સલ્ફર (S), ગ્રુપ 16 સાથે સંબંધિત એક p-બ્લોક તત્વ છે, જે -2 થી +6 સુધીની વિવિધ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવતા વિવિધ સંયોજનો બનાવે છે. તેના સંયોજનો ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ, પર્યાવરણીય રસાયણશાસ્ત્ર અને જૈવિક પ્રણાલીઓમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. ઉચ્ચ શાળાના રસાયણશાસ્ત્ર માટે, સૌથી વધુ વારંવાર પરીક્ષણ કરાયેલા સંયોજનોમાં તેના ઓક્સાઇડ (જેમ કે સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ), ઓક્સિએસિડ્સ (જેમ કે સલ્ફ્યુરિક એસિડ), અને હાઇડ્રાઇડ્સ (જેમ કે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ) નો સમાવેશ થાય છે.
સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ ({SO}2)
રાસાયણિક સૂત્ર
{SO}2
સામાન્ય નામ
સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ
પ્રયોગશાળામાં બનાવટ
સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ સામાન્ય રીતે પ્રયોગશાળામાં સલ્ફાઇટ અથવા બાયસલ્ફાઇટ ક્ષાર પર મંદ સલ્ફ્યુરિક એસિડની પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.
સલ્ફ્યુરિક એસિડ સંપર્ક પ્રક્રિયા દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, જેમાં ઘણા તબક્કાઓ શામેલ છે:
સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ ({SO}2) નું ઉત્પાદન:
હવામાં સલ્ફર બાળીને અથવા સલ્ફાઇડ ધાતુઓને રોસ્ટ કરીને.
{S}({s})+{O}2({g})→{SO}2({g})
અથવા
{4FeS}2({s})+{11O}2({g})→{2Fe}2{O}3({s})+{8SO}2({g})
{SO}2 નું {SO}3 માં ઉદ્દીપકીય ઓક્સિડેશન:
સલ્ફર ડાયોક્સાઇડનું સલ્ફર ટ્રાયોક્સાઇડ ({SO}3) માં વેનેડિયમ પેન્ટોક્સાઇડ ({V}2{O}5) ઉદ્દીપકનો ઉપયોગ કરીને શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓ (450-500°C અને 1.5-1.7 atm દબાણ) હેઠળ ઓક્સિડેશન કરવામાં આવે છે. આ પગલું ઉલટાવી શકાય તેવું અને ઉષ્માક્ષેપક છે.
{2SO}2({g})+{O}2({g}){{V}2{O}5,450−500∘{C},1.5−1.7{atm}}{2SO}3({g})
સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં {SO}3 નું શોષણ:
એસિડ મિસ્ટની રચનાને રોકવા માટે, {SO}3 ને સાંદ્ર {H}2{SO}4 માં શોષીને ઓલિઅમ (ફ્યુમિંગ સલ્ફ્યુરિક એસિડ, {H}2{S}2{O}7) બનાવવામાં આવે છે.
{SO}3({g})+{H}2{SO}4({conc})→{H}2{S}2{O}7({l})
ઓલિઅમનું મંદન:
ઓલિઅમને પછી ઇચ્છિત સાંદ્રતાનો સલ્ફ્યુરિક એસિડ મેળવવા માટે ગણતરી કરેલા પાણીના જથ્થા સાથે મંદ કરવામાં આવે છે.
{H}2{S}2{O}7({l})+{H}2{O}({l})→{2H}2{SO}4({aq})
ગુણધર્મો અને પરીક્ષા-સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ
ભૌતિક ગુણધર્મો
રંગહીન, ઘટ્ટ, તૈલી, ચીકણું પ્રવાહી.
અત્યંત ક્ષયકારી.
પાણી પ્રત્યે પ્રબળ આકર્ષણ (હાઇગ્રોસ્કોપિક).
રાસાયણિક ગુણધર્મો
પ્રબળ એસિડિક સ્વભાવ:
તે એક પ્રબળ ડાઇપ્રોટિક (ડાઇબેઝિક) એસિડ છે, જે બે તબક્કામાં આયનીકરણ પામે છે:
{H}2{SO}4({aq})+{H}2{O}({l})⇌{H}3{O}+({aq})+{HSO}4−({aq}){HSO}4−({aq})+{H}2{O}({l})⇌{H}3{O}+({aq})+{SO}4{2−}({aq})
તે બેઇઝ, કાર્બોનેટ્સ અને બાયકાર્બોનેટ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે:
{2NaOH}({aq})+{H}2{SO}4({aq})→{Na}2{SO}4({aq})+{2H}2{O}({l}){Na}2{CO}3({s})+{H}2{SO}4({dil})→{Na}2{SO}4({aq})+{H}2{O}({l})+{CO}2({g})
ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ (સાંદ્ર {H}2{SO}4):
ગરમ, સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ એક શક્તિશાળી ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે.
અધાતુઓ સાથે: કાર્બનનું {CO}2 માં અને સલ્ફરનું {SO}2 માં ઓક્સિડેશન કરે છે.
{C}({s})+{2H}2{SO}4({conc})→{CO}2({g})+{2SO}2({g})+{2H}2{O}({l}){S}({s})+{2H}2{SO}4({conc})→{3SO}2({g})+{2H}2{O}({l})
ધાતુઓ સાથે: મધ્યમ સક્રિય ધાતુઓ (દા.ત., Cu, Zn) ને તેમના સલ્ફેટમાં ઓક્સિડાઇઝ કરે છે.
{Cu}({s})+{2H}2{SO}4({conc})→{CuSO}4({aq})+{SO}2({g})+{2H}2{O}({l})નોંધ: ઠંડો, મંદ {H}2{SO}4 સક્રિય ધાતુઓ (દા.ત., Zn, Mg, Fe) સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે.{Zn}({s})+{H}2{SO}4({dil})→{ZnSO}4({aq})+{H}2({g})
નિર્જલીકરણ કરનાર એજન્ટ:
સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ પાણી પ્રત્યે પ્રબળ આકર્ષણ ધરાવે છે અને વિવિધ સંયોજનોમાંથી પાણી દૂર કરી શકે છે.