Cấu hình electron nguyên tử nào của lưu huỳnh ứng với trạng thái 6e độc thân?
|
Vị trí của nguyên tố S: Z = 16 Chu kì 3 Nhóm VI A Cấu hình e : 1s22s22p63s23p4 Có 6 e ở lớp ngoài cùng Có 2 e độc thân a. Hai dạng thù hình của lưu huỳnh Dạng thù hình là những đơn chất khác nhau của 1 nguyên tố hóa học. Ví dụ: O2 và O3. Các dạng thù hình của S không tan trong nước nhưng tan nhiều trong benzen, dầu hỏa.
Hình 1: Hai dạng thù hình của lưu huỳnh - Lưu huỳnh tà phương (Sα): + Cấu tạo tinh thể:
Lưu huỳnh tà phương + Khối lượng riêng: 2,07g/cm3 + Nhiệt độ bền: < 95,50C + Nhiệt độ nóng chảy: 1130C Lưu huỳnh đơn tà (Sβ) + Cấu tạo tinh thể:
Lưu huỳnh đơn tà + Khối lượng riêng: 1,96g/cm3 + Nhiệt độ nóng chảy: 1190C + Nhiệt độ bền: 95,50C → 1190C ⇒ Kết luận 1: + Cấu tạo tinh thể: Cấu tạo khác nhau + Khối lượng riêng: Sα > Sβ + Nhiệt độ nóng chảy: Sα < Sβ + Nhiệt độ bền: Sα < Sβ Kết luận 2: Hai dạng thù hình của S có cấu tạo tinh thể và một số tính chất vật lí khác nhau nhưng tính chất hóa học giống nhau. b. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất vật lí
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất vật lý Cấu hình electron của S: 1s22s22p63s23p4 S khi tham gia phản ứng với kim loại hoặc Hidro, số oxi hóa của S sẽ giảm từ 0 xuống -2. S khi tham gia phản ứng với phi kim hoạt động mạnh hơn như Oxi, Clo, Flo ... số oxi hóa của S tăng từ 0 lên +4 hoặc + 6
Tính oxi hóa khử a. Lưu huỳnh tác dụng với kim loại và hiđro Fe + S → FeS 2Al + 3S → Al2O3 Hg + S → HgS H2 + S → H2S ⇒ Ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh tác dụng với nhiều kim loại tạo ra muối sunfua và với hiđro tạo ra khí hiđrosunfua, S thể hiện tính oxi hóa.
Hình 1: Khi nhiệt kế vỡ, có thể sử dụng bột lưu huỳnh để tạo muối với thủy ngân, tránh hơi thủy ngân gây độc. b. Lưu huỳnh tác dụng với phi kim 3F2 + S → SF6 O2 + S → SO2 ⇒ Ở nhiệt độ thích hợp, lưu huỳnh tác dụng với một số phi kim mạnh hơn, S thể hiện tính khử. c. Lưu huỳnh tác dụng với các axit có tính oxi hóa 6HNO3 + S → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O 2H2SO4 + S → 3SO2 + 2H2O
Video 1: Phản ứng giữa lưu huỳnh và axit nitric đặc nóng (chứng minh phản ứng có xảy ra bằng cách nhỏ vài giọt dd BaCl2 thấy kết tủa màu trắng của BaSO4 ⇒ Lưu huỳnh tác dụng được với các axit có tính oxi hóa, S thể hiện tính khử. d. Kết luận S vừa thể hiện tính oxi hóa (tác dụng với kim loại và hiđro) vừa thể hiện tính khử (tác dụng với phi kim mạnh hơn và axit có tính oxi hóa). Giải thích: S có 6 e ở lớp ngoài cùng, nó giống như O, dễ dàng nhận 2 e để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm. Độ âm điện của S là 2,58. Do đó S thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các chất khử (kim loại, hiđro). Mặt khác, S thuộc chu kì 3 nên lớp ngoài cùng có thêm phân lớp 3d trống. Trong các phản ứng, S có thể ở trạng thái kích thích và có thể có 4, 6 e độc thân và S dễ dàng cho 4 hoặc 6 e. Do đó S thể hiện tính khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa (phi kim mạnh hơn, một số axit). S có các số oxi hóa: -2, 0, +4, +6 - Lưu huỳnh có nhiều ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp: - 90% lượng lưu huỳnh khai tác được dùng để sản xuất H2SO4. - 10% lượng lưu huỳnh còn lại được dùng để: + Lưu hóa cao su; + Sản xuất diêm, dược phẩm, phẩm nhuộm, chất trừ sâu, diệt nấm... - S còn là 1 nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự sống, S là thành phần của phân bón cho công nghiệp... - Ngoài ra, S cùng với C, KNO3 với tỉ lệ thích hợp được dùng để sản xuất ra thuốc súng đen. Phương trình phản ứng: S + 3C + 2KNO3 → K2S + 3CO2 + N2
Hình 2: Ứng dụng của lưu huỳnh - Trạng thái tự nhiên của S: + Dạng đơn chất: ở các mỏ lưu huỳnh, các mỏ chủ yếu tập trung gần các miệng núi lửa, suối nước nóng… + Dạng hợp chất: muối sunfat, muối sunfua… - Khai thác lưu huỳnh từ các mỏ lưu huỳnh: người ta dùng thiết bị đặc biệt để nén nước siêu nóng (1700C) vào mỏ làm lưu huỳnh nóng chảy và đẩy lên mặt đất. Sau đó lưu huỳnh được tách ra khỏi các tạp chất. 2H2S + O2(thiếu) → 2 H2O + 2S 2H2S + SO2 → 2 H2O + 3S
Hình 3: Thiết bi khai thác lưu huỳnh (phương pháp Frasch)
Hình 4: Sơ đồ tư duy bài lưu huỳnh Chúng ta thường nghe nhắc nhiều về lưu huỳnh, trong chương trình giáo dục cũng như trong cuộc sống thường ngày. Tuy nhiên, về tính chất cũng như những vấn đề sâu xa hơn về phi kim này thì không phải ai cũng biết rõ được. Bài viết hôm nay Trung Sơn sẽ cùng bạn tìm hiểu rõ về phi kim này nhé. Tìm hiểu thêm thông tin khác: CLO là gì? Tính chất, công dụng & cách điều chế CLO – Ở điều kiện nhiệt độ phòng, lưu huỳnh ở trạng thái rắn xốp và có màu vàng nhạt và ở trạng thái đơn chất không có mùi. Phi kim này khi cháy có ngọn lửa màu xanh lam và toả ra đioxit lưu huỳnh có mùi ngột ngạt, khác thường và tạo cảm giác khó chịu. Sulfur không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong đisulfua cacbon và các dung môi không phân cực khác. Một số trạng thái ôxi hóa phổ biến của Sulfur là -2, -1(pirit sắt…), +2, +4 và +6. Sulfur tạo thành các hợp chất ổn định với gần như mọi nguyên tố, chỉ ngoại trừ các khí trơ. – Ở trạng thái rắn, Sulfur tồn tại như các phân tử vòng dạng vòng hoa S8 và bên cạnh đó nó cũng có nhiều hình thù khác. Màu vàng đặc trưng của lưu huỳnh được tạo nên từ việc loại một nguyên tử từ vòng S7. Ngược lại, nguyên tố oxy cùng phân nhóm nhưng lại nhẹ hơn về cơ bản chỉ tổn tại trong 2 dạng là: O2 và O3 – Sulfur có tinh thể rất phức tạp, phục thuộc vào các điều kiện cụ thể, các thù hình của chúng tạo thành các cấu trúc tinh thể khác nhau, các dạng hình thoi và xiên đơn S8 là các dạng được nghiên cứu tỉ mỉ nhất. – Sulfur nóng chảy có độ nhớt, đây cũng là tính chất nổi bật của phi kim này, độ nhớt này tăng lên theo nhiệt độ do sự hình thành các chuỗi polyme. Tuy nhiên, sau khi đã đạt được một khoảng nhiệt độ nhất định thì độ nhớt lại bị giảm do đã đủ năng lượng để phá vỡ chuỗi polymer. – Sulfur vô định hình hay còn gọi là “dẻo” có thể tạo ra khi làm nguội nhanh Sulfur nóng chảy. Theo nghiên cứu tinh thể bằng tia X, dạng vô định hình có thể có cấu trúc xoắn ốc với 8 nguyên tử trên một vòng. Đây là dạng ổn định ở nhiệt độ phòng và dần chuyển thành dạng kết tinh. Quá trình này diễn ra trong vài giờ hoặc vài ngày nhưng có thể tăng tốc nếu có xúc tác. Lưu huỳnh được dùng nhiều trong công nghiệp với các ứng dụng khác nhau. Sulfur có dẫn xuất chính là axít sulfuric (H2SO4), được đánh giá là một trong những nguyên tố quan trọng nhất được dùng như nguyên liệu công nghiệp và được xem là quan trọng bậc nhất với mọi lĩnh vực của kinh tế thế giới. Một số ứng dụng chủ yếu của lưu huỳnh: Tìm hiểu thêm thông tin: Phèn nhôm là gì? Tính chất, ứng dụng & nơi mua phèn nhôm uy tín Dạng thù hình: Hai dạng này khác nhau về cấu tạo tinh thể cùng một số tính chất vật lý nhưng có tính chất hoá học giống nhau. Hai dạng này có thể biến đổi qua lại với nhau tuỳ theo điều kiện nhiệt độ. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tính chất vật lý: Nguyên tử S có 6e lớp ngoài cùng, trong đó có 2e độc thân. Trong phản ứng hoá học thì số oxi hóa của lưu huỳnh có thể giảm hoặc tăng: −2; 0; +4; +6. Tính oxi hoá Khi tác dụng với các kim loại hoặc hidro, số oxi hoá của Sulfur giảm từ 0 xuống -2.
Khi tác dụng với kim loại: Sulfur tác tụng với kim loại tạo thành muối Sunfua.
Khi tác dụng với hydro tạo thành khí hiđro sunfua.
Lưu huỳnh tác dụng với phi kim hoạt động mạnh hơn, số oxi hoá tăng lên từ 0 lên +4 hoặc +6.
Lưu huỳnh phản ứng với phi kim khi ở nhiệt độ thích hợp.
Tác dụng với chất oxi hoá mạnh.
 Lưu huỳnh được sản xuất chủ yếu theo 2 phương pháp sau: Phương pháp vật lý:
Phương pháp hoá học:
Lưu huỳnh có tên tiếng Phạn là: sulvere và tiếng Latinh là: sulpur, còn được gọi là lưu hoàng, sinh diêm vàng và diêm sinh. Trong tiếng Ả Rập sufra có nghĩa là màu vàng, có từ màu sáng của dạng tự nhiên của lưu huỳnh và được cho rằng nó là nguyên tử của các tên gọi để chỉ lưu huỳnh trong ngôn ngữ của một số quốc gia châu Âu hiện nay. Homer đã đề cập tới “lưu huỳnh ngăn ngừa các loài phá hoại” từ thế kỷ 9 TCN và năm 424 TCN thì bộ tộc ở Boeotia đã tiêu hủy các bức tường của thành phố bằng cách đốt hỗn hợp than, lưu huỳnh và hắc ín dưới chân tường. Vào khoảng thế kỷ 12, người Trung Quốc đã phát minh ra thuốc súng, là hỗn hợp của nitrat kali (KNO3), cacbon và lưu huỳnh. Năm 1867 lưu huỳnh đã được phát hiện trong các mỏ ở Louisiana và Texas. Ở dạng đơn chất, Sulfur được tìm thấy ở gần các suối nước nóng và các khu vực núi lửa tại nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là dọc theo vành đai lửa Thái Bình Dương. Các mỏ đáng kể của lưu huỳnh đơn chất cũng tồn tại trong các mỏ muối dọc theo bờ biển thuộc vịnh Mexico và trong các evaporit ở Đông Âu và Tây Á. Lưu huỳnh thu được từ dầu mỏ, khí đốt và cát dầu Athabasca đã trở thành nguồn cung cấp lớn trên thị trường, với các kho dự trữ lớn dọc theo Alberta. Các hợp chất chứa lưu huỳnh nguồn gốc tự nhiên phổ biến nhất là các sulfua kim loại, như pyrit (sulfua sắt), cinnabar hay chu sa (sulfua thủy ngân), galen (sulfua chì), sphalerit (sulfua kẽm) và stibnit (sulfua antimon) cũng như các sulfat kim loại, như thạch cao (sulfat canxi), alunit (sulfat nhôm kali) và barit (sulfat bari).
Hợp chất của lưu huỳnh là Sulfua Hydro, có mùi trứng thối đặc trưng, khi hoà tan trong nước thì có tính axit và phản ứng với nhiều kim loại để tạo ra các sulfua kim loại. Sulfua kim loại khá phổ biến, phổ biến nhất là của sắt, sulfua của sắt còn được gọi là pyrit. Lưu huỳnh còn có nhiều hợp chất khác như êtyl và mêtyl mecaptan có mùi khó ngửi và được dùng làm chất tạo mùi cho khí đốt nhằm dễ dàng phát hiện rò rỉ. Nitrua lưu huỳnh polyme hóa có các tính chất của kim loại mặc dù chúng không chứa bất kỳ một nguyên tử kim loại nào. Chúng có các tính chất điện và quang học bất thường và polyme này có thể tạo ra từ têtranitrua têtra lưu huỳnh S4N4. Hợp chất vô cơ Một số hợp chất vô cơ của lưu huỳnh là:
Hợp chất hữu cơ Một số hợp chất hữu cơ:
Đồng vị
Cần cẩn thận khi tiếp xúc với: đisulfua cacbon, ôxysulfua cacbon, sulfua hiđrô và điôxít lưu huỳnh.
Qua bài viết này, Trung Sơn đã chia sẽ đến bạn những điều cần biết về lưu huỳnh cũng như những lưu ý khác về phi kim này. Nếu vẫn còn thắc mắc nào về lưu huỳnh hoặc những vấn đề khác liên quan thì hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được giải đáp nhé.
|
