Сернистые металлы

Соли сероводородной кислоты называются сернистыми металлами или сульфидами. Они могут быть получены непосредственным соединением металлов с серой. Смешав, например, железные опилки с порошкообразной серой и нагрев смесь в одном месте, легко вызвать реакцию соединения железа с серой, которая дальше идет сама собой, сопровождаясь выделением большого количества тепла и образованием сульфида железа:

Fe + S = FeS + 22,8 ккал

Многие сульфиды можно получить, действуя сероводородом на растворимые в воде соли соответствующих металлов. Так, например, если пропускать сероводород в раствор какой-нибудь медной соли, то сейчас же появляется черный осадок сульфида меди:

CuSО₄ + H₂S = ↓CuS + H₂SО₄

или в ионной форме

Cu^•• + H₂S = ↓CuS + 2H^•

Осадок нерастворим не только в воде, но и в разбавленных кислотах. Если бы осадок растворялся в разбавленных кислотах, то, как это видно из уравнения, он вообще не мог бы образоваться, так как при реакции получаются ионы водорода. Подобно медным солям относятся к действию сероводорода соли серебра, свинца, ртути и некоторых других металлов.

Но если прилить сероводородной воды к раствору какой-нибудь железной соли, то никакого осадка не получается. Сульфид железа растворяется в разбавленных кислотах с выделением сероводорода, а так как при реакции одновременно с сульфидом железа образуются и ионы водорода, то последние, вступая во взаимодействие с FeS, снова дают сероводород и ионы железа. Таким образом, реакция между сероводородом и железными солями обратима и приводит к состоянию равновесия:

Fe^•• + H₂S ⇄ FeS + 2Н^•

которое практически полностью сдвинуто в сторону образования сероводорода и ионов железа.

Чтобы заставить реакцию идти слева направо, нужно все время удалять образующиеся ионы водорода. Этого можно достигнуть, прибавив к раствору щелочи. Гидроксильные ионы будут связывать ионы водорода, и реакция пойдет до конца вправо.

Еще проще действовать на соль железа вместо сероводорода каким-нибудь растворимым в воде сернистым металлом, например Na₂S; тогда при реакции совсем не образуется ионов водо-рода и сульфид железа сейчас же выделяется в виде черного осадка:

 FeSО₄ + Na₂S = ↓FeS + Na₂SО₄

или

Fe^•• + S» = ↓FeS

Точно так же получаются сульфиды марганца и цинка, которые нерастворимы в воде, но растворяются в разбавленных кислотах.

Наконец, существуют растворимые в воде сульфиды, как, например, Na₂S, K₂S. Понятно, что они не могут быть получены из соответствующих солей ни действием сероводорода, ни действием других сульфидов.

Различием в растворимости сульфидов пользуются в аналитической химии для последовательного осаждения металлов из растворов их солей.

Сульфиды, как соли очень слабой кислоты, легко подвергаются гидролизу. Например, сульфид натрия при растворении в воде почти целиком гидролизуется с образованием кислой соли:

Na₂S — H₂O ⇄ NaHS + NaOH

S» + H₂O ⇄ HS’ + OH’

Сероводород может и непосредственно вступать в реакцию с некоторыми металлами, образуя сульфиды.

Опустим, например, блестящую серебряную монету в сероводородную воду. Монета тотчас же чернеет вследствие образования на ее поверхности сульфида серебра. Реакция эта идет при участии кислорода воздуха по следующему уравнению:

4Ag + 2H₂S + O₂ = 2Ag₂S + 2Н₂O

По этой причине серебряные и медные предметы довольно быстро покрываются темным налетом в воздухе, содержащем сероводород.

Многосернистые металлы. При взбалтывании раствора какого-нибудь сульфида, например Na₂S, с серой последняя растворяется в нем, и после выпаривания получается остаток, содержащий, кроме Na₂S, также соединения переменного состава — от Na₂S₂ до Na₂S₅. Такие соединения называются многосернистыми металлами или полисульфидами.

При сплавлении серы с содой или поташом также получается смесь полисульфидов. Этот продукт был известен еще алхимикам и получил от них название серной печени.

При действии кислот полисульфиды разлагаются с выделением сероводорода и свободной серы; например:

Na₂S₄ + 2НСl = 2NaCl + H₂S + 3S

Если же постепенно вносить полисульфиды натрия или калия в концентрированную соляную кислоту, то сероводород не выделяется, а на дне сосуда собирается желтая маслообразная жидкость, содержащая различные многосернистые соединения водорода, из которой можно выделитьH₂S₂, H₂S₃ и др. Многосернистые соединения водорода непрочны и на воздухе постепенно разлагаются на сероводород и серу.

Строение многосернистых водородов, вероятно, сходно со строением перекиси водорода. Например, строение трехсернистого водорода H₂S₃можно изобразить так:

H:S:S:S:H

Обыкновенная структурная формула того же соединения будет иметь вид:

H—S—S—S—H

Сульфиды калия и натрия широко применяются в красильном деле, а также в кожевенном производстве, где смесью сернистого калия и сернистого натрия с известью пользуются для удаления шерсти со шкур. Полисульфиды применяются при синтезе некоторых видов искусственного каучука.

121 122 123

Вы читаете, статья на тему Сернистые металлы