Sumpor (lat. Sumpor) je nemetalni element. Kemijski simbol je S, serijski broj u periodnom sustavu je 16. Valentnost sumpora ustanovljena je i prije proučavanja strukture atoma. Njegova vrijednost određena je na temelju svojstva zamjene, privlačenja ili pričvršćivanja određenog broja drugih atoma ili skupina. Kasnije su istraživači shvatili ulogu negativno nabijenih čestica (elektrona) u stvaranju kemijske veze.
Valencija sumpora: koje karakteristike atoma utječu na njegovu vrijednost?
U pogledu rasprostranjenosti na Zemlji, kemijski element je na 16. mjestu. Javlja se kao svijetložuti kristali ili prah u stijenama, u blizini aktivnih i ugaslih vulkana. Najpoznatiji prirodni spojevi su sulfidi i sulfati.
Obilježja elementa i tvari:
- Jaki nemetalni.
- U smislu elektronegativnosti (EO), ili sposobnosti privlačenja elektrona, sumpor je drugi nakon fluora, kisika, dušika, klora i broma.
- U interakciji s metalima i nemetalima, jednostavnim i složenim tvarima.
Razlike u svojstvima ovise o strukturi i stanju atoma, razlici u vrijednostima EO. Otkrijmo što valentni sumpor može imati u spojevima. Njihovo kemijsko ponašanje ovisi o strukturi energetskih ljuski, broju i rasporedu vanjskih elektrona u atomu.
Zašto valencija varira?
Stabilni su prirodni izotopi sumpora s masenim brojevima 32 (najčešći), 33, 34 i 36. Atom svakog od ovih nuklida sadrži 16 pozitivno nabijenih protona. U prostoru u blizini jezgre 16 elektrona kreće se velikom brzinom. Oni su beskonačno mali, negativno nabijeni. Manje privlači jezgra (više slobodnih) 6 vanjskih čestica. Nekoliko ili svi oni sudjeluju u stvaranju različitih vrsta kemijskih veza. Prema suvremenim konceptima, valencija sumpora određena je brojem stvorenih zajedničkih (vezujućih) elektronskih parova. Obično su na crtežima i dijagramima vanjske čestice koje sudjeluju u ovom procesu prikazane kao točke oko kemijskog znaka.
Kako valencija ovisi o strukturi atoma?
Upotrebom energetskog dijagrama možete prikazati strukturu razina i podrazina (s, p, d), o kojima ovisi formula valencije sumpora. Dvije različito usmjerene strelice simboliziraju uparene, a jedna - nesparene elektrone. Vanjski prostor atoma sumpora tvore orbitale od 6 čestica, a 8 su potrebne za stabilnost prema pravilu okteta. Konfiguracija valentne ljuske odražava se formulom 3s23p4. Elektroni nedovršenog slojaimaju veliku zalihu energije, što uzrokuje nestabilno stanje cijelog atoma. Za postizanje stabilnosti, atomu sumpora su potrebne dvije dodatne negativne vrste. Mogu se dobiti stvaranjem kovalentnih veza s drugim elementima ili apsorbiranjem dvaju slobodnih elektrona. U ovom slučaju sumpor pokazuje valenciju II (–). Ista vrijednost može se dobiti pomoću formule: 8 - 6=2, gdje je 6 broj grupe u kojoj se element nalazi.
Gdje se nalaze spojevi u kojima je valencija sumpora II (–)?
Element privlači ili potpuno uklanja elektrone iz atoma s nižom vrijednošću elektronegativnosti na Polling skali. Valencija II (-) očituje se u sulfidima metala i nemetala. Opsežna skupina takvih spojeva nalazi se u sastavu stijena i minerala od velike praktične važnosti. To uključuje pirit (FeS), sfalerit (ZnS), galenit (PbS) i druge tvari. Kristali željeznog sulfida imaju lijepu žućkasto smeđu boju i sjaj. Mineralni pirit se često naziva "zlatom budale". Za dobivanje metala iz ruda, oni se prže ili reduciraju. Sumporovodik H2S ima istu elektronsku strukturu kao i voda. Porijeklo H2S:
- oslobađa se kada proteini trunu (na primjer, kokošje jaje);
- eruptira vulkanskim plinovima;
- akumulira se u prirodnim vodama, ulju;
- ističe se u prazninama u zemljinoj kori.
Zašto je formula za četverovalentni sumporov oksid SO2?
Formula za dioksid pokazuje da je jedan atom sumpora u molekuli vezan za dva atoma kisika, od kojih svaki treba 2 elektrona na oktet. Rezultirajuća veza je kovalentne polarne prirode (EO kisika je veća). Valentnost sumpora u ovom spoju je IV (+), jer su 4 elektrona atoma sumpora pomaknuta prema dva atoma kisika. Formula se može napisati na sljedeći način: S2O4, ali se prema pravilima mora smanjiti za 2. Dioksid, otopljen u vodi, stvara ione slabe sumporne kiseline. Njegove soli - sulfiti - jaki su redukcijski agensi. Plin SO2 služi kao međuprodukt u proizvodnji sumporne kiseline.
U kojim tvarima sumpor pokazuje najveću valentnost?
Oksid SO3 ili S2O6 je bezbojna tekućina koja se stvrdne na temperaturama ispod 17°C. U spoju SO3 valencija kisika je II (–), a sumpora VI (+). Viši oksid se otapa u vodi i stvara jaku dvobazičnu sumpornu kiselinu. Zbog velike uloge u proizvodnim procesima, tvar je nazvana "kruhom kemijske industrije". Važna uloga u gospodarstvu i medicini pripada kiselim solima - sulfatima. Koriste se kalcijev hidrat (gips), natrij (Glauberova sol), magnezij (epsom sol ili gorka sol).
1, 2, 3, 4, 6 vanjskih elektrona mogu sudjelovati u stvaranju različitih vrsta kemijskih veza. Navedimo moguće valencije sumpora, s obzirom da postoje rijetki i nestabilni spojevi: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Element dobiva drugu pozitivnu valenciju uSO monoksid. Najčešće vrijednosti II (–), IV (+), VI (+) pokazuje sumpor kao dio skupine tvari od industrijskog, poljoprivrednog i medicinskog značaja. Njegovi spojevi se koriste u proizvodnji vatrometa.
Zahvaćanje ispušnih plinova ostaje veliki problem, uključujući sumporove okside IV (+), VI (+) i sumporovodik, koji su štetni za ljude i okoliš. Stvorene su tehnologije za preradu ovog plinovitog otpada i dobivanje sumporne kiseline i sulfata iz njih. U tu svrhu grade se kemijska poduzeća uz metalurške pogone ili na istom prostoru. Kao rezultat toga, smanjen je volumen zagađenja, manje je "kiše sumporne kiseline".
