A kén (lat. kén) nem fémes elem. A vegyjele S, a periódusos rendszer sorszáma 16. A kén vegyértékét még az atom szerkezetének vizsgálata előtt megállapították. Értékét az alapján határozták meg, hogy bizonyos számú más atomot vagy csoportot helyettesít, vonz vagy kapcsol be. Később a kutatók rájöttek a negatív töltésű részecskék (elektronok) szerepére a kémiai kötések kialakulásában.
Kén vegyértéke: az atomok milyen tulajdonságai befolyásolják az értékét?
A Földön való elterjedtségét tekintve egy kémiai elem a 16. helyen áll. Élénk sárga kristályok vagy por formájában fordul elő kőzetekben, aktív és kialudt vulkánok közelében. A leghíresebb természetes vegyületek a szulfidok és szulfátok.
Az elem és az anyag jellemzői:
- Erős, nem fém.
- Az elektronegativitás (EO) vagy az elektronvonzó képesség tekintetében a kén a fluor, oxigén, nitrogén, klór és bróm után a második helyen áll.
- Kölcsönhatásba lép fémekkel és nemfémekkel, egyszerű és összetett anyagokkal.
A tulajdonságok különbségei az atom szerkezetétől és állapotától, az EO értékeinek különbségétől függenek. Nézzük meg, milyen vegyértékű kén lehet a vegyületekben. Kémiai viselkedésük az energiahéjak szerkezetétől, az atomban lévő külső elektronok számától és elrendezésétől függ.
Miért változik a vegyérték?
A kén természetes izotópjai stabilak, tömegszámuk 32 (leggyakoribb), 33, 34 és 36. Ezen nuklidok mindegyikének atomja 16 pozitív töltésű protont tartalmaz. Az atommag közelében lévő űrben 16 elektron mozog nagy sebességgel. Végtelenül kicsik, negatív töltésűek. Kevésbé vonzódik a maghoz (több szabad) 6 külső részecske. Többen vagy mindegyikük részt vesz a különböző típusú kémiai kötések kialakításában. A modern fogalmak szerint a kén vegyértékét a létrejövő közös (kötő) elektronpárok száma határozza meg. Általában a rajzokon és diagramokon a folyamatban részt vevő külső részecskék a kémiai jel körül pontokként vannak ábrázolva.
Hogyan függ a vegyérték az atom szerkezetétől?
Energiadiagram segítségével megjelenítheti a szintek és alszintek (s, p, d) szerkezetét, amelytől a kén vegyértékképlete függ. Két különböző irányú nyíl párosított, egy párosítatlan elektronokat szimbolizál. A kénatom külső terét 6 részecske pályái alkotják, és az oktett szabály szerint 8 részecske szükséges a stabilitáshoz. A vegyértékhéj konfigurációját a 3s23p4 képlet tükrözi. A befejezetlen réteg elektronjainagy energiakészlettel rendelkeznek, ami az egész atom instabil állapotát okozza. A stabilitás eléréséhez a kénatomnak két további negatív fajra van szüksége. Más elemekkel kovalens kötések kialakításával vagy két szabad elektron elnyelésével nyerhetők. Ebben az esetben a kén II (–) vegyértéket mutat. Ugyanez az érték a következő képlettel érhető el: 8 - 6=2, ahol 6 annak a csoportnak a száma, amelyben az elem található.
Hol találhatók olyan vegyületek, amelyekben a kén vegyértéke II (–)?
Egy elem vonzza vagy teljesen eltávolítja az elektronokat az atomokból, amelyek a Polling skálán alacsonyabb elektronegativitásúak. A II. vegyérték (-) fémek és nemfémek szulfidjaiban nyilvánul meg. Az ilyen vegyületek kiterjedt csoportja megtalálható a nagy gyakorlati jelentőségű kőzetek és ásványok összetételében. Ide tartozik a pirit (FeS), a szfalerit (ZnS), a galenit (PbS) és más anyagok. A vas-szulfid kristályok gyönyörű sárgásbarna színűek és fényesek. A pirit ásványt gyakran "bolondok aranyának" nevezik. Ahhoz, hogy az ércekből fémeket nyerjenek, pörkölik vagy redukálják. A hidrogén-szulfid H2S ugyanolyan elektronszerkezettel rendelkezik, mint a víz. H2S eredete:
- fehérjék rothadásakor szabadul fel (például csirke tojás);
- vulkáni gázokkal tör ki;
- természetes vizekben, olajban halmozódik fel;
- üregekben tűnik ki a földkéregben.
Miért a négyértékű kén-oxid képlete SO2?
A dioxid képlete azt mutatja, hogy egy molekulában egy kénatom két oxigénatomhoz kapcsolódik, amelyek mindegyikének 2 elektronra van szüksége egy oktetthez. A létrejövő kötés kovalens poláris jellegű (az oxigén EO-ja nagyobb). A kén vegyértéke ebben a vegyületben IV (+), mivel a kénatom 4 elektronja két oxigénatom felé tolódik el. A képlet a következőképpen írható fel: S2O4, de a szabályok szerint 2-vel kell redukálni. A dioxid vízben oldva gyenge kénsav ionjait képezi. Sói - szulfitjai - erős redukálószerek. Az SO2 gáz köztitermékként szolgál a kénsav előállításában.
Mely anyagokban mutatja a kén legmagasabb vegyértékét?
Az SO3 vagy S2O6 oxid színtelen folyadék, amely 17°C alatti hőmérsékleten megkeményedik. Az SO3 vegyületben az oxigén vegyértéke II (–), a kén értéke VI (+). A magasabb oxidok vízben oldódnak és erős kétbázisú kénsavat képeznek. A gyártási folyamatokban betöltött nagy szerep miatt az anyagot "a vegyipar kenyerének" nevezték. A gazdaságban és az orvostudományban fontos szerepet töltenek be a savas sók - szulfátok. Kalcium-hidrátot (gipszet), nátriumot (Glauber-sót), magnéziumot (epsom-sót vagy keserűsót) használnak.
1, 2, 3, 4, 6 külső elektron vehet részt különböző típusú kémiai kötések kialakításában. Nevezzük meg a kén lehetséges vegyértékeit, tekintettel arra, hogy vannak ritka és instabil vegyületek: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). Az elem egy második pozitív vegyértéket kapSO-monoxid. A leggyakoribb II (–), IV (+), VI (+) értékeket a kén mutatja az ipari, mezőgazdasági és orvosi jelentőségű anyagok csoportjának részeként. Ennek vegyületeit tűzijátékok gyártásához használják.
A kipufogógázok felfogása továbbra is nagy probléma, beleértve a IV (+), VI (+) kén-oxidokat és a hidrogén-szulfidot, amelyek károsak az emberre és a környezetre. Technológiákat hoztak létre ezeknek a gáznemű hulladékoknak a feldolgozására, és kénsavat és szulfátokat nyernek belőlük. Ebből a célból vegyipari üzemek épülnek a kohászati üzemek mellett vagy ugyanazon a területen. Ennek eredményeként csökken a szennyezés mennyisége, kevesebb a "kénsavas eső".
