Оксиди неметалічних елементів

Сьогодні на уроці ми розглянемо сполуки – оксиди неметалів. Серед них є сполуки без яких неможливе життя на цій планеті – вода, а також ті, які можуть знищити нашу планету, утворюючі кислотні дощі та спричиняють парниковий ефект.

Вивчення нового матеріалу.

      У всіх без винятку оксидах сполучені з оксисеном атоми неметалічних елементів (позначаємо неМе) мають позитивний ступінь окиснення. Залежно від валентності, а отже, і ступеня окиснення, один і той самий неметалічний елемент здатний утворювати оксиди різного кількісного складу. Кислотні властивості вищих оксидів неметалічних елементів у кожному періоді посилюються зліва направо. Існує ще одна закономірність: чим вища валентність неметалічного елемента в оксиді, тим більшою мірою виражені кислотні властивості в оксиду і відповідної кислоти.

Відеоуроки з теми:

Завдання для учнів. На підставі будови атомів Нітрогену й Фосфору, Сульфуру й Карбону зробіть припущення щодо того, оксиди з яким ступенем окиснення вони можуть утворювати.

Оксиди неметалічних елементів.

1. Назвіть ці оксиди за сучасною номенклатурою.

Майже всі оксиди неметалічних елементів складаються з молекул. У них ковалентні зв’язки між атомами є полярними, а самі молекули можуть бути полярними і неполярними.

3. Хімічні властивості оксидів неметалів

Солетворні оксиди неметалічних елементів належать до кислотних оксидів.

Кислотний характер оксидів неметалів.

Хімічні властивості у загальному вигляді можна описати  так:

Кислотний оксид  + вода  = кислота

Кислотний оксид + основа= сіль + вода

Кислотний оксид + основний оксид = сіль .

Метод «АЖУРНА ПИЛКА». Складіть порівняльну характеристику кислотних оксидів , дані запишіть у таблицю.

Сполуки Сульфуру (IV)

 Найбільше значення серед сполук Сульфуру зі ступенем окиснення +4 має сульфур(IV) оксид, або сірчистий газ SO₂, якому відповідає сульфітна кислота H₂SO₃.

M (SO₂) = 64; M (H₂SO₃) = 82.

   У цих сполуках Сульфур утворює чотири ковалентні полярні зв’язки з атомами Оксигену (мал. 41).

Мал. 1. Молекула SO₂: а – модель, б – просторова будова; молекула H₂SO₃: в – модель, г – просторова будова

Поширеність у природі. Значна кількість сірчистого газу викидається в атмосферу під час виверження вулканів. У деяких місцях сірчистий газ виділяється з тріщин земної кори. Нещодавно вчені встановили, що атмосфера одного із супутників Юпітера практично повністю складається з сірчистого газу вулканічного походження.

Фізичні властивості. Сульфур(ІV) оксид має молекулярну кристалічну гратку. Це газ без кольору, з різким запахом, важчий за повітря. За температури -10 °С він зріджується й утворює безбарвну рідину, яка розчиняє гуму і деякі пластмаси. Добре розчиняється у воді (за н. у. в одному об’ємі води розчиняється 40 об’ємів SO₂).

Фізіологічна дія. Сульфур(ІV) оксид дуже токсична речовина. При вмісті в атмосфері лише 0,3 % він спричиняє бронхіт чи пневмонію, а при збільшенні вмісту – навіть смерть.

Сірчистий газ є одним з основних забруднювачів атмосфери антропогенного походження. Саме цей оксид вважається найбільш шкідливим для людини, бо погіршує загальний стан здоров’я і позначається на тривалості життя.

Добування. У промисловості сульфур (IV) оксид одержують спалюванням сірки, випалюванням сульфідних руд, наприклад піриту:

   У лабораторії сульфур (IV) оксид добувають взаємодією сульфатної кислоти з масовою часткою H₂SO₄ 70 % із кристалічними сульфітами. Колбу Вюрца наповнюють великими грудками натрій сульфіту, з крапельної лійки добавляють сульфатну кислоту. Газ, що утворюється внаслідок розкладу нестійкої

H₂SO₃, збирають у посудину витісненням повітря:

Хімічні властивості. Сульфур(IV) оксид – кислотний оксид, ангідрид сульфітної кислоти – розчиняється у воді з утворенням розчину сульфітної кислоти:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Рівновага зміщена вліво, утворюються гідрати змінного складу SO₂ * nH₂O. Сульфітна кислота – нестійка сполука, легко розкладається на сірчистий газ і воду, тому існує тільки у водних розчинах. Належить до електролітів середньої сили. Як двохосновна кислота дисоціює ступінчасто з утворенням гідрогенсульфіт-іонів HSO₃ ^– та сульфіт-іонів SO₃^2|-:

У водних розчинах сульфітної кислоти існує рівновага:

Відповідно до ступінчастої дисоціації утворює кислі солі – гідрогенсульфіти NaHSO₃ і середні – сульфіти Na₂SO₃.

Сульфур(IV) оксид і сульфітна кислота взаємодіють:

- з основними та амфотерними оксидами із утворенням солей:

SO₂ + СаО = СаSO₃; SO₂ + ZnO = ZnSO₃

H₂SO₃ + CaO = CaSO₃ + H₂O; H₂SO₃ + ZnO = ZnSO₃+ H₂O

- з основами із утворенням солей:

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃+ H₂O

H₂SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₃+ 2H₂O

- сульфітна кислота взаємодіє з розчинами солей:

Якісна реакція на сульфітну кислоту та її солі.

  Реактивом на сульфіт-іон Є катіон Гідрогену Н⁺, тобто будь-яка сильна кислота.

Сульфітна кислота, що утворюється в ході реакції, розкладається з виділенням сірчистого газу, який визначають за характерним запахом і зміною кольору зволоженого лакмусового паперу:

  Окисно-відновні властивості сполук Сульфуру(IV). Проміжний ступінь окиснення Сульфуру ⁺⁴ у сульфур (IV) оксиді, сульфітній кислоті та сульфітах зумовлює їх участь в окисно-відновних процесах як окисника або відновника.

   Так, відновні властивості сполуки Сульфуру (IV) виявляють в реакціях з сильнішими окисниками: киснем, галогенами, калій пермангaнaтом:

  Окиснювальні властивості сполук Сульфур (IV) виявляються в реакціях з сильними відновниками: 

  Ілюстрацією окиснювальних властивостей сульфур(ІV) оксиду є його реакція з сірководнем, яка відбувається у вулканічних газах (мал. 2):

                                                                  Мал. 2. Сірка на схилі вулкана

    Утворення сірки досить легко спрогнозувати, бо окисником і відновником є один елемент – Сульфур, який у продукті реакції матиме проміжний ступінь окиснення відносно ступеня окиснення в реагентах.

У даному випадку це єдиний можливий варіант ступеня окиснення  Сульфуру –

Аналогічно взаємодіє з сірководнем і сульфітна кислота:

   Реакцію взаємодії сірчистого газу з сірководнем застосовують для добування сірки із сірководню, виділеного з супутніх нафтових газів. Сірчистий газ для реакції добувають спалюванням частини сірководню.

Застосування сполук Сульфуру(ІV). Окиснення сульфур (IV) оксиду до сульфур(IV) оксиду є проміжним, але обов’язковим етапом добування сульфатної кислоти.

Сірчистий газ SO₂ і солі сульфітної кислоти натрій гідрогенсульфіт NaHSO₃ та натрій сульфіт Na₂SO₃ застосовують як м’які окисники для вибілювання паперу, соломи, вовни та шовку, кукурудзяного борошна. Іноді ця реакція може бути оборотною, і колір, наприклад соломи, через деякий час відновлюється.

Сірчистий газ знищує багато мікроорганізмів. Тому його використовують як дезинфікуючий засіб в овочесховищах, для знищення плісняви в бродильних чанах, захисту плодових рослин від хвороб і шкідників. Окрім того, його застосовують як консервант для зберігання овочів та фруктів.