გოგირდი (ლათ. გოგირდი) არალითონის ელემენტია. ქიმიური სიმბოლოა S, პერიოდულ სისტემაში სერიული ნომერია 16. გოგირდის ვალენტობა დადგენილია ჯერ კიდევ ატომის სტრუქტურის შესწავლამდე. მისი ღირებულება განისაზღვრა იმ თვისების საფუძველზე, რომ შეცვალოს, მიიზიდოს ან მიამაგროს სხვა ატომები ან ჯგუფები. მოგვიანებით, მკვლევარებმა გაარკვიეს უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების (ელექტრონების) როლი ქიმიური ბმის ფორმირებაში.
გოგირდის ვალენტობა: ატომების რა თვისებები მოქმედებს მის მნიშვნელობაზე?
დედამიწაზე გავრცელების მხრივ ქიმიური ელემენტი მე-16 ადგილზეა. ის გვხვდება კაშკაშა ყვითელი კრისტალების ან ფხვნილის სახით კლდეებში, აქტიურ და ჩამქრალ ვულკანებთან ახლოს. ყველაზე ცნობილი ბუნებრივი ნაერთებია სულფიდები და სულფატები.
ელემენტისა და ნივთიერების მახასიათებლები:
- ძლიერი არამეტალი.
- ელექტრონუარყოფითობის (EO) ან ელექტრონების მიზიდვის უნარის მიხედვით, გოგირდი მეორე ადგილზეა ფტორის, ჟანგბადის, აზოტის, ქლორისა და ბრომის შემდეგ.
- ურთიერთქმედება ლითონებთან და არალითონებთან, მარტივ და რთულ ნივთიერებებთან.
თვისებების განსხვავებები დამოკიდებულია ატომის სტრუქტურასა და მდგომარეობაზე, EO-ს მნიშვნელობებში განსხვავებაზე. მოდით გავარკვიოთ, რა ვალენტიანობა შეიძლება ჰქონდეს გოგირდს ნაერთებში. მათი ქიმიური ქცევა დამოკიდებულია ენერგეტიკული გარსების სტრუქტურაზე, ატომში გარე ელექტრონების რაოდენობასა და განლაგებაზე.
რატომ იცვლება ვალენტობა?
სტაბილურია გოგირდის ბუნებრივი იზოტოპები მასობრივი ნომრებით 32 (ყველაზე გავრცელებული), 33, 34 და 36. თითოეული ამ ნუკლიდის ატომი შეიცავს 16 დადებითად დამუხტულ პროტონს. ბირთვთან ახლოს სივრცეში 16 ელექტრონი მოძრაობს დიდი სიჩქარით. ისინი უსასრულოდ მცირეა, უარყოფითად დამუხტული. ნაკლებად იზიდავს ბირთვი (უფრო თავისუფალი) 6 გარე ნაწილაკი. რამდენიმე ან ყველა მათგანი მონაწილეობს სხვადასხვა სახის ქიმიური ბმების ფორმირებაში. თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით, გოგირდის ვალენტობა განისაზღვრება შექმნილი საერთო (შემაკავშირებელი) ელექტრონული წყვილების რაოდენობით. ჩვეულებრივ, ნახაზებსა და დიაგრამებში, გარე ნაწილაკები, რომლებიც მონაწილეობენ ამ პროცესში, გამოსახულია წერტილების სახით ქიმიური ნიშნის გარშემო.
როგორ არის დამოკიდებული ვალენტობა ატომის სტრუქტურაზე?
ენერგეტიკული დიაგრამის გამოყენებით შეგიძლიათ აჩვენოთ დონეებისა და ქვედონეების სტრუქტურა (s, p, d), რომელზედაც დამოკიდებულია გოგირდის ვალენტობის ფორმულა. ორი განსხვავებულად მიმართული ისარი სიმბოლოა დაწყვილებულ ელექტრონებს, ერთი - დაუწყვილებელ ელექტრონებს. გოგირდის ატომის გარე სივრცე იქმნება 6 ნაწილაკისგან შემდგარი ორბიტალებით, რვა კი სტაბილურობისთვის აუცილებელია ოქტეტის წესით. სავალენტო გარსის კონფიგურაცია აისახება ფორმულით 3s23p4. დაუმთავრებელი ფენის ელექტრონებიაქვთ ენერგიის დიდი მარაგი, რაც იწვევს მთელი ატომის არასტაბილურ მდგომარეობას. სტაბილურობის მისაღწევად გოგირდის ატომს ორი დამატებითი უარყოფითი სახეობა სჭირდება. მათი მიღება შესაძლებელია სხვა ელემენტებთან კოვალენტური ბმების ფორმირებით ან ორი თავისუფალი ელექტრონის შთანთქმით. ამ შემთხვევაში გოგირდი ავლენს II ვალენტობას (–). იგივე მნიშვნელობა შეიძლება მივიღოთ ფორმულის გამოყენებით: 8 - 6=2, სადაც 6 არის ჯგუფის რიცხვი, რომელშიც ელემენტი მდებარეობს.
სად გვხვდება ნაერთები, რომლებშიც გოგირდის ვალენტობაა II (–)?
ელემენტი იზიდავს ან მთლიანად შლის ელექტრონებს ატომებიდან ქვედა ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობით Polling-ის შკალაზე. ვალენტობა II (-) ვლინდება ლითონებისა და არალითონების სულფიდებში. ასეთი ნაერთების ვრცელი ჯგუფი გვხვდება დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობის ქანებისა და მინერალების შემადგენლობაში. მათ შორისაა პირიტი (FeS), სფალერიტი (ZnS), გალენა (PbS) და სხვა ნივთიერებები. რკინის სულფიდის კრისტალებს აქვთ ლამაზი მოყვითალო ყავისფერი ფერი და ბრწყინვალება. მინერალური პირიტი ხშირად მოიხსენიება როგორც "სულელის ოქრო". მადნებიდან ლითონების მისაღებად მათ წვავენ ან ამცირებენ. წყალბადის სულფიდს H2S აქვს იგივე ელექტრონული სტრუქტურა, როგორც წყალი. H2S-ის წარმოშობა:
- გამოიყოფა ცილების ლპობისას (მაგალითად, ქათმის კვერცხი);
- ამოფრქვევა ვულკანური გაზებით;
- გროვდება ბუნებრივ წყლებში, ზეთი;
- გამოიკვეთება დედამიწის ქერქის სიცარიელეებში.
რატომ არის ოთხვალენტიანი გოგირდის ოქსიდის SO2 ფორმულა?
დიოქსიდის ფორმულა გვიჩვენებს, რომ მოლეკულაში გოგირდის ერთი ატომი დაკავშირებულია ჟანგბადის ორ ატომთან, რომელთაგან თითოეულს სჭირდება 2 ელექტრონი ოქტეტისთვის. შედეგად მიღებული ბმა არის კოვალენტური პოლარული ბუნებით (ჟანგბადის EO უფრო დიდია). ამ ნაერთში გოგირდის ვალენტობა არის IV (+), რადგან გოგირდის ატომის 4 ელექტრონი გადაადგილებულია ჟანგბადის ორი ატომისკენ. ფორმულა შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად: S2O4, მაგრამ წესების მიხედვით უნდა შემცირდეს 2-ით. დიოქსიდი წყალში გახსნისას წარმოქმნის სუსტი გოგირდმჟავას იონებს. მისი მარილები - სულფიტები - ძლიერი შემცირების აგენტებია. SO2 გაზი ემსახურება როგორც შუამავალი გოგირდმჟავას წარმოებაში.
რომელ ნივთიერებებში ავლენს გოგირდი თავის უმაღლეს ვალენტობას?
ოქსიდი SO3 ან S2O6 არის უფერო სითხე, რომელიც გამკვრივდება 17°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე. SO3 ნაერთში ჟანგბადის ვალენტობაა II (–), ხოლო გოგირდი არის VI (+). უმაღლესი ოქსიდი იხსნება წყალში და წარმოქმნის ძლიერ ორფუძიან გოგირდის მჟავას. წარმოების პროცესებში დიდი როლისთვის, ნივთიერებას ეწოდა "ქიმიური მრეწველობის პური". ეკონომიკასა და მედიცინაში მნიშვნელოვანი როლი ეკუთვნის მჟავე მარილებს - სულფატებს. გამოიყენება კალციუმის ჰიდრატი (თაბაშირი), ნატრიუმი (გლაუბერის მარილი), მაგნიუმი (ეპსომის მარილი ან მწარე მარილი).
1, 2, 3, 4, 6 გარე ელექტრონს შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს სხვადასხვა სახის ქიმიური ბმების ფორმირებაში. დავასახელოთ გოგირდის შესაძლო ვალენტობები, იმის გათვალისწინებით, რომ არსებობს იშვიათი და არასტაბილური ნაერთები: I (-), II (-), II (+), III (+), IV (+), VI (+). ელემენტი იძენს მეორე დადებით ვალენტობასSO მონოქსიდი. ყველაზე გავრცელებული მნიშვნელობები II (–), IV (+), VI (+) ნაჩვენებია გოგირდის მიერ, როგორც სამრეწველო, სასოფლო-სამეურნეო და სამედიცინო მნიშვნელობის ნივთიერებების ჯგუფის ნაწილი. მისი ნაერთები გამოიყენება ფეიერვერკების წარმოებაში.
გამონაბოლქვი აირების დაჭერა რჩება დიდ პრობლემად, მათ შორის გოგირდის ოქსიდები IV (+), VI (+) და წყალბადის სულფიდი, რომლებიც საზიანოა ადამიანისთვის და გარემოსთვის. შეიქმნა ტექნოლოგიები ამ აირისებრი ნარჩენების გადამუშავებისა და მათგან გოგირდმჟავას და სულფატების მისაღებად. ამ მიზნით მეტალურგიულ ქარხნების გვერდით ან იმავე ტერიტორიაზე შენდება ქიმიური საწარმოები. შედეგად მცირდება დაბინძურების მოცულობა, ნაკლებია „გოგირდმჟავა წვიმა“.
