Сера (S): степень окисления, валентность, строение атома
Сера S — неметалл, № 16. Степени окисления: −2, +4, +6; валентность II, IV, VI. Электронная формула [Ne]3s²3p⁴, электроны по уровням: 2, 8, 6. M = 32 г/моль.
| Что | Значение |
|---|---|
| Степень окисления | −2, +4, +6высшая +6, низшая −2 подробнее |
| Валентность | II, IV, VIпеременная подробнее |
| Электронная формула | 1s² |
| Строение атома | +16: 16 p⁺, 16 n⁰, 16 e⁻уровни 2, 8, 6 подробнее |
| Молярная масса | 32 г/мольточнее 32,06 подробнее |
| Положение | 3-й период, VIА группа, p-элемент |
| Характеристика | неметалл, халькоген подробнее |
| ЭО по Полингу | 2,58 таблица ЭО |
Какая степень окисления у серы?
Высшая степень окисления серы — +6, низшая — −2. Характерные значения: −2, +4, +6.
Характерные степени окисления серы — −2, 0 (простое вещество), +4 и +6; высшая +6 равна номеру группы, низшая −2 = 6 − 8. В пирите FeS2 сера −1 (ион S22−), а в тиосульфате Na2S2O3 средняя степень окисления +2.
| Степень окисления | Примеры соединений |
|---|---|
| −2 | H2S, Na2S, FeS, ZnS |
| +4 | SO2, H2SO3, Na2SO3 |
| +6 | SO3, H2SO4, Na2SO4, CaSO4 |
Задание 3 ЕГЭ: степень окисления и валентность
Какая валентность у серы?
Валентность серы — II, IV, VI (переменная).
Валентности II, IV и VI объясняют тремя состояниями атома: в основном у серы два неспаренных электрона, при распаривании 3p-пары — четыре (3s²3p³3d¹), при распаривании ещё и 3s-пары — шесть (3s¹3p³3d²).
| Валентность | Примеры соединений |
|---|---|
| II | H2S, Na2S |
| IV | SO2, H2SO3 |
| VI | SO3, H2SO4 |
Строение атома серы
Порядковый номер серы — 16, поэтому заряд ядра +16: в ядре 16 протонов и 16 нейтронов (у самого распространённого изотопа ³²S, массовое число 32).
Вокруг ядра — 16 электронов на трёх энергетических уровнях: 2, 8, 6. Число уровней равно номеру периода.
Внешний уровень — 3-й, на нём 6 электронов. Неспаренных электронов в основном состоянии — 2.
Схема: +16 S )2 )8 )6
Задание 1 ЕГЭ: строение атома
Электронная формула серы
1s²
Сокращённо, через остов благородного газа: [Ne]3s²3p⁴.
- S²⁻ (18 электронов) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶, как у аргона
Характеристика серы
По плану: положение в таблице → строение атома → свойства → соединения.
Сера — элемент № 16, 3-й период, VIА группа (подгруппа кислорода, халькогены).
Электроны по уровням 2, 8, 6; на внешнем уровне 3s²3p⁴ два неспаренных электрона, а свободные 3d-орбитали позволяют сере быть четырёх- и шестивалентной.
Сера проявляет и окислительные, и восстановительные свойства: с металлами и водородом она окислитель (Fe + S = FeS), с кислородом и сильными окислителями — восстановитель; горит синим пламенем до SO2.
Оксиды SO2 и SO3 кислотные, им соответствуют сернистая и серная кислоты; серная кислота — главный продукт химической промышленности, а сероводород H2S — ядовитый газ с запахом тухлых яиц.
Простое вещество — жёлтое хрупкое твёрдое вещество из циклических молекул S8; в воде не растворяется и не смачивается ею. Аллотропные модификации — ромбическая, моноклинная и пластическая сера.
| Формула | Что это | M, г/моль |
|---|---|---|
| H2SO4 | серная кислота | 98 |
| SO2 | оксид серы(IV), сернистый газ | 64 |
| H2S | сероводород | 34 |
| Na2SO4 | сульфат натрия | 142 |
| FeS2 | пирит, сера в нём −1 | 120 |
Молярная масса серы
M(S) = 32 г/моль
Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе Ar. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 32 г/моль. Точное значение по IUPAC — 32,06 г/моль.
Для простого вещества молярную массу считают по молекуле: M(S8) = 256 г/моль.
Вопросы и ответы
Почему сера и окислитель, и восстановитель?
В простом веществе у серы степень окисления 0 — промежуточная между −2 и +6. Сера может принять электроны (с металлами и водородом, до −2) или отдать их (с кислородом, галогенами, азотной кислотой, до +4 и +6). По той же причине двойственны соединения серы(IV), например SO2, а H2S по сере — только восстановитель, H2SO4 — только окислитель.
Какая степень окисления серы в H2SO4 и Na2S2O3?
В серной кислоте +6: 2 · (+1) + x + 4 · (−2) = 0. В тиосульфате натрия средняя степень окисления серы +2, хотя по строению два атома серы в ионе S2O32− неравноценны.
Почему порошок серы не тонет в воде?
Плотность серы 2,07 г/см³, но вода её не смачивает: пузырьки воздуха удерживают крупинки на поверхности. На этом свойстве основана флотация — отделение серы и сульфидных руд от пустой породы.
Как сера встречается на ЕГЭ?
- Задание 1: строение атомаВнешние электроны серы — 3s²3p⁴, неспаренных в основном состоянии 2: по таким признакам элемент выбирают из ряда.
- Задание 2: периодический законСера — 3-й период, VIА группа: по положению сравнивают радиус атома, электроотрицательность и металлические свойства с соседями.
- Задание 3: степень окисления и валентностьВысшая степень окисления серы +6, низшая −2; валентность II, IV, VI.
- Задание 4: химическая связьС другими неметаллами образует ковалентные полярные связи.
Соседи серы в таблице Менделеева
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Таблицы по теме
Источники
- ФИПИ: демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по химии (проект) — задания 1–4: строение атома, периодический закон, степень окисления и валентность, химическая связь
- CIAAW (комиссия IUPAC по изотопам и атомным весам): стандартные атомные веса — атомные и молярные массы
- CIAAW: изотопный состав элементов — самый распространённый изотоп — число нейтронов
- NIST Atomic Spectra Database: основные состояния нейтральных атомов — электронные конфигурации, в том числе исключения с «провалом» электрона