Wybrane niemetale
Wodór
glowce IVA: w giel i krzem
Azotowce VA: azot i fosfor
Tlenowce VIA: tlen i siarka
Fluorowce VIIA
1
Tlenowce
1. Grupa VIA (16)  g ównie b nas interesowa O i S.
2. Konfiguracja elektronowa pow oki walencyjnej: s2p4 .
3. Elektroujemno ci Paulinga:
O 3,4, S 2,6, Se 2,6,Te 2.1, Po 2,0
4. O i S  typowe niemetale
Se i Te  pó metale
Po  metal
5. Bogactwo form alotropowych - tendencja do katenacji (tworzenia cuchów
wieloatomowych) w stanie pierwiastkowym: tlen O2 i ozon O3; siarka cykliczna S8 i
cuchowa oraz S2 w stanie pary; Se i Te maj odmiany alotropowe niemetaliczne zarówno
pier cieniowe, jak i cuchowe; Se szary, zwany ze wzgl du na wygl d selenem
metalicznym wykazuje fotoprzewodnictwo (zastosowanie w fotokomórkach).
2
Tlenowce
6. Tlen i siarka tworz wi zania jonowe z typowymi metalami (tlenki i siarczki) oraz
kowalencyjne (kowalencyjne spolaryzowane) z niemetalami. Hybrydyzacje tlenu: sp3 (woda,
alkohole, grupa hydroksylowa), sp2 (CO2, grupa karbonylowa), sp (CO); tlen nie ma orbitali d,
wi c hybrydyzacja z ich udzia em nie wyst puje. Hybrydyzacje S: sp3 (siarkowodór,
merkaptany, grupa tiolowa), sp2 (CS2, SO3, grupa tiokarbonylowa), sp3d2 (SF6).
7. Jony O2- (tlenki  jonowa sie krystaliczna) i S2- (siarczki  jonowa sie krystaliczna i
roztwory).
8. G ówne stopnie utlenienia: O  II; S  II, +IV, +VI
9. W ciwo ci utleniaj ce:
Tlen molekularny ma silne w ciwo ci utleniaj ce, utlenianie jest silnie egzotermiczne
spalanie; siarka mniej reaktywna, ale wiele metali ogrzewanych w parach siarki spala si
podobnie jak w tlenie.
10. Aktywno w stanie pierwiastkowym: O i S s aktywnymi niemetalami. Tlen ze wzgl du na
znaczn elektroujemno i ma y rozmiar atomu oraz brak orbitali d odbiega w ciwo ciami
od reszty pierwiastków tej grupy.
3
O
Tlen
I. Wyst powanie  w zwi zkach i w stanie wolnym.
Najbardziej rozpowszechniony pierwiastek w zewn trznych warstwach Ziemi:
46 % mas. skorupy ziemskiej (krzemiany, glinokrzemiany i krzemionka SiO2)
89 % mas. hydrosfery (woda)
23 % mas. atmosfery (O2) [76 % N2 i 1 % Ar] 21 % obj. atmosfery (O2) [78 % N2 i 1 % Ar]
63 % mas. organizmu cz owieka, niezb dny do oddychania ludzi i zwierz t, powstaje w procesie
fotosyntezy (obj to wydzielanego O2 jest w przybli eniu równa obj to ci asymilowanego CO2)
Razem (atmosfera, hydrosfera, biosfera i skorupa ziemska): 45 % masy.
Wolny tlen wyst puje w dwóch odmianach alotropowych: O2 i O3 (ozon).
Ozon powstaje podczas wy adowa atmosferycznych oraz pod wp ywem promieniowania UV.
Zbiera si w górnych warstwach atmosfery i poch ania promieniowanie UV, wobec czego chroni
ycie organiczne na Ziemi od szkodliwych skutków tego promieniowania.
4
O
Tlen
II. Otrzymywanie
Tlen O2
1. Laboratoryjne
rozk ad termiczny chloranu (V) potasu KClO3 w obecno ci MnO2:
MnO2
2KClO3 2KCl + 3O2
w reakcji KMnO4 z wod utlenion w rodowisku kwa nym:
VII II
2 MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O

-I 0
5 H2O2 2H+ + O2 + 2e-

2MnO4- + 5H2O2+ 6H+ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O
2. Przemys owe
destylacja frakcyjna skroplonego powietrza
elektroliza wody zakwaszonej H2SO4 lub zalkalizowanej NaOH.
Ciek y tlen
Ozon O3
Otrzymywanie z tlenu (wy adowania elektryczne  ozonizator, dzia anie UV lub wysokiej
energia


temperatury  optymalnie ok. 1800 K): O2 O + O O + O2 O3
a nast pnie destylacja skroplonej mieszaniny z tlenem.
5
O
Tlen
K. Olszewski
Z. F. Wróblewski
1846 - 1915
1845 - 1888
Pierwsze stwo pe nego skroplenia powietrza i jego sk adników przypad o w 1883 roku Zygmuntowi
Florentemu Wróblewskiemu i Karolowi Olszewskiemu, profesorom Uniwersytetu Jagiello skiego w
Krakowie. Do przech odzenia spr onego powietrza u yli etylen wrz cy pod obni onym ci nieniem. W ten
sposób uzyskali skroplone powietrze (79 K), a nast pnie tlen (90 K) i azot (77 K). By o to pierwsze pe ne
skroplenie gazów nale cych do grupy gazów trwa ych. Pe ne, gdy Polacy nie zaobserwowali jedynie
ulotnej mg y, a uzyskali ciecze kriogeniczne w du ych ilo ciach pozwalaj cych na okre lenie ich
podstawowych sta ych fizycznych, obserwacj menisku itd. Jak g osi znana w krakowskim rodowisku
naukowym anegdota, na widok niebieskawej cieczy, jaka pojawi a si w naczyniu  a by to skroplony tlen 
Olszewski i Wróblewski rzucili si sobie w ramiona i odta czyli walca. Wróblewski zgin tragicznie 5 lat
pó niej. W 1894 r. Olszewski skropli argon.
6
O
Tlen
III. W ciwo ci fizyczne
Tlen O2
Gaz bezbarwny, bez zapachu i smaku, nieco ci szy od powietrza; s abo rozpuszczalny w H2O
t.j. 3 % obj. w 298 K, ale to wystarcza do utrzymania ycia w zbiornikach wodnych.
t.t. = 54 K t.w. = 90 K
Ozon O3
Gaz barwy niebieskiej, charakterystyczny zapach, ok. 1,5 raza ci szy od O2 i prawie 10 razy
lepiej od niego rozpuszczalny w H2O, niszczy drobnoustroje a w wi kszych st eniach jest
truj cy. t.t. = 80 K t.w. = 162 K
IV. W ciwo ci chemiczne w stanie pierwiastkowym
1. Budowa elektronowa O2 i O3, paramagnetyzm O2 i tlen singletowy zosta y ju omówione.
2. W ciwo ci utleniaj ce O2
Tlen jest silnie elektroujemny a O2 jako gaz ma u atwiony kontakt z innymi reagentami.
Utlenianie tlenem O2 jest wi c silnie egzotermiczne (spalanie), chocia wymaga odpowiedniej
temperatury zap onu (inicjacja, np. grafit 970 K, diament 1070 K, siarka 520 K, wodór 720 K).
Gwa towne utlenianie, któremu towarzysz efekty wietlne i cieplne w postaci p omienia, nosi
nazw spalania. Spalanie ma mechanizm rodnikowy, np. dla wodoru:
7
O
Tlen
H2 cianka Hads + H inicjacja
naczynia

H + O2 OH + O
O + H2 OH + H propagacja
OH + H2 H2O + H
Rekombinacja rodników terminacja
W reakcji tej bior udzia dwa bardzo silne utleniacze, tlen atomowy i rodnik wodorotlenowy
OH oraz bardzo silny reduktor w postaci wodoru atomowego
(hierarchia utleniaczy: F2 > OF2 > O > OH > O3).
Energia wi zania O-O jest du a (ok. 500 kJ/mol), wi c do zapocz tkowania wi kszo ci
reakcji wymagana jest podwy szona temperatura lub katalizator. W temperaturze pokojowej
O2 czy si z bia ym fosforem i metalami alkalicznymi, w temperaturze podwy szonej ze
wszystkimi niemal pierwiastkami i ogromn liczb zwi zków chemicznych.
8
O
Tlen
3. W ciwo ci utleniaj ce O3
Ozon atwo dysocjuje z utworzeniem reaktywnego tlenu atomowego:
O3 O2 + O

Bardzo silny utleniacz. Na przyk ad, utlenia w temperaturze pokojowej PbS do PbSO4 (zmiana barwy z
czarnej na bia ): PbS + 4O PbSO4
a H2S do H2SO4: H2S + 4O H2SO4
W roztworze wodnym O3 jest silniejszym utleniaczem ni O2:
0 -II
O3 + 2H+ + 2e- O2 + H2O E0 = 2,07 V

0 -II
O2 + 4H+ + 4e- 2 H2O E0 = 1,23 V

Ozon wykrywa si papierkiem jodkowym, nasyconym KI i skrobi :
1 O3 + 2H+ + 2e- O2 + H2O

1 2I- I2 + 2e-

O3 + 2I- + 2H+ I2 + O2 + H2O
Reakcja ta zachodzi w rodowisku oboj tnym, wi c po obu stronach reakcji sumarycznej dodajemy 2OH-:
O3 + 2I- + H2O I2 + O2 + 2OH-
Obecno ozonu poznajemy po fioletowej barwie addycyjnego zwi zku jodu ze skrobi .
9
O
Tlen
V. Zwi zki tlenu (tlenki by y ogólnie omówione wcze niej) Porównanie D2O / H2O
1. Woda
D2O tworzy silniejsze mi dzymo-
lekularne wi zania wodorowe ni H2O.
Wcze niej omówione tematy:
Budowa elektronowa i geometryczna cz steczki.
ciwo D2O H2O
ciwo ci kwasowo-zasadowe.
t.t. (°C) 3,82 0,0
Woda jako najwa niejszy rozpuszczalnik w przyrodzie.
t.w. (°C) 101,4 100,0
Pozosta e sprawy do rozwa enia:
Woda krystalizacyjna i konstytucyjna w cia ach sta ych:
d (20°C, g/ml) 1,1056 0,9982
Woda krystalizacyjna:
temp. maks. d (°C) 11,6 4,0
CuSO4 " 5H2O 5" hydrat siarczanu (VI) miedzi
lepko (20°C, mPa" s) 1,25 1,005
Woda konstytucyjna odszczepia si podczas ogrzewania,
np. w reakcji: KH2PO4 KPO3 + H2O
ciep o par. (cal/mol) 10,864 10,515
Diwodorofosforan (V) potasu odszczepia tu wod przekszta caj c
(D) 1,87 1,85
si w metafosforan potasu, co mo na przedstawi schematycznie:
pD / pH ( 25°C) 7,41 7,00
O
OK
P
Ssaki gin po 1 tygodniu podawania
D2O, kiedy stopie zdeuterowania
O H OH
= H2O
wody ustrojowej osi ga 50 %.
10
O
Tlen
2. Nadtlenek wodoru
2.1. Otrzymywanie
Laboratoryjne z nadtlenku baru: BaO2 + H2SO4 BaSO4 + H2O2
Przemys owe:
Anodowe utlenianie st onego kwasu siarkowego (VI) do kwasu peroksodisiarkowego (VI)
2 HSO4- H2S2O8 + 2e-
a nast pnie hydrolityczny rozk ad
370K
H2S2O8 + 2H2O H2O2 + 2H2SO4
Metoda antrachinonowa (proces cykliczny):
O
OH
1
9
8
C2H5 + O2 C2H5
7
2
+ H2O2
6
3
5 10 4
+ H2
regeneracja
OH
na Pd
2-etylo-9,10-antracenodiol 2-etyloantrachinon
O
Proces prowadzi si przepuszczaj c powietrze przez roztwór antracenodiolu w odpowiednim rozpuszczalniku
organicznym.
11
O
Tlen
2.2. W ciwo ci fizyczne
Czysty H2O2 jest g st (d = 1,4 g/ml), lepk , polarn ( = 2,26 D), niebieskaw ciecz :
O
t.t. = 272 K (-1 C) t.w. = 423 K (150 OC)
Temperatur wrzenia pod normalnym ci nieniem wyznaczono przez ekstrapolacj , gdy pod normalnym
ci nieniem rozk ada si wybuchowo; daje si destylowa bez rozk adu tylko pod obni onym ci nieniem.
Rozpuszczalny w wodzie w ka dym stosunku. Roztwory o st eniu powy ej 60 % s wybuchowe. W
handlu wyst puje jako 30 % perhydrol i 3 % woda utleniona.
2.3. Budowa cz steczki
Stopie utlenienia tlenu  I.
Mostek nadtlenkowy.
Geometria.
Gaz Cia o sta e
2.4. W ciwo ci chemiczne
Zwi zek nietrwa y atwo si rozk ada w temperaturze pokojowej na wod i tlen (tlen atomowy w pierwszym
etapie reakcji !): 2H2O2 2H2O + O2
Rozk ad przyspiesza podwy szenie temperatury, lady jonów metali ci kich i litowców oraz katalityczne
dzia anie powierzchni. Ze wzgl du na generowanie tlenu stosowany jako rodek odka aj cy i wybielaj cy.
12
O
Tlen
W roztworze wodnym H2O2 jest s abym kwasem:
o

H2O2 + H2O H3O+ + HO2- pKa = 11,65 (20 C)

Sole nadtlenku wodoru s nadtlenkami zawieraj cymi anion O22-, np. Na2O2.
Wobec reduktorów zachowuje si jak silny utleniacz:
-I -II
1 H2O2 + 2H+ + 2e- 2H2O Eo = 1,78 V

1 2I- I2 + 2e- Eo = -0,54 V

H2O2 + 2I- + 2H+ I2 + 2H2O
W stosunku do silnych utleniaczy dzia a redukuj co:
2 MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O Eo = 1,51 V

-I 0
5 H2O2 2H+ + O2 + 2e- Eo = -0,68 V

2MnO4- + 5H2O2+ 6H+ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O
Ta reakcja ju by a omawiana (otrzymywanie tlenu).
Powy sze reakcje zachodz w rodowisku kwa nym. W rodowisku zasadowym nadtlenek wodoru jest
abszym utleniaczem i s abszym reduktorem.
13
S
Siarka
I. Wyst powanie
Siarka wyst puje na Ziemi w stanie wolnym i w minera ach,
ównie siarczkach (np. piryt FeS2) i siarczanach (np. gips
CaSO4" 2H2O). Zawarto w zewn trznych warstwach Ziemi
wynosi 0,04 % mas. (na 15 miejscu w ród pierwiastków).
II. Otrzymywanie
Dla siarki rodzimej metoda odkrywkowa i Frascha.
III. W ciwo ci fizyczne
Szereg odmian alotropowych:
cyklo-oktasiarka rozpuszczalna w CS2
katena-polisiarka nierozpuszczalna w CS2
IV. ciwo ci chemiczne w stanie pierwiastkowym
Siarka jest mniej reaktywna od tlenu, spala si w nim do SO2, w
temperaturze pokojowej reaguje z metalami alkalicznymi i
niektórymi szlachetnymi (Hg, Ag). Wiele metali ogrzewanych w
parach siarki spala si podobnie jak w atmosferze tlenu.
14
S
rombowa S
Alotropia siarki
rombowa S
o
119 C
o
96 C
jednosko na S
o
119 C / topnienie
jednosko na S
ciecz S  kolor jasno-
ty do pomara czowego
o
160 C
o
160 C
ciecz S  lepka,
czerwonobrunatna,
o
maks. lepko ci 187 C
gwa towne
o
445 C / wrzenie
sch odzenie 
brunatna siarka
pomara czowo- te pary;
plastyczna,
pocz tkowo S8 i S6; w
ównie
miar wzrostu temp.
o
ro nie zawarto S2 200 C
cuchowa S
o
> 600 C
S2 - niebieski
niezbyt
paramagnetyczny gaz
gwa towna
o
o 445 C
kondensacja
> 2200 C
daje ty kwiat
S  siarka atomowa w
siarczany
stanie gazowym
15
S
Siarka
V. Zwi zki siarki
1. Siarkowodór (sulfan, monosulfan) H2S i siarczki
Otrzymywanie H2S: FeS + 2HCl FeCl2 + H2S
ciwo ci fizyczne H2S: bezbarwny gaz o przykrym zapachu zgni ych jaj, toksyczny (mniej wi cej tak jak
HCN !), dobrze rozpuszczalny w wodzie (2,6 l na 1 l wody  g ównie rozpuszczanie fizyczne + reakcja z
o o
H2O). t.t. = 187 K (-86 C) t.w. = 213 K (-60 C)
ciwo ci chemiczne H2S i siarczków
Budowa cz steczki H2S: stopie utlenienia siarki  II, hybrydyzacja siarki sp3,
S

budowa k towa ( 92o).
H H
H2S jest w roztworze wodnym s abym kwasem dwuprotonowym:

H2S + H2O H3O+ + HS- pKa1 = 7 HS- + H2O H3O+ + S2- pKa2 = 18

Siarczki litowców s dobrze rozpuszczalne w wodzie, hydrolizuj zgodnie z reakcj :


Na2S + H2O NaHS + NaOH, co w zapisie jonowym daje reakcj analogiczn do hydrolizy O2-:



S2- + H2O HS- + OH-

Siarczki berylowców s s abo rozpuszczalne a siarczki metali ci kich  trudno rozpuszczalne w
W roztworach o pH>8, potencja uk adu I2/2IÅ»
wodzie (zastosowanie w analizie chemicznej).
(E0=+0,54 V) maleje na skutek reakcji:
Siarkowodór oraz siarczki s reduktorami:
I2 + 2 OHÅ» IOÅ» + IÅ» + H2O
-II 0 -I 0
3 IOÅ» IO3Å» + 2 IÅ»
Reakcja w fazie gazowej: H2S + Cl2 2HCl + S
-II 0 -I 0
Jodometryczne oznaczanie siarkowodoru w kwa nym roztworze: H2S + I2 2H+ + 2I- + S
(miareczkowanie odwrotne)
16
S
Siarka
2. Wielosiarczki (polisulfany)
Rozpuszczanie siarki w roztworach siarczków metali alkalicznych daje ciecz, zawieraj jony Sn2-:


S2- + (n-1) S Sn2-

która wlana do rozcie czonego kwasu solnego daje oleist ciecz o zapachu podobnym do siarkowodoru 
polisulfan H2Sn, gdzie n = 4  8. Polisulfan ma budow cuchow :
S S S
H S S H
W rodowisku alkalicznym rozk ada si na S (mleko siarkowe = siarka koloidalna) i H2S.
3. Dwutlenek siarki i kwas siarkowy (IV)
3.1. Otrzymywanie SO2
Laboratoryjne
1 SO42- +4H+ + 2e- SO2 + 2H2O
NaHSO3 + H2SO4 SO2 + H2O + NaHSO4 1 Cu Cu2+ + 2e-
Utlenianie Cu gor cym st onym H2SO4:
Cu + SO42- + 4H+ SO2 + Cu2+ + 2H2O
Przemys owe
Spalanie S w O2: S + O2 SO2
Pra enie pirytu w powietrzu: 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
17
S
Siarka
3.2. W ciwo ci fizyczne SO2
o
Gaz o charakterystycznym ostrym zapachu, daje si atwo skropli (t.w. = 263 K, t.j.  10 C).
3.3. W ciwo ci chemiczne SO2 i kwasu siarkowego (IV)
Stopie utlenienia siarki +IV. Struktura elektronowa i geometryczna SO2 analogiczna do O3.
Ciek y SO2 jest dobrym rozpuszczalnikiem dla wielu substancji nieorganicznych.
Jest bezwodnikiem kwasowym, z wod tworzy s aby, dwuprotonowy kwas siarkowy (IV)

SO2 + H2O H2SO3

niemo liwy do wydzielenia w stanie wolnym (pKa1 = 1,9 ; pKa2 = 7,2).
Kwas siarkowy (IV) tworzy dwa szeregi soli, wodorosiarczany (IV), zawieraj ce jony HSO3- i siarczany (IV),
zawieraj ce jony SO32-. Wszystkie wodorosiarczany (IV) s rozpuszczalne w wodzie. Siarczany (IV), z
wyj tkiem soli litowców i amonowego, s trudno rozpuszczalne.
Kwas siarkowy (IV) i jego sole s reduktorami:
I IV VI 0
ogrzewanie
Ag2SO3 + H2O H2SO4 + 2Ag
(bia y osad Ag2SO3 czernieje, gdy wydziela si metalicze srebro).
18
Siarka
S
4. Tiosiarczany i kwas tiosiarkowy
4.1. Otrzymywanie
Tiosiarczany
0
IV VI i -II2-
ogrzewanie
Gotowanie roztworów siarczanów (IV) z siark : SO32- + S S2O3
32
Utlenienie dwusiarczków: Na2S2 + O2 Na2S2O3
23
o
Kwas tiosiarkowy - bezbarwna, oleista ciecz, b. nietrwa y > 0 C
Kwas tiosiarkowy mo na otrzyma przez dzia anie chlorowodoru na Na2S2O3 w roztworze eteru
o
dietylowego w temperaturze -78 C: Na2S2O3 + 2HCl H2S2O3 + 2NaCl
4.2. W ciwo ci chemiczne
Dwa atomy S w strukturze na ró nych stopniach utlenienia: +VI i  II.
o
Kwas tiosiarkowy jest nietrwa y, rozk ada si powy ej 0 C: H2S2O3 H2S + SO3
mocny kwas
a tiosiarczany
a tiosiarczyny rozk adaj si pod wp ywem mocnych kwasów: S2O32- + 2H+ S + SO2 + H2O
Zastosowanie roztworu tiosiarczanu sodu w technice fotograficznej jako utrwalacza (rozpuszcza
nieroz ony fotochemicznie AgBr): Ag+ + 2 S2O32- [Ag(S2O3)2]3-
ciwo ci redukcyjne tiosiarczanów:
0 -I
4 Cl2 + 2e- 2 Cl-

VI i -II VI

1 S2O32- + 5H2O 2SO42- + 10H+ + 8e-

S2O32- + 4 Cl2 + 5H2O 2SO42- + 8Cl- + 10H+
Miareczkowanie jodu / otrzymywanie tetrationianów: 2S2O32- + I2 2I- + S4O62-
19
S
Siarka
5. Trójtlenek siarki i kwas siarkowy (VI)
5.1. Otrzymywanie SO2
SO3
Laboratoryjne
Odwodnienie H2SO4 za pomoc P2O5 do SO3 z utworzeniem kwasu metafosforowego (V):
H2SO4 + P2O5 2HPO3 + SO3
ogrzewanie
Ogrzewanie disiarczanu (VI) potasu: K2S2O7 K2SO4 + SO3
650-850 K
1


Przemys owe: SO2 + O2 V2O5 SO3
2
5.2. W ciwo ci fizyczne SO23
SO
Bezbarwna, oleista ciecz, bez zapachu. Krzepnie daj c bia e cia o sta e o wygl dzie lodu.
o o
t.t. = 292 K (19 C) t.w. = 321 K (48 C)
5.3. W ciwo ci chemiczne SO2
SO3
Jest bezwodnikiem kwasowym, reaguje gwa townie z wod daj c silny kwas dwuprotonowy
mocny kwas dwuprotonowy
 kwas siarkowy (VI): SO3 + H2O H2SO4
Kwas siarkowy (VI)  jeden z najwa niejszych zwi zków nieorganicznych przemys u chemicznego.
5.4. Etapy produkcji H2SO4 (metoda komorowa  najbardziej popularna):
Utlenianie SO2 (z pra enia pirytu lub blendy cynkowej w powietrzu) do SO3 (patrz wy ej).
SO3 + H2SO4 H2S2O7 oleum / kwas disiarkowy (VI)
Reakcja bezpo rednia z wod jest do celów przemys owych za powolna.
Reakcja bezpo rednia SO3 z wod jest do celów przemys owych za powolna.
H2S2O7 + H2O 2 H2SO4
20
S
Siarka
H2SO4 +
5.5. W ciwo ci fizyczne H2SO4
cukier
Czysty H2SO4 jest bezbarwn , oleist ciecz , bez zapachu. W
sprzeda y jest st ony 98% azeotrop. H2SO4 jest bardzo
higroskopijny (dzia anie odwadniaj ce i susz ce). Przy
rozcie czaniu wod wytwarza si bardzo du o ciep a, wi c trzeba
uwa na rozpryskiwanie si kwasu.
Najbezpieczniej jest, mieszaj c, ostro nie wlewa kwas do wody.
21
S
Siarka
5.6. W ciwo ci chemiczne H2SO4
Silny kwas dwuprotonowy:


H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4- Dla rednich st praktycznie ca kowicie.


HSO4- + H2O H3O+ + SO42- Zaledwie kilka %, pKa2 = 2.

Roztwarza z wydzieleniem wodoru metale o ujemnym potencjale standardowym, tworz c siarczany.
St ony kwas, zw aszcza na gor co, jest silnym utleniaczem:
VI 0 IV
II
2H2SO4 + Hg HgSO4 + SO2 + 2H2O
IV IV
VI 0
2H2SO4 + C CO2 + 2SO2 + 2H2O
VI 0 IV
2H2SO4 + S 3SO2 + 2H2O
Rozcie czony nie ma w ciwo ci utleniaj cych.
Tworzy siarczany (VI), z których wi kszo jest rozpuszczalna w wodzie (oprócz siarczanów Pb, Ba i Sr)
oraz wodorosiarczany (VI). Wodorosiarczany (VI) rozk adaj si podczas ogrzewania:
ogrzewanie
2KHSO4 K2S2O7 + H2O
ogrzewanie
K2S2O7 K2SO4 + SO3
22
S
Siarka
6. Kwasy peroksosiarkowe
Kwas peroksodisiarkowy (VI) otrzymuje si przez elektrolityczne utlenianie 50 % H2SO4 na anodzie
platynowej pr dem o du ej g sto ci:
2HSO4- H2S2O8 + 2e-
H2S2O8 jest bezbarwnym cia em sta ym, trwa ym w suchej atmosferze. Jest silnym utleniaczem. W wodzie
ulega hydrolizie na kwas peroksomonosiarkowy (VI), czyli kwas Caro:
H2S2O8 + H2O H2SO5 + H2SO4
Kwas Caro H2SO5 jest bia ym cia em sta ym, silnie higroskopijnym, hydrolizuje dalej:
H2SO5 + H2O H2SO4 + H2O2
7. Struktury kwasów siarki
8. Chlorek tionylu SOCl2 i sulfurylu SO2Cl2
bezbarwnymi, ruchliwymi cieczami o przenikliwym zapachu. Hybrydyzacja siarki sp3. Otrzymywanie:
PCl5 + SO2 POCl3 + SOCl2 SO2 + Cl2 SO2Cl2
Stosuje si je w chemii organicznej do wprowadzania grupy tionylowej i sulfurylowej:
O O
S S
S O S O
grupa tionylowa grupa sulfurylowa
O
O
23
S
Kwasy tlenowe siarki
(podsumowanie)
O
IV
HO OH
siarkowy(IV) H2SO3 peroksomonosiarkowy(VI) H2SO5 VI -I -I
S
HO S O OH
(siarkawy) (nadtlenosiarkowy, Caro)
O
O
O O O
siarkowy(VI) H2SO4 peroksodisiarkowy(VI) H2S2O8 VI -I -I
HO SVI OH HO S O O S OH
(siarkowy) (nadtlenodwusiarkowy)
O O O
O O O
tiosiarkowy H2S2O3 ditionowy(V) H2S2O6
V
HO S OH HO S SV OH
VI
(S: VI i -II) (podsiarkowy)
S -II
O O
H2Sn+2O6
O O O O
disiarkowy(VI) H2S2O7 VI tetrationowy H2S4O6
V
HO S O S OH HO S S S S OH
n
(pirosiarkowy) (czterotionowy) 0 0
O O O O
24