Сульфур утворює два кислотні оксиди: оксид сульфуpy(IV) SO2 і оксид сульфуру(VІ) SO3. Різний кількісний склад молекул (і різна їхня будова) зумовлюють відмінні властивості цих речовин.
Оксид сульфуру(ІV) SO2 (діокевд сульфуру, сірчистий газ)—це безбарвний важкий газ (у 2,2 раза важчий за повітря), з різким запахом, що викликає кашель. Негорючий. Дуже легко розчиняється у воді (віл води при 20 °С розчиняється 43 л SO2). Поряд з «фізичним» розчиненням
одночасно відбувається хімічна взаємодія — приєднання молекул води (гідратація) до молекул оксиду сульфуру(IV) S02, внаслідок чого утворюється сульфітна кислота. Водний розчин S02 називається сульфітною кислотою,спрощена формула якої H2S04.
Сульфітна кислота H2S02 —дуже нетривка сполука. Існує тільки у водних розчинах. За спроб виділити її розкладається на оксид сульфуру(IV) і воду. Легко поглинає з повітря кисень і повільно окиснюється у сульфатну кислоту:
2H2S02 + 02 = 2H2S04
Сульфітна кислота H2S02 двохосновна. Належить до кислот середньої сили. У водному розчині дисоціює ступінчасто, в основному за першим ступенем:
За другим ступенем дисоціація відбувається незначною мірою.
Як двохосновна сульфітна кислота H2S03 може утворювати два ряди солей: а) середні солі—сульфіти і б) кислі солі — гідрогенсульфіти (продукти неповного заміщення Гідрогену кислоти на метал).
Якщо в розчин їдкого натру NaOH пропускати сірчистий газ S02, то залежно від співвідношення речовин, що реагують, утвориться або середня, або кисла сіль:
Це слід брати до уваги під час виконання дослідів та розв'язування задач.
Усі сульфіти — нерозчинні солі, за винятком сульфітів лужних металів і амонію.
Добування. Оксид сульфуру(IV) добувають спалюванням сірки, а також як побічний продукт випалювання сульфідних руд кольорових металів, наприклад:
У лабораторних умовах оксид сульфуру(IV) добувають дією кислот на сульфіти. При цьому замість нетривкої сульфітної кислоти виділяється оксид сульфуру(ІV):
Застосування. Найважливіша галузь застосування оксиду сульфуру(ІV) S02 — це виробництво сульфатної кислоти H2S04. Його використовують також у виробництві сульфітів і гідрогенсульфітів. Сірчистий газ S02 здатний знищувати мікроорганізми і шкідників сільськогосподарських культур, тому його використовують для обкурювання овочесховищ і з метою перевезення ягід і фруктів. Сірчистий газ знебарвлює багато природних фарб, тому з його допомогою вибілюють солому, шовк, вовну та інші матеріали. Застосовують його також для консервування фруктів і ягід та як дезінфі-куючий засіб (для знищення плісені у підвалах, льохах, винних бочках, бродильних чанах).
Фізіологічна дія. Оксид сульфуру(IV) S02 токсичний. Невелика концентрація його у повітрі викликає подразнення слизових оболонок дихальних органів і очей. Тривала дія навіть малих концентрацій оксиду сульфуру(ІV) призводить до виникнення у людини бронхіту, гастриту та інших хвороб, у тому числі, можливо, й раку легенів. Оксид сульфу-py(IV) S02 вважається найнебезпечнішим для здоров'я людини, оскільки викликає загальне ослаблення організму і у поєднанні з іншими забрудниками довкілля спричинює скорочення середньої тривалості життя.
Вплив на навколишнє середовище. Діоксид сульфуру S02 один з основних забрудників повітря, він отруює навколишнє середовище.
Звідки ж береться діоксид сульфуру S02 у повітрі?
Природним джерелом S02 є окиснення сірководню H2S атмосферним киснем й озоном:
2H2S + 3O2 = 2S02 + 2Н20 H2S + о3 = SO2 + Н20
Основними антропогенними джерелами діоксиду сульфуру S02 є спалювання палива, виплавляння металів (димові гази), робота автомобільного транспорту (вихлопні гази).
Діоксид сульфуру S02, потрапляючи у повітря, викликає утворення «кислотних дощів», шкідливих для усього живого.
Як же утворюються «кислотні дощі»?
В атмосфері діоксид сульфуру S02 під впливом незначних кількостей розпорошених металів та їхніх солей (в основному Fe і Мn) окиснюється до триоксиду сульфуру S03 :
2S02 + O2 =2S03,
який взаємодіє з краплинами вологи, утворюючи сторонню для повітря речовину—сульфатну кислоту:
SO3 + H2O = H2S04
Аналогічним чином роблять свій «внесок» у появу «кислотних дощів» й оксиди нітрогену:
2NO + 02 = 2N02 2N02 + Н20 = HN03 + HN02
Кислотні опади (дощ, град, сніг тощо) негативно впливають на водні екосистеми, на ріст дерев та сільськогосподарських культур. Вплив кислотних опадів на живі організми, у тому числі на людину, ще недостатньо вивчений. Проте відомо, що в умовах забруднення атмосфери (димовими газами, що утворюються у процесі спалювання палива, або відхідними газами переробки сульфуровмісної сировини чи викидами металургійних підприємств) не слід ходити під дощем з непокритою головою (це може стати причиною випадання волосся).
Оксид сульфуру(VІ) S03 (триоксид сульфуру)—безбарвна рідина, яка за температури, нижчої від 17 °С, кристалізується, перетворюючись на довгі шовковисті кристали. Дуже летка речовина, сильний окисник. Токсичний, уражує слизові оболонки й дихальні шляхи, викликає тяжкі опіки шкіри, енергійно руйнує органічні сполуки. Зберігають його у запаяних скляних посудинах.
Оксид сульфуру(VІ) на повітрі димить, бурхливо взаємодіє з водою з виділенням великої кількості теплоти, утворюючи сульфатну кислоту:
S03 + Н20 = H2S04
Він може навіть вбирати вологу з повітря, утворюючи білий туман, що складається з найдрібніших краплинок сульфатної кислоти.
Оксвд сульфуру(VІ) розчиняється у концентрованій сульфатній кислоті H2S04, і цей розчин називається олеумом.
• Знаючи, що S03—типовий кислотний оксид, напишіть
рівняння реакцій, характерних для нього.
Добувають оксвд сульфуру(VІ) у результаті окиснення S02 киснем повітря (напишіть рівняння реакції).
За стандартних умов ця реакція відбувається дуже повільно. Значно швидше і легше вона відбувається за температури 450—600 °С і за наявності каталізатора оксиду ванадію (V) V205.
Застосовується оксвд сульфуру(VІ) S03 у виробництві сульфатної кислоти H2S04. У лабораторній практиці він використовується як водовбирний засіб.
Завдання для самоконтролю
20. Схарактеризуйте оксид сульфуру(ІV). З якою мстою він використовується? На яких властивостях ґруїггусться його використання?
21. Обчисліть густину за повітрям і масу 1 л сірчистого газу (н. у.). Зробіть висновок, чи можна збирати S02 у циліндр витісненням повітря. Чому?
22. Яка фізіологічна дія оксиду сульфуру(IV)?
23. Що вам відомо про сульфітну кислоту? Чому її розчин треба оберігати від доступу повітря?
24. Чому внаслідок пропускання S02 крізь вапняну воду вона так само стає каламутною, як і внаслідок пропускання вуглекислого газу? Напишіть відповідні рівняння реакцій.
25. Наведіть рівняння реакції добування сульфіту барію з розчинних солей.
26. Який об'єм діоксиду сульфуру (н. у.) можна добути внаслідок розкладання під час нагрівання сульфіту магнію масою 650 кг з масовою часткою домішок 20 %?
27. Чи вистачить 14 м кисню для окиснення 30 м діоксиду сульфуру за нормальних умов?
28*. Визначте об'ємні частки оксиду сульфуру(ІV) і кисшо в суміші (н. у.), якщо з 200 мл її після реакції утворилось 0,438 г оксиду сульфуру(VІ). Візьміть до уваги, що S02 прореагував повністю.
