ओ.एस.ज़ायतसेव

रसायन विज्ञान पुस्तक

शिक्षकों के लिए माध्यमिक स्कूलों,
शैक्षणिक विश्वविद्यालयों के छात्र और 9-10 ग्रेड के स्कूली बच्चे,
जिन्होंने खुद को रसायन विज्ञान और प्राकृतिक विज्ञान के लिए समर्पित करने का फैसला किया

पाठ्यपुस्तक कार्य प्रयोगशाला पढ़ने के लिए व्यावहारिक वैज्ञानिक कहानियाँ

निरंतरता. संख्या 4-14, 16-28, 30-34, 37-44, 47, 48/2002 देखें;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44 , 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24/2004

§ 8.1. रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं

प्रयोगशाला अनुसंधान
(निरंतरता)

2. ओजोन एक ऑक्सीकरण एजेंट है।

ओजोन प्रकृति और मनुष्य के लिए सबसे महत्वपूर्ण पदार्थ है।

ओजोन पृथ्वी के चारों ओर 10 से 50 किमी की ऊंचाई पर एक ओजोनमंडल बनाता है, जिसमें अधिकतम ओजोन सामग्री 20-25 किमी की ऊंचाई पर होती है। वायुमंडल की ऊपरी परतों में होने के कारण, ओजोन सूर्य की अधिकांश पराबैंगनी किरणों को प्रवेश नहीं करने देती, जिसका मनुष्यों, जानवरों और जानवरों पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। फ्लोरा. में हाल के वर्षओजोनमंडल के बहुत कम ओजोन सामग्री वाले क्षेत्र, तथाकथित ओजोन छिद्र, खोजे गए हैं। यह ज्ञात नहीं है कि ओजोन छिद्र पहले भी बने हैं या नहीं। इनके घटित होने के कारण भी अस्पष्ट हैं। ऐसा माना जाता है कि रेफ्रिजरेटर और परफ्यूम के डिब्बे से क्लोरीन युक्त फ़्रीऑन होते हैं पराबैंगनी विकिरणसूर्य क्लोरीन परमाणु छोड़ता है, जो ओजोन के साथ प्रतिक्रिया करता है और जिससे ऊपरी वायुमंडल में इसकी सांद्रता कम हो जाती है। वायुमंडल में ओजोन छिद्र के खतरे को लेकर वैज्ञानिक बेहद चिंतित हैं।
निचले वायुमंडल में, ओजोन खराब समायोजित कार इंजनों द्वारा उत्सर्जित वायुमंडलीय ऑक्सीजन और नाइट्रोजन ऑक्साइड और उच्च-वोल्टेज बिजली लाइनों से निर्वहन के बीच अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के परिणामस्वरूप बनता है।
ओजोन सांस लेने के लिए बहुत हानिकारक है - यह ब्रांकाई और फेफड़ों के ऊतकों को नष्ट कर देता है। ओजोन अत्यंत विषैला (कार्बन मोनोऑक्साइड से अधिक शक्तिशाली) है। हवा में अधिकतम अनुमेय सांद्रता 10-5% है।
ओजोन, क्लोरीन के साथ, कार्बनिक अशुद्धियों को तोड़ने और बैक्टीरिया को मारने के लिए पानी के उपचार के लिए उपयोग किया जाता है। हालाँकि, पानी के क्लोरीनीकरण और ओजोनेशन दोनों के अपने फायदे और नुकसान हैं। जब पानी को क्लोरीनीकृत किया जाता है, तो बैक्टीरिया लगभग पूरी तरह से नष्ट हो जाते हैं, लेकिन कार्सिनोजेनिक प्रकृति के कार्बनिक पदार्थ जो स्वास्थ्य के लिए हानिकारक होते हैं (कैंसर के विकास को बढ़ावा देते हैं) बनते हैं - डाइऑक्सिन और इसी तरह के यौगिक। जब पानी ओजोनीकृत होता है, तो ऐसे पदार्थ नहीं बनते हैं, लेकिन ओजोन सभी जीवाणुओं को नहीं मारता है, और बचे हुए जीवित जीवाणु कुछ समय बाद बहुतायत से बढ़ते हैं, मारे गए जीवाणुओं के अवशेषों को अवशोषित करते हैं, और पानी जीवाणु वनस्पतियों से और भी अधिक दूषित हो जाता है। इसलिए, पीने के पानी का ओजोनेशन तब सबसे अच्छा होता है जब इसका उपयोग जल्दी से किया जाता है। स्विमिंग पूल में पानी का ओजोनीकरण तब बहुत प्रभावी होता है जब पानी ओजोनाइज़र के माध्यम से लगातार घूमता रहता है। ओजोन का उपयोग वायु शुद्धिकरण के लिए भी किया जाता है। यह पर्यावरण के अनुकूल ऑक्सीकरण एजेंटों में से एक है जो इसके अपघटन के हानिकारक उत्पादों को नहीं छोड़ता है।
ओजोन सोने और प्लैटिनम समूह की धातुओं को छोड़कर लगभग सभी धातुओं का ऑक्सीकरण करती है।

रासायनिक विधियाँओजोन उत्पादन अप्रभावी या बहुत खतरनाक है। इसलिए, हम आपको स्कूल भौतिकी प्रयोगशाला में उपलब्ध ओजोनाइज़र (ऑक्सीजन पर कमजोर विद्युत निर्वहन का प्रभाव) में हवा के साथ मिश्रित ओजोन प्राप्त करने की सलाह देते हैं।

ओजोन अक्सर एक शांत विद्युत निर्वहन (बिना चमक या चिंगारी) के साथ गैसीय ऑक्सीजन पर कार्य करके प्राप्त किया जाता है, जो ओजोनाइज़र के आंतरिक और बाहरी जहाजों की दीवारों के बीच होता है। सबसे सरल ओजोनाइज़र को स्टॉपर्स के साथ ग्लास ट्यूबों से आसानी से बनाया जा सकता है। आप चित्र से समझ जाएंगे कि यह कैसे करना है। 8.4. आंतरिक इलेक्ट्रोड एक धातु की छड़ (लंबी कील) है, बाहरी इलेक्ट्रोड एक तार सर्पिल है। एक्वेरियम वायु पंप या स्प्रे बोतल से रबर बल्ब से हवा को बाहर निकाला जा सकता है। चित्र में. 8.4 आंतरिक इलेक्ट्रोड एक ग्लास ट्यूब में स्थित है ( आपको क्या लगता है?), लेकिन आप इसके बिना एक ओजोनाइज़र इकट्ठा कर सकते हैं।

रबर प्लग ओजोन द्वारा शीघ्रता से संक्षरित हो जाते हैं।उच्च वोल्टेज
कम वोल्टेज स्रोत (बैटरी या 12 वी रेक्टिफायर) से कनेक्शन को लगातार खोलकर कार के इग्निशन सिस्टम के इंडक्शन कॉइल से प्राप्त करना सुविधाजनक है।

पोटेशियम आयोडाइड के स्टार्च समाधान का उपयोग करके ओजोन का गुणात्मक रूप से पता लगाया जा सकता है। फिल्टर पेपर की एक पट्टी को इस घोल में भिगोया जा सकता है, या घोल को ओजोनीकृत पानी में मिलाया जा सकता है, और ओजोन के साथ हवा को एक टेस्ट ट्यूब में घोल के माध्यम से पारित किया जा सकता है। ऑक्सीजन आयोडाइड आयन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।
प्रतिक्रिया समीकरण:

2आई - + ओ 3 + एच 2 ओ = आई 2 + ओ 2 + 2ओएच -।

इलेक्ट्रॉन लाभ और हानि की प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखें।
इस घोल से सिक्त फिल्टर पेपर की एक पट्टी ओजोनेटर में लाएँ। (पोटेशियम आयोडाइड घोल में स्टार्च होना क्यों आवश्यक है?)हाइड्रोजन पेरोक्साइड इस विधि का उपयोग करके ओजोन के निर्धारण में हस्तक्षेप करता है। (क्यों?).
इलेक्ट्रोड क्षमता का उपयोग करके प्रतिक्रिया की ईएमएफ की गणना करें:

3. हाइड्रोजन सल्फाइड और सल्फाइड आयन के अपचायक गुण।

हाइड्रोजन सल्फाइड एक रंगहीन गैस है जिसमें सड़े अंडे की गंध आती है (कुछ प्रोटीन में सल्फर होता है)।
हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ प्रयोग करने के लिए, आप गैसीय हाइड्रोजन सल्फाइड का उपयोग कर सकते हैं, इसे अध्ययन किए जा रहे पदार्थ के साथ एक समाधान के माध्यम से पारित कर सकते हैं, या अध्ययन के तहत समाधान में पहले से तैयार हाइड्रोजन सल्फाइड पानी जोड़ सकते हैं (यह अधिक सुविधाजनक है)। सोडियम सल्फाइड के घोल (सल्फाइड आयन एस 2- के साथ प्रतिक्रियाएं) के साथ कई प्रतिक्रियाएं की जा सकती हैं।
हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ केवल ड्राफ्ट के तहत काम करें! हवा के साथ हाइड्रोजन सल्फाइड का मिश्रण विस्फोटक रूप से जलता है।

हाइड्रोजन सल्फाइड आमतौर पर किप उपकरण में 1-2 सेमी आकार के टुकड़ों के रूप में लौह सल्फाइड पर 25% सल्फ्यूरिक एसिड (पतला 1:4) या 20% हाइड्रोक्लोरिक एसिड (पतला 1:1) की प्रतिक्रिया करके उत्पन्न होता है।

FeS (करोड़) + 2H + = Fe 2+ + H 2 S (g).

क्रिस्टलीय सोडियम सल्फाइड को एक स्टॉपर्ड फ्लास्क में रखकर थोड़ी मात्रा में हाइड्रोजन सल्फाइड प्राप्त किया जा सकता है, जिसके माध्यम से एक स्टॉपकॉक और एक आउटलेट ट्यूब के साथ एक ड्रॉपिंग फ़नल पारित किया जाता है। फ़नल से धीरे-धीरे 5-10% हाइड्रोक्लोरिक एसिड डालें (सल्फर क्यों नहीं?), बिना प्रतिक्रिया वाले एसिड के स्थानीय संचय से बचने के लिए फ्लास्क को लगातार हिलाया जाता है। यदि ऐसा नहीं किया जाता है, तो घटकों के अप्रत्याशित मिश्रण से हिंसक प्रतिक्रिया हो सकती है, स्टॉपर का निष्कासन और फ्लास्क का विनाश हो सकता है।
हाइड्रोजन सल्फाइड का एक समान प्रवाह हाइड्रोजन युक्त कार्बनिक यौगिकों, जैसे पैराफिन, को सल्फर (1 भाग पैराफिन से 1 भाग सल्फर, 300 डिग्री सेल्सियस) के साथ गर्म करके प्राप्त किया जाता है।
हाइड्रोजन सल्फाइड पानी प्राप्त करने के लिए, हाइड्रोजन सल्फाइड को आसुत (या उबले हुए) पानी से गुजारा जाता है। पानी की एक मात्रा में लगभग तीन मात्रा में हाइड्रोजन सल्फाइड गैस घुल जाती है। हवा में खड़े होने पर हाइड्रोजन सल्फाइड पानी धीरे-धीरे बादल बन जाता है। (क्यों?).
हाइड्रोजन सल्फाइड एक प्रबल अपचायक है: यह हैलोजन को हाइड्रोजन हैलाइड में बदल देता है, सल्फ्यूरिक एसिड– सल्फर डाइऑक्साइड और सल्फर को.
हाइड्रोजन सल्फाइड जहरीला होता है। हवा में अधिकतम अनुमेय सांद्रता 0.01 mg/l है। कम सांद्रता पर भी, हाइड्रोजन सल्फाइड आंखों और श्वसन तंत्र में जलन पैदा करता है और सिरदर्द का कारण बनता है। 0.5 मिलीग्राम/लीटर से ऊपर की सांद्रता जीवन के लिए खतरा है। अधिक सांद्रता पर यह प्रभावित होता है तंत्रिका तंत्र. हाइड्रोजन सल्फाइड को अंदर लेने से हृदय और श्वसन संबंधी रुकावट हो सकती है। कभी-कभी हाइड्रोजन सल्फाइड गुफाओं और सीवर कुओं में जमा हो जाता है और वहां फंसा व्यक्ति तुरंत होश खो बैठता है और मर जाता है।
वहीं, हाइड्रोजन सल्फाइड स्नान का मानव शरीर पर उपचारात्मक प्रभाव पड़ता है।

3ए. हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ हाइड्रोजन सल्फाइड की प्रतिक्रिया।

हाइड्रोजन सल्फाइड पानी या सोडियम सल्फाइड घोल पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड घोल के प्रभाव का अध्ययन करें।
प्रयोगों के परिणामों के आधार पर प्रतिक्रिया समीकरण बनाएं। प्रतिक्रिया की ईएमएफ की गणना करें और इसके पारित होने की संभावना के बारे में निष्कर्ष निकालें।

3बी. सल्फ्यूरिक एसिड के साथ हाइड्रोजन सल्फाइड की प्रतिक्रिया।

2-3 मिली हाइड्रोजन सल्फाइड पानी (या सोडियम सल्फाइड घोल) के साथ एक परखनली में सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड को बूंद-बूंद करके डालें। (सावधानी से!)जब तक मैलापन प्रकट न हो जाए। यह पदार्थ क्या है? इस प्रतिक्रिया में अन्य कौन से उत्पाद उत्पन्न हो सकते हैं?
प्रतिक्रिया समीकरण लिखें. का उपयोग करके प्रतिक्रिया के ईएमएफ की गणना करें इलेक्ट्रोड क्षमता:

4. सल्फर डाइऑक्साइड और सल्फाइट आयन।

सल्फर डाइऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड, ऑटोमोबाइल इंजनों द्वारा खराब शुद्ध गैसोलीन का उपयोग करते समय और भट्टियों द्वारा उत्सर्जित सबसे महत्वपूर्ण वायुमंडलीय प्रदूषक है जिसमें सल्फर युक्त कोयले, पीट या ईंधन तेल जलाया जाता है।
हर साल कोयले और तेल के जलने से लाखों टन सल्फर डाइऑक्साइड वायुमंडल में उत्सर्जित होता है। सल्फर डाइऑक्साइड प्राकृतिक रूप से ज्वालामुखीय गैसों में पाया जाता है। सल्फर डाइऑक्साइड को वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा सल्फर ट्राइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो पानी (वाष्प) को अवशोषित करके सल्फ्यूरिक एसिड में बदल जाता है। गिरती अम्लीय वर्षा इमारतों के सीमेंट भागों को नष्ट कर देती है,स्थापत्य स्मारक
पत्थर से उकेरी गई मूर्तियाँ। अम्लीय वर्षा पौधों की वृद्धि को धीमा कर देती है और यहां तक ​​कि उनकी मृत्यु का कारण भी बनती है, और जल निकायों में जीवित जीवों को भी मार देती है। ऐसी बारिश से कृषि योग्य भूमि से फॉस्फोरस उर्वरक, जो पानी में खराब घुलनशील होते हैं, बह जाते हैं, जिन्हें जल निकायों में छोड़े जाने पर शैवाल का तेजी से प्रसार होता है और तालाबों और नदियों में तेजी से पानी भर जाता है।

एक आउटलेट ट्यूब और एक ड्रॉपिंग फ़नल के साथ स्टॉपर से बंद फ्लास्क में 5-10 ग्राम सोडियम सल्फाइट रखकर सल्फर डाइऑक्साइड प्राप्त किया जा सकता है। 10 मिलीलीटर सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ एक ड्रॉपिंग फ़नल से (अत्यधिक सावधानी!)इसे सोडियम सल्फाइट क्रिस्टल पर बूंद-बूंद करके डालें। क्रिस्टलीय सोडियम सल्फाइट के स्थान पर आप इसके संतृप्त घोल का उपयोग कर सकते हैं।
कॉपर धातु और सल्फ्यूरिक एसिड के बीच प्रतिक्रिया से भी सल्फर डाइऑक्साइड का उत्पादन किया जा सकता है। गैस आउटलेट ट्यूब और ड्रॉपिंग फ़नल के साथ स्टॉपर से सुसज्जित गोल तले वाले फ्लास्क में, तांबे की छीलन या तार के टुकड़े रखें और ड्रॉपिंग फ़नल से थोड़ा सा सल्फ्यूरिक एसिड डालें (प्रति 10 ग्राम में लगभग 6 मिलीलीटर सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड लिया जाता है) तांबे का) प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, फ्लास्क को थोड़ा गर्म करें। इसके बाद बूंद-बूंद करके एसिड डालें। इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने और खोने के समीकरण और कुल समीकरण लिखें।
सल्फर डाइऑक्साइड के गुणों का अध्ययन गैस को अभिकर्मक घोल के माध्यम से या जलीय घोल (सल्फ्यूरस एसिड) के रूप में पारित करके किया जा सकता है। सोडियम सल्फाइट्स Na 2 SO 3 और पोटेशियम सल्फाइट्स K 2 SO 3 के अम्लीकृत घोल का उपयोग करने पर समान परिणाम प्राप्त होते हैं। पानी की एक मात्रा में चालीस मात्रा तक सल्फर डाइऑक्साइड घुल जाता है (~6% घोल प्राप्त होता है)।
सल्फर डाइऑक्साइड विषैला होता है। हल्के जहर के साथ, खांसी शुरू हो जाती है, नाक बहने लगती है, आंसू आने लगते हैं और चक्कर आने लगते हैं। खुराक बढ़ाने से श्वसन रुक जाता है।

4ए. हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ सल्फ्यूरस एसिड की परस्पर क्रिया।

सल्फ्यूरस एसिड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के प्रतिक्रिया उत्पादों की भविष्यवाणी करें। अनुभव के साथ अपनी धारणा का परीक्षण करें।
2-3 मिली सल्फ्यूरस एसिड में 3% हाइड्रोजन पेरोक्साइड घोल की समान मात्रा मिलाएं। अपेक्षित प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण को कैसे सिद्ध करें?
सोडियम सल्फाइट के अम्लीय और क्षारीय घोल के साथ भी यही प्रयोग दोहराएं।
प्रतिक्रिया समीकरण लिखें और प्रक्रिया के ईएमएफ की गणना करें।
आपके लिए आवश्यक इलेक्ट्रोड क्षमता का चयन करें:

4बी. सल्फर डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन सल्फाइड के बीच प्रतिक्रिया।

यह प्रतिक्रिया गैसीय SO 2 और H 2 S के बीच होती है और सल्फर उत्पन्न करने का काम करती है। यह प्रतिक्रिया इसलिए भी दिलचस्प है क्योंकि दोनों वायु प्रदूषक परस्पर एक-दूसरे को नष्ट कर देते हैं।
क्या यह प्रतिक्रिया हाइड्रोजन सल्फाइड और सल्फर डाइऑक्साइड के घोल के बीच होती है? इस प्रश्न का उत्तर अनुभव के साथ दें।

प्रतिक्रियाओं की संभावना की थर्मोडायनामिक गणना करने का प्रयास करें।

गैसीय पदार्थों के बीच प्रतिक्रिया की संभावना निर्धारित करने के लिए पदार्थों की थर्मोडायनामिक विशेषताएं इस प्रकार हैं:

पदार्थों की किस अवस्था में - गैसीय या घोल में - प्रतिक्रियाएँ अधिक बेहतर होती हैं?

हाइड्रोजन सल्फाइड (H₂S) एक रंगहीन गैस है जिसमें सड़े हुए अंडे की गंध आती है। यह हाइड्रोजन से भी सघन है। हाइड्रोजन सल्फाइड मनुष्यों और जानवरों के लिए घातक जहरीला है। हवा में इसकी थोड़ी सी मात्रा भी चक्कर और मतली का कारण बनती है, लेकिन सबसे बुरी बात यह है कि लंबे समय तक इसे अंदर लेने के बाद यह गंध महसूस नहीं होती है। हालाँकि, हाइड्रोजन सल्फाइड विषाक्तता के लिए, एक सरल मारक है: आपको रूमाल में ब्लीच का एक टुकड़ा लपेटना चाहिए, फिर इसे गीला करना चाहिए, और पैकेज को थोड़ी देर के लिए सूंघना चाहिए। 350 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर हाइड्रोजन के साथ सल्फर की प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन सल्फाइड का उत्पादन किया जाता है:

H₂ + S → H₂S

यह एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया है: इसके दौरान, इसमें भाग लेने वाले तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था बदल जाती है।

प्रयोगशाला स्थितियों में, आयरन सल्फाइड को सल्फ्यूरिक या हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ उपचारित करके हाइड्रोजन सल्फाइड का उत्पादन किया जाता है:

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S

यह एक विनिमय प्रतिक्रिया है: इसमें परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थ अपने आयनों का आदान-प्रदान करते हैं। यह प्रक्रिया आमतौर पर किप उपकरण का उपयोग करके की जाती है।

किप उपकरण

हाइड्रोजन सल्फाइड के गुण

जब हाइड्रोजन सल्फाइड जलता है, तो सल्फर ऑक्साइड 4 और जल वाष्प बनता है:

2H₂S + 3О₂ → 2Н₂О + 2SO₂

H₂S नीली लौ के साथ जलता है, और यदि आप इसके ऊपर एक उलटा बीकर रखते हैं, तो इसकी दीवारों पर स्पष्ट संघनन (पानी) दिखाई देगा।

हालाँकि, तापमान में थोड़ी कमी के साथ, यह प्रतिक्रिया कुछ अलग तरीके से आगे बढ़ती है: पूर्व-ठंडा ग्लास की दीवारों पर मुक्त सल्फर की एक पीली कोटिंग दिखाई देगी:

2H₂S + O₂ → 2H₂O + 2S

सल्फर उत्पादन की औद्योगिक विधि इसी प्रतिक्रिया पर आधारित है।

जब हाइड्रोजन सल्फाइड और ऑक्सीजन का पहले से तैयार गैसीय मिश्रण प्रज्वलित किया जाता है, तो विस्फोट होता है।

हाइड्रोजन सल्फाइड और सल्फर (IV) ऑक्साइड की प्रतिक्रिया से भी मुक्त सल्फर उत्पन्न होता है:

2H₂S + SO₂ → 2H₂O + 3S

हाइड्रोजन सल्फाइड पानी में घुलनशील है, और इस गैस की तीन मात्राएँ पानी की एक मात्रा में घुल सकती हैं, जिससे कमजोर और अस्थिर हाइड्रोसल्फाइड एसिड (H₂S) बनता है। इस अम्ल को हाइड्रोजन सल्फाइड जल भी कहा जाता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, हाइड्रोजन सल्फाइड गैस और हाइड्रोजन सल्फाइड एसिड के सूत्र उसी तरह लिखे गए हैं।

यदि हाइड्रोसल्फाइड एसिड में लेड नमक का घोल मिलाया जाए, तो लेड सल्फाइड का एक काला अवक्षेप बनेगा:

यह हाइड्रोजन सल्फाइड का पता लगाने के लिए एक गुणात्मक प्रतिक्रिया है। यह नमक के घोल के साथ विनिमय प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने के लिए हाइड्रोसल्फाइड एसिड की क्षमता को भी प्रदर्शित करता है। इस प्रकार, कोई भी घुलनशील सीसा नमक हाइड्रोजन सल्फाइड के लिए एक अभिकर्मक है। कुछ अन्य धातु सल्फाइड का भी एक विशिष्ट रंग होता है, उदाहरण के लिए: जिंक सल्फाइड ZnS - सफेद, कैडमियम सल्फाइड CdS - पीला, कॉपर सल्फाइड CuS - काला, एंटीमनी सल्फाइड Sb₂S₃ - लाल।

वैसे, हाइड्रोजन सल्फाइड एक अस्थिर गैस है और गर्म होने पर लगभग पूरी तरह से हाइड्रोजन और मुक्त सल्फर में विघटित हो जाती है:

H₂S → H₂ + S

हाइड्रोजन सल्फाइड हैलोजन के जलीय घोल के साथ गहनता से संपर्क करता है:

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O→ H₂SO₄ + 8HCl

प्रकृति और मानव गतिविधि में हाइड्रोजन सल्फाइड

हाइड्रोजन सल्फाइड ज्वालामुखीय गैसों, प्राकृतिक गैस और तेल क्षेत्रों से जुड़ी गैसों का हिस्सा है। प्राकृतिक रूप से इसकी बहुतायत है खनिज जल, उदाहरण के लिए, काला सागर में यह 150 मीटर और उससे नीचे की गहराई पर स्थित है।

हाइड्रोजन सल्फाइड का उपयोग किया जाता है:

• चिकित्सा में (हाइड्रोजन सल्फाइड स्नान और खनिज जल से उपचार);
• उद्योग में (सल्फर, सल्फ्यूरिक एसिड और सल्फाइड का उत्पादन);
• विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में (भारी धातु सल्फाइड की वर्षा के लिए, जो आमतौर पर अघुलनशील होते हैं);
• कार्बनिक संश्लेषण में (कार्बनिक अल्कोहल (मर्कैप्टन) और थियोफीन (सल्फर युक्त सुगंधित हाइड्रोकार्बन) के सल्फर एनालॉग्स का उत्पादन करने के लिए। विज्ञान में हाल ही में उभरता एक और क्षेत्र हाइड्रोजन सल्फाइड ऊर्जा है। काला सागर के नीचे से हाइड्रोजन सल्फाइड जमा से ऊर्जा का उत्पादन गंभीरता से अध्ययन किया जा रहा है.

सल्फर और हाइड्रोजन की रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की प्रकृति

हाइड्रोजन सल्फाइड निर्माण की प्रतिक्रिया रेडॉक्स है:

Н₂⁰ + S⁰→ H₂⁺S²⁻

हाइड्रोजन के साथ सल्फर की परस्पर क्रिया की प्रक्रिया को उनके परमाणुओं की संरचना द्वारा आसानी से समझाया जा सकता है। आवर्त सारणी में हाइड्रोजन प्रथम स्थान पर है, इसलिए इसके परमाणु नाभिक का आवेश (+1) के बराबर होता है, और परमाणु नाभिक के चारों ओर 1 इलेक्ट्रॉन चक्र होता है। हाइड्रोजन आसानी से अपने इलेक्ट्रॉन को अन्य तत्वों के परमाणुओं को छोड़ देता है, एक सकारात्मक रूप से चार्ज हाइड्रोजन आयन - एक प्रोटॉन में बदल जाता है:

Н⁰ -1е⁻= Н⁺

आवर्त सारणी में सल्फर का स्थान सोलह है। इसका मतलब यह है कि इसके परमाणु के नाभिक का आवेश (+16) है, और प्रत्येक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या भी 16e⁻ है। तीसरी अवधि में सल्फर का स्थान बताता है कि इसके सोलह इलेक्ट्रॉन परमाणु नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, जिससे 3 परतें बनती हैं, जिनमें से अंतिम में 6 वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं। सल्फर के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या समूह VI की संख्या से मेल खाती है जिसमें यह आवर्त सारणी में स्थित है।

इसलिए, सल्फर सभी छह वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को छोड़ सकता है, जैसा कि सल्फर (VI) ऑक्साइड के निर्माण के मामले में होता है:

2S⁰ + 3O2⁰ → 2S⁺⁶O₃⁻²

इसके अलावा, सल्फर के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, 4e⁻ को इसके परमाणु द्वारा सल्फर (IV) ऑक्साइड बनाने के लिए दूसरे तत्व में छोड़ा जा सकता है:

S⁰ + O2⁰ → S⁺4 O2⁻²

सल्फर (II) क्लोराइड बनाने के लिए सल्फर दो इलेक्ट्रॉन भी दान कर सकता है:

एस⁰ + सीएल2⁰ → एस⁺² सीएल2⁻

उपरोक्त तीनों प्रतिक्रियाओं में, सल्फर इलेक्ट्रॉन दान करता है। नतीजतन, यह ऑक्सीकरण होता है, लेकिन साथ ही ऑक्सीजन परमाणुओं ओ और क्लोरीन सीएल के लिए एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है। हालाँकि, H2S के निर्माण के मामले में, ऑक्सीकरण में हाइड्रोजन परमाणुओं का बहुत योगदान होता है, क्योंकि वे ही इलेक्ट्रॉन खोते हैं, बाहरी को बहाल करते हैं ऊर्जा स्तरसल्फर छह इलेक्ट्रॉनों से आठ तक। परिणामस्वरूप, इसके अणु में प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणु एक प्रोटॉन बन जाता है:

Н2⁰-2е⁻ → 2Н⁺,

और सल्फर अणु, इसके विपरीत, कम होने पर, एक नकारात्मक चार्ज आयन (S⁻²) में बदल जाता है: S⁰ + 2е⁻ → S⁻²

इस प्रकार, में रासायनिक प्रतिक्रियाहाइड्रोजन सल्फाइड के निर्माण में ऑक्सीकरण एजेंट सल्फर होता है।

विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं में सल्फर की अभिव्यक्ति के दृष्टिकोण से, सल्फर (IV) ऑक्साइड और हाइड्रोजन सल्फाइड के बीच एक और दिलचस्प बातचीत मुक्त सल्फर का उत्पादन करने की प्रतिक्रिया है:

2H₂⁺S-²+ S⁺⁴О₂-²→ 2H₂⁺O-²+ 3S⁰

जैसा कि प्रतिक्रिया समीकरण से देखा जा सकता है, इसमें ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट दोनों सल्फर आयन हैं। दो सल्फर आयन (2-) अपने दो इलेक्ट्रॉनों को सल्फर (II) ऑक्साइड अणु में सल्फर परमाणु को दान करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सभी तीन सल्फर परमाणु मुक्त सल्फर में बदल जाते हैं।

2S-² - 4е⁻→ 2S⁰ - कम करने वाला एजेंट, ऑक्सीकरण करता है;

S⁺⁴ + 4е⁻→ S⁰ - ऑक्सीकरण एजेंट, कम।

पाठ 13

सल्फर(IV) ऑक्साइड. हाइड्रोजन सल्फाइड और सल्फ्यूरस अम्लऔर उनके लवण

पाठ मकसद:

1. सल्फर ऑक्साइड (IV), हाइड्रोजन सल्फाइड और सल्फ्यूरस एसिड और उनके लवणों के रासायनिक गुणों, सल्फर यौगिकों की गुणात्मक प्रतिक्रियाओं का वर्णन करें(विषय परिणाम).

2. विचारों को उत्पन्न करने, कारण-और-प्रभाव संबंधों की पहचान करने, उपमाओं की तलाश करने और एक टीम में काम करने, सूचना के वैकल्पिक स्रोतों का उपयोग करने की क्षमता विकसित करना जारी रखें(मेटाविषय परिणाम)।

3. अपने प्रबंधन के लिए कौशल का निर्माण शैक्षणिक गतिविधियां, आगे के शैक्षिक प्रक्षेप पथ की पसंद को समझने की तैयारी(व्यक्तिगत परिणाम).

पाठ प्रगति

नई सामग्री को समझने की तैयारी (10 मिनट)

होमवर्क पर छात्रों का सर्वेक्षण।

नई सामग्री सीखना (20 मिनट)

हाइड्रोजन सल्फाइड एच 2 एस - रंगहीन गैस, हवा से भारी, सड़े अंडे जैसी गंध। बहुत जहरीला. ज्वालामुखीय गैसों और खनिज जल में निहित।

विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त:

रासायनिक गुण:

1. नीली लौ के साथ हवा में जलना:

2 एच 2 एस+3ओ 2( झोपड़ी .) = 2H 2 O+2SO 2

2 एच 2 एस+ओ 2( कमी .) = 2H 2 ओ+2एस

2. पुनर्स्थापनात्मक गुण:

3. पानी में घुलने पर हाइड्रोसल्फाइड एसिड बनता है, जो अलग हो जाता है:

4. क्षार के साथ परस्पर क्रिया। दो प्रकार के लवण बनते हैं: सल्फाइड और हाइड्रोसल्फाइड:

सल्फर डाइऑक्साइड SO 2 : रंगहीन, तीखी गंध वाला, हवा से भारी, पानी में घुलनशील, जहरीला।

अम्लीय ऑक्साइड.

1. पानी के साथ मिश्रित होने पर यह एक सल्फ्यूरस यौगिक बनाता है:

सल्फ्यूरस अम्ल अस्थिर, आसानी से सल्फर (IV) ऑक्साइड और पानी में विघटित हो जाता है। केवल जलीय घोल में मौजूद होता है। दो प्रकार के लवण बनाते हैं: सल्फाइट्स और हाइड्रोसल्फाइट्स।

सल्फाइट्स के प्रति गुणात्मक प्रतिक्रिया

सल्फ्यूरस एसिड मध्यम शक्ति का एक अकार्बनिक डिबासिक अस्थिर एसिड है। एक अस्थिर यौगिक, जिसे केवल छह प्रतिशत से अधिक की सांद्रता वाले जलीय घोल में जाना जाता है। शुद्ध सल्फ्यूरस एसिड को अलग करने का प्रयास करने पर, यह सल्फर ऑक्साइड (SO2) और पानी (H2O) में टूट जाता है। उदाहरण के लिए, जब सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) सोडियम सल्फाइट (Na2SO3) के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो सल्फ्यूरस एसिड के बजाय सल्फर ऑक्साइड (SO2) निकलता है। प्रतिक्रिया इस प्रकार दिखती है:

Na2SO3 (सोडियम सल्फाइट) + H2SO4 (सल्फ्यूरिक एसिड) = Na2SO4 (सोडियम सल्फेट) + SO2 (सल्फर डाइऑक्साइड) + H2O (पानी)

सल्फ्यूरस एसिड घोल

इसे संग्रहीत करते समय, हवा तक पहुंच को बाहर करना आवश्यक है। अन्यथा, सल्फ्यूरस एसिड, धीरे-धीरे ऑक्सीजन (O2) को अवशोषित करके, सल्फ्यूरिक एसिड में बदल जाएगा।

2H2SO3 (सल्फ्यूरिक एसिड) + O2 (ऑक्सीजन) = 2H2SO4 (सल्फ्यूरिक एसिड)

सल्फ्यूरस एसिड के घोल में एक विशिष्ट गंध होती है (माचिस जलाने के बाद बची हुई गंध की याद दिलाती है), जिसकी उपस्थिति को सल्फर ऑक्साइड (SO2) की उपस्थिति से समझाया जा सकता है, जो रासायनिक रूप से पानी से बंधा नहीं होता है।

सल्फ्यूरस एसिड के रासायनिक गुण

1. H2SO3) का उपयोग कम करने वाले एजेंट या ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जा सकता है।

H2SO3 एक अच्छा अपचायक है। इसकी सहायता से मुक्त हैलोजन से हाइड्रोजन हैलाइड प्राप्त करना संभव है। उदाहरण के लिए:

H2SO3 (सल्फ्यूरिक एसिड) + Cl2 (क्लोरीन, गैस) + H2O (पानी) = H2SO4 (सल्फ्यूरिक एसिड) + 2HCl ( हाइड्रोक्लोरिक एसिड)

लेकिन मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ बातचीत करते समय, यह एसिड ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करेगा। एक उदाहरण हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ सल्फ्यूरस एसिड की प्रतिक्रिया है:

H2SO3 (सल्फ्यूरिक एसिड) + 2H2S (हाइड्रोजन सल्फाइड) = 3S (सल्फर) + 3H2O (पानी)

2. जिस रासायनिक यौगिक पर हम विचार कर रहे हैं वह दो रूपों में बनता है - सल्फाइट्स (मध्यम) और हाइड्रोसल्फाइट्स (अम्लीय)। ये लवण (H2SO3) सल्फ्यूरस अम्ल की तरह ही अपचायक हैं। जब इनका ऑक्सीकरण होता है तो सल्फ्यूरिक अम्ल के लवण बनते हैं। जब सक्रिय धातुओं के सल्फाइट्स को कैलक्लाइंड किया जाता है, तो सल्फेट्स और सल्फाइड बनते हैं। यह एक स्व-ऑक्सीकरण-स्व-उपचार प्रतिक्रिया है। उदाहरण के लिए:

4Na2SO3 (सोडियम सल्फाइट) = Na2S + 3Na2SO4 (सोडियम सल्फेट)

सोडियम और पोटेशियम सल्फाइट्स (Na2SO3 और K2SO3) का उपयोग कपड़ा उद्योग में कपड़ों की रंगाई, धातुओं को ब्लीच करने और फोटोग्राफी में किया जाता है। कैल्शियम हाइड्रोसल्फाइट (Ca(HSO3)2), जो केवल घोल में मौजूद होता है, का उपयोग लकड़ी की सामग्री को एक विशेष सल्फाइट गूदे में संसाधित करने के लिए किया जाता है। फिर इसका उपयोग कागज बनाने में किया जाता है।

सल्फ्यूरस एसिड का अनुप्रयोग

सल्फ्यूरस अम्ल का उपयोग किया जाता है:

ऊन, रेशम, लकड़ी के गूदे, कागज और अन्य समान पदार्थों को ब्लीच करने के लिए जो मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों (उदाहरण के लिए, क्लोरीन) के साथ ब्लीचिंग का सामना नहीं कर सकते हैं;

एक परिरक्षक और एंटीसेप्टिक के रूप में, उदाहरण के लिए, स्टार्च का उत्पादन करते समय अनाज के किण्वन को रोकने के लिए या वाइन बैरल में किण्वन प्रक्रिया को रोकने के लिए;

भोजन को संरक्षित करने के लिए, उदाहरण के लिए, सब्जियों और फलों को डिब्बाबंद करते समय;

सल्फाइट पल्प में संसाधित किया जाता है, जिससे कागज का उत्पादन किया जाता है। इस मामले में, कैल्शियम हाइड्रोसल्फाइट (Ca(HSO3)2) के घोल का उपयोग किया जाता है, जो लिग्निन को घोलता है, एक विशेष पदार्थ जो सेल्युलोज फाइबर को बांधता है।

सल्फ्यूरस एसिड: तैयारी

यह एसिड सल्फर डाइऑक्साइड (SO2) को पानी (H2O) में घोलकर बनाया जा सकता है। आपको सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4), कॉपर (Cu) और एक टेस्ट ट्यूब की आवश्यकता होगी। क्रियाओं का एल्गोरिदम:

1. एक परखनली में सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल सावधानी से डालें और फिर उसमें तांबे का एक टुकड़ा रखें। गरम करना। निम्नलिखित प्रतिक्रिया होती है:

Cu (तांबा) + 2H2SO4 (सल्फ्यूरिक एसिड) = CuSO4 (सल्फर सल्फेट) + SO2 (सल्फर डाइऑक्साइड) + H2O (पानी)

2. सल्फर डाइऑक्साइड के प्रवाह को पानी के साथ एक टेस्ट ट्यूब में निर्देशित किया जाना चाहिए। जब यह घुल जाता है, तो यह आंशिक रूप से पानी के साथ होता है, जिसके परिणामस्वरूप सल्फ्यूरस एसिड बनता है:

SO2 (सल्फर डाइऑक्साइड) + H2O (पानी) = H2SO3

तो, पानी के माध्यम से सल्फर डाइऑक्साइड प्रवाहित करके, आप सल्फ्यूरस एसिड प्राप्त कर सकते हैं। यह विचार करने योग्य है कि इस गैस का श्वसन पथ की झिल्लियों पर चिड़चिड़ापन प्रभाव पड़ता है, जिससे सूजन हो सकती है, साथ ही भूख भी कम हो सकती है। इसे लंबे समय तक सूंघने से चेतना की हानि हो सकती है। इस गैस को अत्यधिक सावधानी और सावधानी से संभालना चाहिए।