Соединения со связями между атомами серы

По способности образовывать цепочки и кольца из одинаковых атомов серу можно сравнить с углеродом. Выше приведены формулы простого вещества 88 и полисульфидов натрия. В полисульфидах, как и в простом веществе, может быть до восьми атомов серы: Ыа258. Соединением с двумя атомами серы в цепочке является минерал пирит Ее52. Атом серы может присоединяться к четырехвалентной сере. При этом она переходит в шести валентное состояние.

Сульфит натрия, присоединяя серу, превращается в тиосульфат натрия Ыа25203. Название образующегося вещества означает, что ион 320| _ по структуре отличается от сульфат-иона заменой одного атома кислорода па атом серы:

центральный атом серы находится в шестивалентном состоянии, а присоединенный атом — в двухвалентном состоянии. Если же считать степени окисления серы, то сразу следует учесть, что образование связей между одинаковыми атомами на степени окисления не влияет. Следовательно, центральный атом остался в степени окисления +4, как в исходном ионе 50§ _ , а присоединившийся — в степени окисления 0.

Тиосерная кислота, от которой производится соль тиосульфат натрия, является одним из примеров неустойчивых кислот, известных лишь по их солям. Если сернистая кислота неустойчива, но все же образуется по обратимой реакции 802 с водой, то тиосерная кислота при попытке получения разлагается, не участвуя в равновесии:

Выделяющаяся сера сначала находится в коллоидном состоянии, раствор мутнеет и дает опалесценцию, а через некоторое время начинает выпадать осадок высокодисперсной серы.

Тиосульфат натрия широко используется как восстановитель и комплексообразователь. В фотографии он применяется в фиксажном растворе под старым названием гипосульфит натрия.

В реакции со слабым окислителем в нейтральной среде тиосульфат-ион отдает один электрон, и при этом возникает связь между двумя ионами через атомы серы:

Образующаяся соль тетратионат натрия принадлежит к группе солей политионатов с общей формулой Ме28„06, в которых также имеются цепочки из атомов серы. Тетратионовая кислота, солью которой является тетратионат натрия, имеет следующую структуру:

Вещество близко по структуре к пероксодисерной кислоте, но замена пероксидных атомов кислорода на серу лишает это вещество сильных окислительных свойств.

Способность атомов серы образовывать связь между собой играет важную роль в химии жизни. Молекулы белков, представляющие собой длинные цепочки аминокислотных остатков -ЫН-СНИ-СОО-, свертываются в спирали, а необходимые изгибы самих спиралей фиксируются образованием мостиков -СН2-8-8-СН2- между определенными участками молекулы. Соответствующая аминокислота имеет радикал -СН2-8Н. Два таких радикала теряют по одному атому водорода (окисляются) и образуют мостик.

Подгруппа селена (селен и теллур)

Селен и теллур представляют собой весьма редкие элементы (см. табл. 19.1). Селен не образует собственных минералов и находится в природе только как примесь в минералах серы, например, в пирите Ее82. При обжиге пирита селен накапливается в пылеочистительных камерах заводских установок. Из этого отхода производства извлекают селен. Его мировое производство не доходит и до 2000 т. Теллур встречается в виде некоторых очень редких минералов. Он накапливается в осадках (шламах) при электролизе концентратов благородных металлов. Мировое произвол-

ство теллура — менее 300 т в год. Селен считается биогенным элементом, так как обнаружены содержащие его ферменты.

Оба элемента имеют по шесть стабильных изотопов. Самый распространенный изотоп селена — ^Бе (49,8%). У теллура самый распространенный изотоп — Н^Те (33,97%). Интересно то, что этот изотоп нестабилен, но его период полураспада фантастически велик — 2,4• 10 21 лет. За время существования Земли его содержание в природной смеси изотопов практически не изменилось.

Селен образует красную модификацию с молекулярной структурой. Состав молекул 5е8. Эта форма селена близка к сере как по молекулярной, так и по кристаллической структуре, но неустойчива и превращается в серый селен с ковалентной структурой. Атомы в сером селене расположены по спиралям. Серый селен является полупроводником. Незначительная электропроводность его сильно увеличивается при освещении. Поэтому селен применяется в электронной технике. Теллур по структуре подобен серому селену, но имеет высокую электропроводность. По внешнему виду является металлом. Применяется в некоторых сплавах.

В химических соединениях селен и теллур проявляют сходство с серой. Вступают в реакции с галогенами, кислородом и активными металлами. Селен окисляется азотной кислотой, а теллур реагирует с разбавленной серной и соляной кислотами, образуя соли. Таким образом, теллур близок к металлам как по физическим, так и по химическим свойствам.

В водородных соединениях Н25е и Н2Те наблюдается усиление кислотных свойств по сравнению с сероводородом. В воде растворимы селениды и теллуриды щелочных металлов. При действии кислот на растворы этих солей выделяются газообразные Н23е и Н2Те, имеющие отвратительный запах. Эти вещества термически неустойчивы.

Кислород окисляет селен и теллур до оксидов 5е02 и Те02. Это твердые вещества, кислотные оксиды, образующие с основаниями соли селениты и теллуриты. В отличие от Б02, эти оксиды проявляют преимущественно окислительные свойства. Например, оксид селена(1У) окисляет оксид серы(1У):

Действием сильных окислителей селен и теллур в этих оксидах могут быть окислены до шестивалеитиого состояния. При этом образуются кислоты Н23е04 и Н2Те04 (Н6ТеОб). Селеновая кислота — сильный окислитель, реагирующий с золотом. По силе кислотных свойств она очень близка к серной кислоте. Теллуровая кислота в водном растворе находится в форме Н6Те06 и может давать шестизамещенные соли, например, Λg6Te06. Увеличение координационного числа до 6 связано с возрастанием радиуса атома теллура. Теллур обнаруживает сходство с находящимся рядом с ним в таблице Менделеева йодом, который образует кислоту Н5Ю6 и соль с серебром Ag5IOΓJ.