся соединенияПримечание
ОсадокРаствор
Исходная проба+ до ≈ 1 M НСlОс. 1: Хлориды V группыР-р 1: Катионы IV—I групп, (РЬ2+)Ос. 1 анализируют, как в сероводородной схеме
Раствор 1+ Конц. HNO3Ос. 2: HSb03, (H2Sn03)x, (H3As04)y, (Н3Р04)zР-р 2: Катионы I—III групп, (РЬ2+)Р-р 1 выпарив, с HNO3 досуха на водяной бане. При отсутствии олова добавляют SnCl4 и 0,5 н. Na2HPO4. Сухой остаток р-ют в 2 н. HNO3
Ос. 2+ НСl, нагрев.P-p 3: SnCl62-,SbCl6-, H2AsO4-;,H2PO4-;
Раствор З+1 М Na2CO3Ос. 3: SbO(OH)3, Sn(OH)4AsO43-В растворе проверяют присутствие AsO3. Ос. 3 после р-ния в 2 М НСl анализируют, как в сероводородной схеме

Общая таблица аналитической классификации катионов

Источник: https://infotables.ru/khimiya/60-klassifikatsiya-kationov

Сульфиды, минералы: физические свойства, примеры применения

Сульфидная группа

Сероводород – один из главных летучих компонентов магмы. Активно взаимодействуя с металлами, он образует множество соединений.

Производные сероводорода представлены в земной коре более чем 200 минералами – сульфидами, которые, не являясь породообразующими, обычно сопутствуют тем или иным горным породам, являясь при этом источником ценного сырья.

Ниже мы рассмотрим основные свойства сульфидов и близких к ним соединений, а также обратим внимание на сферы их использования.

Общая характеристика состава и структуры

Более 40 элементов таблицы Менделеева (как правило, металлы) образуют соединения с серой. Иногда вместо нее в подобных соединениях присутствуют мышьяк, сурьма, селен, висмут или теллур.

Соответственно такие минералы носят наименование арсенидов, антимонидов, селенидов, висмутидов и теллуридов.

Совместно с производными сероводорода все они включены в класс сульфидов благодаря сходству свойств.

Характерная для минералов этого класса химическая связь – ковалентная, с металлической компонентой. Наиболее часто встречающиеся структуры – координационная, островная (кластерная), иногда слоистая или цепочечная.

Физические свойства сульфидов

Практически все сульфиды характеризуются высоким удельным весом. Величина твердости по шкале Мооса у различных представителей группы колеблется в широких пределах и может составлять от 1 (молибденит) до 6,5 (пирит). Однако большинство сульфидов достаточно мягкие.

За малым исключением клейофан – разновидность цинковой обманки или сфалерита, минералы данного класса непрозрачны, часто имеют темную, иногда – яркую окраску, служащую важным диагностическим признаком (так же, как и блеск). Отражающая способность их может колебаться от средней до высокой.

Большая часть сульфидов – минералы, обладающие полупроводниковой электропроводностью.

Традиционная классификация

Несмотря на общность основных физических свойств, сульфиды, конечно, имеют внешние диагностические различия, по которым подразделяются на три типа.

  1. Колчеданы. Это собирательное название минералов из группы сульфидов, обладающих металлическим блеском и окраской, имеющей оттенки желтого цвета, либо желтой побежалостью. Самый знаменитый представитель колчеданов – пирит FeS2, он же серный или железный колчедан. К ним относятся также халькопирит CuFeS2 (медный колчедан), арсенопирит FeAsS (мышьяковый колчедан, он же тальгеймит или миспикель), пирротин Fe7S8 (магнитный колчедан, магнитопирит) и другие.
  2. Блески. Так именуются сульфиды с металлическим блеском и цветом от серого до черного. Характерные примеры таких минералов – галенит PbS (свинцовый блеск), халькозин Cu2S (медный блеск), молибденит MoS2, антимонит Sb2S3 (сурьмяный блеск).
  3. Обманки. Это название минералов из группы сульфидов, характеризующихся неметаллическим блеском. Типичные примеры подобных сульфидов – сфалерит ZnS (цинковая обманка) или киноварь HgS (ртутная обманка). Известны также реальгар As4S4 – красная мышьяковая обманка, и аурипигмент As2S3 – желтая мышьяковая обманка.

Различия по химическим признакам

Более современная классификация основана на особенностях химического состава и включает следующие подклассы:

  • Простые сульфиды являются соединениями иона металла (катион) и серы (анион). В качестве примера таких минералов можно упомянуть галенит, сфалерит, киноварь. Все они – простые производные сероводорода.
  • Двойные сульфиды отличаются тем, что в них с анионом серы связываются несколько (два и более) катионов металлов. Это халькопирит, борнит («пестрая медная руда») Cu5FeS4, станнин (оловянный колчедан) Cu2FeSnS4 и другие подобные им соединения.
  • Дисульфиды – соединения, в которых катионы связаны с анионной группировкой S2 либо AsS. К ним относятся такие минералы из группы сульфидов и арсенидов (сульфоарсенидов), как пирит, имеющий наибольшее распространение, или мышьяковый колчедан арсенопирит. Также в этот подкласс входит кобальтин CoAsS.
  • Сложные сульфиды, или сульфосоли. Это название минералов из группы сульфидов, арсенидов и близких к ним по составу и свойствам соединений, представляющих собой соли тиокислот, таких как тиомышьяковистая H3AsS3, тиовисмутистая H3BiS3 или тиосурьмянистая H3SbS3. Так, в подкласс сульфосолей (тиосолей) входят минерал лиллианит Pb3Bi2S6 или так называемые блеклые руды Cu3(Sb,As)S3.

Сульфиды и дисульфиды могут образовывать крупные кристаллы: кубические (галенит), призматические (антимонит), в форме тетраэдров (сфалерит) и других конфигураций. Также они формируют плотные, зернистые кристаллические агрегаты или вкрапленники. Сульфиды со слоистым строением имеют уплощенно-таблитчатые или листоватые кристаллы, например, аурипигмент или молибденит.

Спайность сульфидов может быть различной. Она варьирует от весьма несовершенной у пирита и несовершенной у халькопирита до весьма совершенной в одном (аурипигмент) или нескольких (сфалерит, галенит) направлениях. Тип излома тоже неодинаков у разных минералов.

Генезис минералов группы сульфидов

Большинство сульфидов образуются путем кристаллизации из гидротермальных растворов. Иногда минералы этой группы имеют магматическое или скарновое (метасоматическое) происхождение, а также могут формироваться в ходе экзогенных процессов – в восстановительных условиях в зонах вторичного обогащения, в некоторых случаях в осадочных породах, как пирит или сфалерит.

В условиях поверхностного нахождения все сульфиды, кроме киновари, лаурита (сульфид рутения) и сперрилита (арсенид платины), очень неустойчивы и подвержены окислению, что ведет к образованию сульфатов.

Результатом процессов изменения сульфидов становятся такие типы минералов, как оксиды, галогениды, карбонаты. Кроме того, за счет их разложения возможно образование самородных металлов – серебра или меди.

Особенности залегания

Сульфиды – минералы, образующие рудные скопления различного характера в зависимости от соотношения их с прочими минералами. Если сульфиды преобладают над ними, принято говорить о массивных или сплошных сульфидных рудах. В противном случае руды называют вкрапленными или прожилковыми.

Очень часто сульфиды отлагаются совместно, образуя месторождения полиметаллических руд. Таковы, например, медно-цинково-свинцовые сульфидные руды. Кроме того, разные сульфиды одного металла нередко формируют его комплексные месторождения его. Например, халькопирит, куприт, борнит – медьсодержащие минералы, залегающие вместе.

Чаще всего рудные тела сульфидных месторождений имеют форму жил. Но встречаются и линзообразные, штоковые, пластовые формы залегания.

Применение сульфидов

Сульфидные руды чрезвычайно важны как источник редких, благородных и цветных металлов. Из сульфидов получают медь, серебро, цинк, свинец, молибден. Висмут, кобальт, никель, а также ртуть, кадмий, рений и другие редкие элементы тоже извлекаются из таких руд.

Помимо этого, некоторые сульфиды используются в производстве красок (киноварь, аурипигмент) и в химической промышленности (пирит, марказит, пирротин – для производства серной кислоты). Молибденит, кроме использования в качестве руды, применяется как специальная сухая жаростойкая смазка.

Сульфиды – минералы, представляющие интерес благодаря своим электрофизическим свойствам. Однако для нужд полупроводниковой, электрооптической, инфракрасно-оптической техники применяют не природные соединения, а их искусственно выращиваемые аналоги в форме монокристаллов.

Еще одна область, где находят применение сульфиды, – радиоизотопное геохронологическое датирование некоторых рудных пород при помощи самарий-неодимового метода. В таких исследованиях используют халькопирит, пентландит и другие минералы, содержащие редкоземельные элементы – неодим и самарий.

[attention type=yellow]

Эти примеры свидетельствуют о том, что сфера применения сульфидов весьма широка. Они играют существенную роль в различных технологиях и в качестве сырья, и как самостоятельные материалы.

[/attention]

Источник: https://FB.ru/article/396513/sulfidyi-mineralyi-fizicheskie-svoystva-primeryi-primeneniya

Сам себе врач
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: