33. Сірка, алотропія сірки. Сірководень, його одержання та властивості.

Сірка - елемент 16-ї групи (за застарілою класифікації - головної підгрупи VI групи), третього періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 16. Проявляє неметалічні властивості. Позначається символом S (лат. Sulfur). У водневих і кисневих з'єднаннях перебуває у складі різних іонів, утворює багато кислоти і солі. Багато сірковмісні солі малорастворіми у воді. Алотропія (від гр. ἄλλος, állos — інший і τρόπος, trópos — властивість) — явище утворення елементом двох або кількох простих речовин. Так проста речовина кисень O2 і проста речовина озон O3 є алотропічними видозмінами елементу оксигену.

Існування аллотропних модифікацій сірки пов’язано з її здатністю утворювати стійкі гомоцепі – S – S -. Стійкість ланцюгів пояснюється тим, що зв’язки – S – S – виявляються міцніше, ніж зв’язок в молекулі S2. Гомоцепі сірки мають зигзагоподібну форму, оскільки в їх утворенні беруть участь електрони взаємно перпендикулярних р-орбіталей.

Існує три аллотропние модифікації сірки: ромбічна, моноклінна і пластична.

У ромбічної сере найменший елементарний об’єм має форму прямокутного паралелепіпеда, а в разі моноклінної сірки елементарний об’єм виділяється у вигляді скошеного паралелепіпеда. Пластична модифікація сірки утворена спіральними ланцюгами з атомів сірки з лівого і правого осями обертання. Ці ланцюжки скручені і витягнуті в одному напрямку.

При кімнатній температурі стійка ромбічна сірка. При нагріванні вона плавиться, перетворюючись на жовту легкорухливою рідина, при подальшому нагріванні рідина загусає, тому що в ній утворюються довгі полімерні ланцюжки. При повільному охолодженні розплаву утворюються темно-жовті голчасті кристали моноклінної сірки, а якщо вилити розплавлену сірку в холодну воду, вийде пластична сірка – гумоподібний структура, що складається з полімерних ланцюжків. Пластична і моноклінна сірка нестійкі і мимовільно перетворюються в ромбічну.

Сірководень — хімічна сполука з формулою H2S. Це безбарвний, дуже отруйний, горючий газ з характерним неприємним запахом тухлих яєць.[3] Запах відчувається за таких низьких концентрацій, як 0,00047 часток на мільйон. Цей газ утворюється в результаті вулканічної активності, входить до складу природного газу і деяких вод. Людське тіло виробляє невелику кількість H2S як сигнальної молекули.

Хоч сірководень і утворюється при взаємодії водню із сіркою при нагріванні, але його зручніше добувати при дії хлоридної кислоти на сульфід заліза:

Взаємодією сульфіду алюмінію з водою (ця реакція відрізняється чистотою отриманого сірководню):

Хімічний зв'язок сірки з воднем у молекулі сірководню ковалентний. Спільні електронні пари зміщені від атомів водню до атомів сірки, тому сірка виявляє негативну валентність. У водному розчині це зміщення є ще більшим. У хімічному відношенні сірководень — сильний відновник. Відновні властивості його обумовлюються тим, щоіон сірки S2− порівняно легко втрачає два електрони і перетворюється в нейтральний атом сірки S0, а під впливом сильних окисників втрачає шість електронів і перетворюється в позитивно заряджені іони S4+. Так, при достатньому доступі кисню сірководень горить на повітрі з утворенням двоокису сірки і водяної пари:

При недостатньому доступі кисню, або при охолодженні його полум'я він згоряє з утворенням води і виділенням вільної сірки:

За цією самою реакцією сірководень повільно окиснюється у водному розчині. Тому коли сірководневу воду залишити на тривалий час в дотику з повітрям, то H2S повністю окисниться і вільна сірка виділиться у вигляді осаду. У водному розчині сірководень легко окиснюється також галогенами й іншими окиснювачами. Наприклад:

Сірководень утворюється в невеликих кількостях в деяких клітинах ссавців і має ряд біологічних сигнальних функцій. (Тільки два інших гази мають таку ж функцію: оксид азоту (NO) і оксид вуглецю (СО). Газ утворюється з цистеїну під впливом ферменті: цістатіонін бета-синтази і цістатіонін гамма-ліази. Він діє як розслаблювач гладких м'язів і, як судинорозширювач,0 також бере активну участь в роботі мозку, де він збільшує реакцію рецепторів NMDA, [4] і полегшує довгострокове потенціювання, яке бере участь у формуванні пам'яті. Сульфати виводяться із сечею.

Завдяки своїм ефектам близький до окису азоту, сірководень в наш час[Коли?] визнаний як потенційний захисник від серцево-судинних захворювань . Хоча обидва оксиду азоту і сірководень, як було сказано розслабляють кровоносні судини, їх механізми дії різні: в той час як NO активує фермент гуанілін-циклазу, H2S активує АТФ-чутливі калієві канальці у клітинах гладкої мускулатури. Як оксид азоту, сірководень бере участь в розслаблення гладких м'язів, що викликає ерекцію статевого члена, це дає нові можливості для терапії еректильної дисфункції. При хворобі Альцгеймера кількість сірководню в мозку сильно знижується. У трисомії 21 (найпоширеніша формасиндрому Дауна) організм виробляє надлишок сірководню. Сірководень також бере участь в процесі 1 типу діабету. Бета-клітин підшлункової залози при цукровому діабеті 1 типу виробляють надлишок сірководню, що призводить до загибелі бета-клітин і зниження вироблення інсуліну тими, які залишились.