Лайнус Полинг, Питер Полинг - Химия
Помимо рассмотренных, известно множество других неметаллических гидридов, в которых два или несколько атомов неметалла связаны между собой одинарными связями. Так, раствор сульфида натрия Na2S растворяет серу S8 с образованием ряда полисульфидов Na2S2, Na2S3, Na2S4,..., из которых при добавлении соляной кислоты образуются соединения водорода H2S2, H2S3, H2S4,... Можно ожидать в соответствии с наблюдениями, что такая реакция, как 8H2S + S8 → 8HS—SH, будет иметь лишь очень небольшое значение ΔH, поскольку образующиеся молекулы содержат те же связи, что и молекулы исходных реагентов (16 H—S, 8 S—S). В соответствии с этим различные полисульфиды обладают почти такой же устойчивостью (по отношению к неметаллам в элементном состоянии), как и алканы.
Однако соответствующие реакции для кислорода и азота
H2O (г.) + 1/2O2 (г.) → H2O2 (г.)
4/3NH3 (r.)+1/3N2 (r.) → N2H4 (r.)
сильно эндотермичны. Обратные реакции являются экзотермическими
H2O2 (г.)→ H2O (г.) + 1/2O2 (г.) + 109 кДж·моль-1
N2H4 (г.) → 4/3NH3 (r.)+1/3N2 (r.) + 155 кДж·моль-1
Молекулы перекиси водорода и гидразина можно охарактеризовать как молекулы, богатые энергией благодаря наличию в них довольно нестойких связей O—O и N—N. Оба вещества применяют в качестве реактивного топлива. Высшие аналоги их, например H2O3 и N3H5, не получены.
При нагревании до темно-красного каления в токе воздуха окись бария BaO присоединяет кислород и образует высший окисел —перекись бария BaO2
2BaO + O2 → BaO2
Перекись водорода H2O2 получают действием серной или фосфорной кислоты на перекись бария с последующей отгонкой продукта*
BaO2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O2
Чистая перекись водорода представляет собой бесцветную подвижную, почти как вода, жидкость; ее плотность 1,47 г·см-3, температура плавления —0,4°С и температура кипения 151°С. Это очень сильный окислитель, самопроизвольно окисляющий органические вещества. Применение перекиси водорода главным образом и определяется ее окислительной способностью.
В продажу перекись водорода поступает в виде водного раствора, иногда содержащего небольшие добавки стабилизатора, например фосфат-иона, понижающего скорость разложения H2O2 на воду и кислород по реакции
2H2O2 → 2H2O + O2
Поступающий в продажу 3%-ный раствор перекиси водорода (содержащий 3 г H2O2 на 100 г раствора) предназначен для использования в качестве антисептика, 6%-ный раствор — для обесцвечивания волос, 30%-ный и 85%-ный растворы используют в химической промышленности.
Кислороду в перекиси водорода приписывают степень окисления —1. В рассмотренной выше реакции один из атомов кислорода в каждой молекуле перекиси водорода окисляется до степени окисления 0, второй восстанавливается до —2. Такая реакция называется реакцией самоокисления — самовосстановления. Перекись водорода может действовать как в качестве окислителя, так и в качестве восстановителя. Благодаря окислительной способности она находит применение в качестве обесцвечивающего средства для волос и эффективно действующего мягкого антисептика. Написанные масляными красками картины, потерявшие яркость в результате образования черного сульфида свинца PbS из основного карбоната свинца (называемого свинцовыми белилами), можно осветлить, промыв их перекисью водорода
PbS (к.) + 4H2O2 (водн,) → PbSO4 (к.) + 4H2O (ж.)
Действие перекиси водорода как восстановителя можно проиллюстрировать обесцвечиванием перманганат-иона в кислой среде
2MnO7- или 2MnO₄⁻ (по мнению редакции сайта) + 5H2O2 + 6H+ → 2Mn2+ + 5O2 (г.) + 8H2O
Сероводород и сульфиды
Сероводород H2S — аналог воды. Его электронная структура
Это соединение отличается значительно большей летучестью (т. пл. — 85,5°С, т. кип. —60,3°C), чем вода. Сероводород хорошо растворим в холодной воде (при 20°С в 1 л воды растворяется 2,6 л газообразного сероводорода), давая слабокислый раствор. Этот раствор медленно окисляется кислородом воздуха, в результате чего образуется молочно-белый осадок серы.
Сероводород обладает сильным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Он очень ядовит, и при работе с ним в химической лаборатории следует принимать меры для предотвращения вдыхания этого газа.
Сероводород легко получить, действуя соляной кислотой на сульфид железа
2HCl (водн.) + FeS (к.) → FeCl2 (воды.) + H2S (г.)
Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов — бесцветные вещества, легко растворимые в воде. Сульфиды большинства других металлов нерастворимы или очень слабо растворимы в воде, и осаждение их в разных условиях составляет важную часть обычной схемы качественного анализа на ионы металлов. Многие сульфиды металлов встречаются в природе; важные сульфидные руды включают FeS, Cu2S, CuS, ZnS, Ag2S, Hg2S и PbS.
* В промышленности применяют метод, основанный на использовании органических соединений.