સલ્ફર (S): મુખ્ય પ્રતિક્રિયાઓ અને ગુણધર્મો

રાસાયણિક ગુણધર્મોનો પરિચય

સલ્ફર (S) એ આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ 16 (ચાલકોજન) નો બિન-ધાતુ તત્વ છે, જે આવર્ત 3 માં આવેલો છે.

• પરમાણુ ક્રમાંક: 16
• ઇલેક્ટ્રોનિક રચના: $[Ne] 3s^2 3p^4$
• વિદ્યુતઋણતા (પોલિંગ): 2.58
• સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ: -2, 0, +2, +4, +6
• પ્રતિક્રિયાશીલતા: સામાન્ય રીતે સહસંયોજક સંયોજનો બનાવે છે. તે ઓક્સિજન કરતાં ઓછું વિદ્યુતઋણ છે અને ફ્લોરિન અને ઓક્સિજન કરતાં ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ છે, પરંતુ અમુક સંદર્ભોમાં (દા.ત., H₂S બનાવવામાં) હેલોજન કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે. તે ધાતુઓ અને અધાતુઓ સાથે સરળતાથી સંયોજાય છે.

હવા અને ઓક્સિજનની ક્રિયા

સલ્ફર હવા અથવા ઓક્સિજનમાં વાદળી જ્યોત સાથે બળીને સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે.

• ઓક્સિજનમાં દહન: $S_\{(s)\} + O_\{2(g)\} \xrightarrow\{\text\{heat\}\} SO_\{2(g)\}$

• સલ્ફર ડાયોક્સાઇડનું ઉદ્દીપકીય ઓક્સિડેશન (સંપર્ક પ્રક્રિયાનું મધ્યવર્તી): સલ્ફર ડાયોક્સાઇડને સલ્ફર ટ્રાયોક્સાઇડમાં વધુ ઓક્સિડાઇઝ કરી શકાય છે, ખાસ કરીને $V_2O_5$ જેવા ઉત્પ્રેરકો અને ઊંચા તાપમાનની હાજરીમાં, જે સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઉત્પાદન માટેની સંપર્ક પ્રક્રિયામાં એક મુખ્ય પગલું છે. $2SO_\{2(g)\} + O_\{2(g)\} \xrightarrow\{V_2O_5, \text\{ heat\}\} 2SO_\{3(g)\}$

પાણી અને વરાળની ક્રિયા

પ્રાથમિક સલ્ફર સામાન્ય રીતે પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે અને સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં પાણી કે વરાળ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને નવા સંયોજનો બનાવતું નથી.

એસિડ અને બેઝની ક્રિયા

એસિડ સાથે

સલ્ફર બિન-ઓક્સિડાઇઝિંગ મંદ એસિડ્સ સાથે અપ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે. જોકે, તે પ્રબળ ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

• સાંદ્ર ગરમ સલ્ફ્યુરિક એસિડ ($H_2SO_4$) સાથે: સલ્ફરનું સલ્ફર ડાયોક્સાઇડમાં ઓક્સિડેશન થાય છે, અને સલ્ફ્યુરિક એસિડનું રિડક્શન થાય છે. $S_\{(s)\} + 2H_2SO_\{4(conc)\} \xrightarrow\{\text\{hot\}\} 3SO_\{2(g)\} + 2H_2O_\{(l)\}$

• સાંદ્ર ગરમ નાઈટ્રિક એસિડ ($HNO_3$) સાથે: સલ્ફરનું સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં ઓક્સિડેશન થાય છે, અને નાઈટ્રિક એસિડનું નાઈટ્રોજન ડાયોક્સાઇડમાં રિડક્શન થાય છે. $S_\{(s)\} + 6HNO_\{3(conc)\} \xrightarrow\{\text\{hot\}\} H_2SO_\{4(aq)\} + 6NO_\{2(g)\} + 2H_2O_\{(l)\}$

બેઝ સાથે

સાંદ્ર આલ્કલીસ સાથે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે સલ્ફર વિષમ પ્રમાણીકરણ (એકસાથે ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન) માંથી પસાર થાય છે.

• ગરમ સાંદ્ર સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ ($NaOH$) સાથે: સલ્ફરનું એકસાથે સલ્ફાઇટ ($SO_3^\{2-\}$) માં ઓક્સિડેશન થાય છે અને સલ્ફાઇડ ($S^\{2-\}$) માં રિડક્શન થાય છે. $3S_\{(s)\} + 6NaOH_\{(aq)\} \xrightarrow\{\text\{hot\}\} 2Na_2S_\{(aq)\} + Na_2SO_\{3(aq)\} + 3H_2O_\{(l)\}$

મુખ્ય પ્રયોગશાળા પરીક્ષણ/ઓળખ પ્રતિક્રિયાઓ

સલ્ફાઇડ આયનો ($S^\{2-\}$) માટે:

1. લેડ એસિટેટ પરીક્ષણ: જ્યારે લેડ એસિટેટ દ્રાવણ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવામાં આવે છે, ત્યારે સલ્ફાઇડ આયનો લેડ(II) સલ્ફાઇડનો કાળો અવક્ષેપ ઉત્પન્ન કરે છે. $Pb^\{2+\}_\{(aq)\} + S^\{2-\}_\{(aq)\} \rightarrow PbS_\{(s)\} \text\{ (કાળો અવક્ષેપ)\}$ (વૈકલ્પિક રીતે, લેડ એસિટેટ દ્રાવણથી ભીનું કરેલું ફિલ્ટર પેપર $H_2S$ વાયુના સંપર્કમાં આવતા કાળું પડી જાય છે.)

2. સોડિયમ નાઇટ્રોપ્રુસાઇડ પરીક્ષણ: તાજા તૈયાર કરેલા સોડિયમ નાઇટ્રોપ્રુસાઇડ દ્રાવણ સાથે સલ્ફાઇડ આયનો જાંબલી રંગ આપે છે. $Na_2S_\{(aq)\} + Na_2[Fe(CN)_5NO]_\{(aq)\} \rightarrow Na_4[Fe(CN)_5NOS]_\{(aq)\} \text\{ (જાંબલી રંગ)\}$

3. મંદ એસિડ પરીક્ષણ: મંદ HCl અથવા H₂SO₄ ઉમેરવાથી, સલ્ફાઇડ ક્ષારો હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ ($H_2S$) વાયુ મુક્ત કરે છે, જે સડેલા ઇંડા જેવી લાક્ષણિક ગંધ ધરાવે છે. $S^\{2-\}_\{(aq)\} + 2H^+_\{(aq)\} \rightarrow H_2S_\{(g)\}$

સલ્ફાઇટ આયનો ($SO_3^\{2-\}$) માટે:

1. મંદ એસિડ પરીક્ષણ: મંદ HCl અથવા H₂SO₄ ઉમેરવાથી, સલ્ફાઇટ ક્ષારો સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ ($SO_2$) વાયુ મુક્ત કરે છે, જે ગૂંગળાવનારી ગંધ ધરાવે છે. $SO_2$ એસિડિકૃત પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ દ્રાવણને લીલું બનાવે છે ($Cr^\{3+\}$ ના નિર્માણના કારણે) અને ચૂનાના પાણીને દૂધિયું બનાવે છે. $SO_3^\{2-\}_\{(aq)\} + 2H^+_\{(aq)\} \rightarrow SO_\{2(g)\} + H_2O_\{(l)\}$ $K_2Cr_2O_\{7(aq)\} + H_2SO_\{4(aq)\} + 3SO_\{2(g)\} \rightarrow K_2SO_\{4(aq)\} + Cr_2(SO_4)_\{3(aq)\} \text\{ (લીલો)\} + H_2O_\{(l)\}$

2. બેરિયમ ક્લોરાઇડ પરીક્ષણ: સલ્ફાઇટ આયનો બેરિયમ ક્લોરાઇડ દ્રાવણ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને બેરિયમ સલ્ફાઇટનો સફેદ અવક્ષેપ બનાવે છે, જે મંદ HCl માં દ્રાવ્ય છે. $Ba^\{2+\}_\{(aq)\} + SO_3^\{2-\}_\{(aq)\} \rightarrow BaSO_\{3(s)\} \text\{ (સફેદ અવક્ષેપ, મંદ HCl માં દ્રાવ્ય)\}$

સલ્ફેટ આયનો ($SO_4^\{2-\}$) માટે:

1. બેરિયમ ક્લોરાઇડ પરીક્ષણ: સલ્ફેટ આયનો બેરિયમ ક્લોરાઇડ દ્રાવણ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને બેરિયમ સલ્ફેટનો સફેદ અવક્ષેપ બનાવે છે, જે મંદ HCl અને મંદ HNO₃ માં અદ્રાવ્ય છે. આ પરીક્ષણ સલ્ફેટને સલ્ફાઇટથી અલગ પાડે છે. $Ba^\{2+\}_\{(aq)\} + SO_4^\{2-\}_\{(aq)\} \rightarrow BaSO_\{4(s)\} \text\{ (સફેદ અવક્ષેપ, મંદ HCl/HNO\}_3\text\{ માં અદ્રાવ્ય)\}$

2. લેડ એસિટેટ પરીક્ષણ: સલ્ફેટ આયનો લેડ એસિટેટ દ્રાવણ સાથે લેડ(II) સલ્ફેટનો સફેદ અવક્ષેપ બનાવે છે. $Pb^\{2+\}_\{(aq)\} + SO_4^\{2-\}_\{(aq)\} \rightarrow PbSO_\{4(s)\} \text\{ (સફેદ અવક્ષેપ)\}$