Перекись водорода

Кроме воды, кислород с водородом образует еще одно соединение – перекись водорода Н₂О₂. Его часто называют также пексид водорода.

Молекулы Н₂О₂ сильно полярны, между ними образуются прочные водородные связи. Поэтому при обычных условиях перекись водорода – это бледно-голубая, сиропообразная жидкость (ρ = 1,44 г/см³) с довольно высокой температурой кипения (≈ 150^оС). С водой смешивается в любых соотношениях. Чаще всего используются 3- и 30%-ые растворы Н₂О₂ (последний называется пергидролем).

Перекись водорода является неустойчивым соединением и разлагается с выделением кислорода:

2 Н₂О₂ = 2 Н₂О + О₂↑

Этот процесс ускоряется при освещении и нагревании (поэтому Н₂О₂ хранят в темной посуде и прохладных помещениях), а также в присутствии катализаторов (MgO₂, угля, оксидов и солей d-элементов).

В водном растворе Н₂О₂ является очень слабой двухосновной кислотой.

Н₂О₂ ↔ Н⁺ + НО₂^– K_дисс. = 2,24 · 10^–12

В промышленности перекись водорода получают электролизом раствора H₂SO₄.

В лаборатории ее можно получить действием на пероксиды металлов разбавленной H₂SO₄.

BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + Н₂О₂

Кислород в Н₂О₂ проявляет промежуточную степень окисления –1. Поэтому в ОВР перекись водорода проявляет окислительно-восстановительную двойственность.

2KI + Н₂О₂^–1 + H₂SO₄ = I₂↓ + K₂SO₄ + 2H₂O^–2

окислитель

2KMnO₄ + 5Н₂О₂^–1 + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5O₂⁰↑ + K₂SO₄ + 8Н₂О

восстановитель

Окислительные свойства Н₂О₂ выражены сильнее, чем восстановительные.

С Е Р А

Нахождение в природе

Сера – это неметалл. По распространенности в природе занимает 15 место среди всех элементов. Массовая доля ее в земной коре составляет 0,048% (мольная доля ≈ 0,03%). Сера существует в виде четырех устойчивых изотопов , , и , массовые доли которых равны, соответственно: 95,018%, 0,75%, 4,215% и 0,017%.

На Земле сера встречается как в свободном виде (образуя месторождения самородной серы), так и в связанном виде, входя в состав сульфидных и сульфатных минералов. Из сульфидных минералов наиболее распространены цинковая обманка ZnS, киноварь HgS, галенит или свинцовый блеск PbS, медный блеск Cu₂S, железный колчедан или пирит FeS₂, халькопирит CuFeS₂. Наиболее известными сульфатными минералами являются глауберова соль или мирабилит Na₂SO₄ ∙ 10H₂O, гипс CaSO₄ ∙ 2H₂O, горькая или английская соль MgSO₄ ∙ 7H₂O. В виде растворимых сульфатов сера присутствует в морской воде, в небольшом количестве она содержится в белках живых организмов и растений.

Физические свойства серы

Простое вещество сера при обычных условиях находится в твердом агрегатном состоянии и имеет желтую или желто-коричневую окраску. Существует несколько аллотропных модификаций серы, среди которых выделяют 3 наиболее устойчивые: две кристаллические и одну аморфную.

Кристаллические аллотропные модификации называются иначе ромбическая или α-сера и моноклинная или β-сера. Они образованы циклическими молекулами S₈, имеющими форму короны (рис. 5). При этом ромбическая и моноклинная сера отличаются формой кристаллов за счет разной упаковки молекул (рис. 5). К тому же в ромбической сере молекулы расположены более плотно по отношению друг к другу.

Рис. 5. Строение молекулы S₈ и форма кристаллов ромбической (α-S) и моноклинной (β-S) серы

Ромбическая сера является наиболее устойчивой при обычных условиях аллотропной модификацией. В нее самопроизвольно через некоторое время превращаются все другие модификации серы.

При температуре выше 96^оС более устойчивой становится моноклинная сера.

Если серу расплавить, нагреть до температуры свыше 200^оС, а затем быстро охладить, то образуется мягкая резиноподобная коричневая масса, которая называется иначе пластической серой.

В расплаве кольцевые молекулы серы разрушаются, превращаясь в линейные, которые затем соединяются между собой в длинные цепи S_n, состоящие из множества атомов серы (от нескольких тысяч до миллиона, в зависимости от температуры расплава):

Пластическая сера уже через несколько часов после охлаждения становиться хрупкой и постепенно превращается в ромбическую.

При нагревании свыше 445^оС расплав серы закипает. При этом происходят многочисленные разрывы связей в полимерных цепях и в зависимости от температуры в парах серы наблюдаются молекулы S₈, S₆, S₄ и S₂. При температуре выше 1500^оС молекулы S₂ диссоциируют на атомы.

При обычных условиях сера практически не растворяется в H₂O и не смачивается ею. Несколько лучше она растворяется в неполярных растворителях, бензине и особенно хорошо в сероуглероде СS₂.

Сера плохо проводит электрический ток и теплоту.

Все аллотропные модификации серы при записи уравнений химических реакций для упрощения обозначаются буквой S.