Хүхэр (лат. Sulfur) нь металл бус элемент юм. Химийн тэмдэг нь S, үелэх систем дэх серийн дугаар нь 16. Хүхрийн валент нь атомын бүтцийг судлахаас өмнө ч тогтоогдсон. Түүний үнэ цэнийг тодорхой тооны бусад атом, бүлгийг орлуулах, татах, хавсаргах шинж чанарт үндэслэн тодорхойлсон. Хожим нь судлаачид химийн холбоо үүсэхэд сөрөг цэнэгтэй бөөмс (электрон) ямар үүрэгтэйг олж мэдсэн.
Хүхрийн валент: атомын ямар шинж чанар нь түүний үнэ цэнэд нөлөөлдөг вэ?
Дэлхий дээр тархалтын хэмжээгээр химийн элемент 16-р байранд ордог. Энэ нь идэвхтэй, унтарсан галт уулын ойролцоо, чулуулагт тод шар талст эсвэл нунтаг хэлбэрээр үүсдэг. Байгалийн хамгийн алдартай нэгдлүүд нь сульфид ба сульфатууд юм.
Элемент ба бодисын онцлог:
- Хүчтэй металл биш.
- Цахилгаан сөрөг чанар (EO) буюу электрон татах чадвараараа хүхэр нь фтор, хүчилтөрөгч, азот, хлор, бромын дараа ордог.
- Металл ба металл бус, энгийн ба нийлмэл бодисуудтай харилцан үйлчилнэ.
Шинж чанаруудын ялгаа нь атомын бүтэц, төлөв байдал, EO-ийн утгын зөрүүгээс хамаарна. Нэгдлүүдэд ямар валент хүхэр байж болохыг олж мэдье. Тэдний химийн үйлдэл нь энергийн бүрхүүлийн бүтэц, атом дахь гадаад электронуудын тоо, зохион байгуулалтаас хамаарна.
Валент яагаад өөр байдаг вэ?
Тогтвортой гэдэг нь 32 (хамгийн түгээмэл), 33, 34, 36 масстай хүхрийн байгалийн изотопууд юм. Эдгээр нуклид бүрийн атом нь 16 эерэг цэнэгтэй протон агуулдаг. Цөмийн ойролцоох орон зайд 16 электрон маш хурдтай хөдөлдөг. Тэд хязгааргүй жижиг, сөрөг цэнэгтэй. Цөмд бага татагддаг (илүү чөлөөтэй) 6 гаднах бөөмс. Тэдгээрийн хэд хэдэн буюу бүгдээрээ янз бүрийн төрлийн химийн холбоо үүсэхэд оролцдог. Орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу хүхрийн валентыг үүсгэсэн нийтлэг (холбох) электрон хосуудын тоогоор тодорхойлдог. Ихэвчлэн зураг, диаграммд энэ үйл явцад оролцдог гадаад бөөмсийг химийн тэмдгийн эргэн тойронд цэг хэлбэрээр дүрсэлсэн байдаг.
Валент нь атомын бүтцээс хэрхэн хамаардаг вэ?
Энергийн диаграммыг ашиглан хүхрийн валентийн томьёо нь хамаарах түвшин ба дэд түвшний (s, p, d) бүтцийг харуулж болно. Хоёр өөр чиглэлтэй сум нь хосолсон, нэг нь хосгүй электроныг бэлэгддэг. Хүхрийн атомын гаднах орон зай нь 6 ширхэгийн тойрог замаас бүрддэг бөгөөд октетийн дүрмийн дагуу тогтвортой байдалд 8 шаардлагатай байдаг. Валентын бүрхүүлийн тохиргоог 3s23p4 томъёогоор тусгана. Дуусаагүй давхаргын электронуудих хэмжээний эрчим хүчний нөөцтэй бөгөөд энэ нь бүхэл бүтэн атомын тогтворгүй байдлыг үүсгэдэг. Тогтвортой байдалд хүрэхийн тулд хүхрийн атом нь нэмэлт хоёр сөрөг зүйл шаарддаг. Тэдгээрийг бусад элементүүдтэй ковалент холбоо үүсгэх эсвэл хоёр чөлөөт электроныг шингээх замаар олж авч болно. Энэ тохиолдолд хүхэр нь II (-) валентыг харуулдаг. Үүнтэй ижил утгыг дараах томъёогоор авч болно: 8 - 6=2, энд 6 нь тухайн элементийн байрлаж буй бүлгийн тоо юм.
Хүхрийн валент нь II (–) байдаг нэгдлүүдийг хаанаас олдог вэ?
Элемент нь Санал асуулгын хуваарийн дагуу бага цахилгаан сөрөг утгатай атомуудаас электронуудыг татаж эсвэл бүрмөсөн устгадаг. Валент II (-) нь метал ба металл бус сульфидуудад илэрдэг. Ийм нэгдлүүдийн өргөн хүрээтэй бүлэг нь практик ач холбогдолтой чулуулаг, ашигт малтмалын найрлагад байдаг. Үүнд пирит (FeS), сфалерит (ZnS), галена (PbS) болон бусад бодисууд орно. Төмрийн сульфидын талстууд нь үзэсгэлэнтэй шаргал хүрэн өнгөтэй, гялалзсан байдаг. Ашигт малтмалын пиритийг ихэвчлэн "тэнгийн алт" гэж нэрлэдэг. Хүдрээс металл авахын тулд тэдгээрийг шарж эсвэл багасгадаг. Устөрөгчийн сульфид H2S нь устай ижил электрон бүтэцтэй. H2S-ийн гарал үүсэл:
- уураг ялзрах үед ялгардаг (жишээлбэл, тахианы өндөг);
- галт уулын хийгээр дэлбэрэх;
- байгалийн ус, тосонд хуримтлагдана;
- дэлхийн царцдас дахь хоосон зайд ялгардаг.
Дөрвөн валент хүхрийн ислийн SO2-ийн томъёо яагаад байдаг вэ?
Диоксидын томьёо нь молекул дахь нэг хүхрийн атом нь хоёр хүчилтөрөгчийн атомтай холбогддог бөгөөд тус бүр нь октетт 2 электрон шаардлагатай байдаг. Үүссэн холбоо нь ковалент туйлын шинж чанартай байдаг (хүчилтөрөгчийн EO илүү их байдаг). Энэ нэгдэл дэх хүхрийн валент нь IV (+) байна, учир нь хүхрийн атомын 4 электрон хүчилтөрөгчийн хоёр атом руу шилждэг. Томьёог дараах байдлаар бичиж болно: S2O4, гэхдээ дүрмийн дагуу үүнийг 2-оор багасгах ёстой. Диоксид нь усанд ууссан үед сул хүхрийн хүчлийн ион үүсгэдэг. Түүний давсууд - сульфитууд нь хүчтэй бууруулагч бодис юм. SO2 хий нь хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд завсрын бодис болдог.
Хүхэр ямар бодисуудад хамгийн өндөр валентыг харуулдаг вэ?
Оксид SO3 эсвэл S2O6 нь 17°С-аас доош температурт хатуурдаг өнгөгүй шингэн юм. SO3 нэгдэлд хүчилтөрөгчийн валент нь II (–), хүхэр нь VI (+) байна. Дээд исэл нь усанд уусч, хүчтэй хоёр үндсэн хүхрийн хүчил үүсгэдэг. Үйлдвэрлэлийн процесст томоохон үүрэг гүйцэтгэхийн тулд уг бодисыг "химийн үйлдвэрийн талх" гэж нэрлэдэг байв. Эдийн засаг, анагаах ухаанд чухал үүрэг нь хүчил давс - сульфат юм. Кальцийн гидрат (гипс), натри (Глауберийн давс), магни (эпсомын давс эсвэл гашуун давс) хэрэглэдэг.
1, 2, 3, 4, 6 гадаад электронууд нь янз бүрийн төрлийн химийн холбоо үүсгэхэд оролцдог. Ховор, тогтворгүй нэгдлүүд байдаг тул хүхрийн боломжит валентуудыг нэрлэе: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Элемент нь хоёр дахь эерэг валентыг олж авдагSO дан исэл. II (–), IV (+), VI (+) гэсэн хамгийн түгээмэл утгуудыг хүхэр үйлдвэр, хөдөө аж ахуй, эмнэлгийн ач холбогдолтой бодисын бүлгийн нэг хэсэг болгон харуулав. Түүний нэгдлүүдийг салют үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Хүн болон байгаль орчинд хортой хүхрийн исэл IV (+), VI (+) болон хүхэрт устөрөгч зэрэг утааны хийг барьж авах нь томоохон асуудал хэвээр байна. Эдгээр хийн хаягдлыг боловсруулж, тэдгээрээс хүхрийн хүчил, сульфат гаргаж авах технологи бий болсон. Үүний тулд металлургийн үйлдвэрүүдийн хажууд юм уу, тэр газарт химийн үйлдвэрүүд баригдаж байна. Үүний үр дүнд бохирдлын хэмжээ багасч, "хүхрийн хүчлийн бороо" багасна.
