गंधक (S): मुख्य अभिक्रिया आणि गुणधर्म

रासायनिक गुणधर्मांचे विहंगावलोकन

गंधक (S) हा आवर्त सारणीतील गट 16 (चॅल्कोजेन्स) मधील एक अधातू आहे, जो आवर्त 3 मध्ये स्थित आहे.

• अणुक्रमांक: 16
• इलेक्ट्रॉनिक संरूपण: $[Ne] 3s^2 3p^4$
• ऋणविद्युतता (पॉलिंग): 2.58
• सामान्य ऑक्सिडीकरण अवस्था: -2, 0, +2, +4, +6
• अभिक्रियाशीलता: सामान्यतः सहसंयुज संयुगे तयार करते. ते ऑक्सिजनपेक्षा कमी ऋणविद्युत आहे आणि फ्लोरीन व ऑक्सिजनपेक्षा कमी अभिक्रियाशील आहे, परंतु विशिष्ट परिस्थितीत हॅलोजनपेक्षा अधिक अभिक्रियाशील आहे (उदा. H₂S तयार करताना). ते धातू आणि अधातू यांच्याशी सहजपणे संयोग करते.

हवा आणि ऑक्सिजनची क्रिया

गंधक हवा किंवा ऑक्सिजनमध्ये निळ्या ज्योतीने जळते, ज्यामुळे सल्फर डायऑक्साइड तयार होते.

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

• सल्फर डायऑक्साइडचे उत्प्रेरकी ऑक्सिडीकरण (संपर्क प्रक्रियेतील मध्यस्थ): सल्फर डायऑक्साइडचे पुढे सल्फर ट्रायऑक्साइडमध्ये ऑक्सिडीकरण होऊ शकते, विशेषतः व्हॅनेडियम(V) ऑक्साईड ($V_2O_5$) सारख्या उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत आणि उच्च तापमानावर. ही सल्फ्यूरिक आम्ल निर्मितीच्या संपर्क प्रक्रियेतील एक महत्त्वाची पायरी आहे. $2SO_\{2(g)\} + O_\{2(g)\} \xrightarrow\{V_2O_5, \text\{ heat\}\} 2SO_\{3(g)\}$

पाणी आणि वाफेची क्रिया

मूलभूत गंधक पाण्यात सामान्यतः अद्रावणीय असते आणि सामान्य परिस्थितीत नवीन संयुगे तयार करण्यासाठी पाणी किंवा वाफेशी अभिक्रिया करत नाही.

आम्ल आणि अल्कली यांची क्रिया

आम्लांसोबत

गंधक अन-ऑक्सिडीकरणकारी विरल आम्लांशी अभिक्रिया करत नाही. तथापि, ते तीव्र ऑक्सिडीकरणकारी आम्लांशी अभिक्रिया करते.

• तीव्र गरम सल्फ्यूरिक आम्लासोबत ($H_2SO_4$): गंधकाचे सल्फर डायऑक्साइडमध्ये ऑक्सिडीकरण होते आणि सल्फ्यूरिक आम्लाचे क्षपण होते. $S_\{(s)\} + 2H_2SO_\{4(conc)\} \xrightarrow\{\text\{hot\}\} 3SO_\{2(g)\} + 2H_2O_\{(l)\}$

• तीव्र गरम नायट्रिक आम्लासोबत ($HNO_3$): गंधकाचे सल्फ्यूरिक आम्लामध्ये ऑक्सिडीकरण होते आणि नायट्रिक आम्लाचे नायट्रोजन डायऑक्साइडमध्ये क्षपण होते. $S_\{(s)\} + 6HNO_\{3(conc)\} \xrightarrow\{\text\{hot\}\} H_2SO_\{4(aq)\} + 6NO_\{2(g)\} + 2H_2O_\{(l)\}$

अल्कलींसोबत

गंधकाचे तीव्र अल्कलींबरोबर गरम केल्यावर विषमकरण (एकाच वेळी ऑक्सिडीकरण आणि क्षपण) होते.

• गरम तीव्र सोडियम हायड्रॉक्साईडसोबत ($NaOH$): गंधकाचे एकाच वेळी सल्फाईट ($SO_3^\{2-\}$) मध्ये ऑक्सिडीकरण होते आणि सल्फाईड ($S^\{2-\}$ ) मध्ये क्षपण होते. $3S_\{(s)\} + 6NaOH_\{(aq)\} \xrightarrow\{\text\{hot\}\} 2Na_2S_\{(aq)\} + Na_2SO_\{3(aq)\} + 3H_2O_\{(l)\}$

मुख्य प्रयोगशाळा चाचण्या/ओळख अभिक्रिया

सल्फाईड आयनांसाठी ($S^\{2-\}$):

1. लेड ॲसिडेट चाचणी: जेव्हा लेड ॲसिडेट द्रावणाने अभिक्रिया केली जाते, तेव्हा सल्फाईड आयन लेड(II) सल्फाईडचा काळा अवक्षेप तयार करतात. $Pb^\{2+\}_\{(aq)\} + S^\{2-\}_\{(aq)\} \rightarrow PbS_\{(s)\} \text\{ (काळा अवक्षेप)\}$ (पर्यायी, लेड ॲसिडेट द्रावणाने ओले केलेले फिल्टर पेपर $H_2S$ वायूच्या संपर्कात आल्यास काळे पडते).

2. सोडियम नायट्रोप्रसाइड चाचणी: सल्फाईड आयन ताजे तयार केलेल्या सोडियम नायट्रोप्रसाइड द्रावणासह जांभळा रंग देतात. $Na_2S_\{(aq)\} + Na_2[Fe(CN)_5NO]_\{(aq)\} \rightarrow Na_4[Fe(CN)_5NOS]_\{(aq)\} \text\{ (जांभळा रंग)\}$

3. विरल आम्ल चाचणी: विरल HCl किंवा H₂SO₄ मिसळल्यावर, सल्फाईड लवणे हायड्रोजन सल्फाईड ($H_2S$) वायू बाहेर टाकतात, ज्याला सडलेल्या अंड्यांसारखा विशिष्ट वास असतो. $S^\{2-\}_\{(aq)\} + 2H^+_\{(aq)\} \rightarrow H_2S_\{(g)\}$

सल्फाईट आयनांसाठी ($SO_3^\{2-\}$):

1. विरल आम्ल चाचणी: विरल HCl किंवा H₂SO₄ मिसळल्यावर, सल्फाईट लवणे सल्फर डायऑक्साइड ($SO_2$) वायू बाहेर टाकतात, ज्याला गुदमरवणारा वास असतो. $SO_2$ आम्लयुक्त पोटॅशियम डायक्रोमेट द्रावणाला हिरवा करतो ($Cr^\{3+\}$ तयार झाल्यामुळे) आणि चुन्याचे पाणी दुधी करते. $SO_3^\{2-\}_\{(aq)\} + 2H^+_\{(aq)\} \rightarrow SO_\{2(g)\} + H_2O_\{(l)\}$ $K_2Cr_2O_\{7(aq)\} + H_2SO_\{4(aq)\} + 3SO_\{2(g)\} \rightarrow K_2SO_\{4(aq)\} + Cr_2(SO_4)_\{3(aq)\} \text\{ (हिरवा)\} + H_2O_\{(l)\}$

2. बेरियम क्लोराईड चाचणी: सल्फाईट आयन बेरियम क्लोराईड द्रावणाशी अभिक्रिया करून बेरियम सल्फाईटचा पांढरा अवक्षेप तयार करतात, जो विरल HCl मध्ये विद्राव्य आहे. $Ba^\{2+\}_\{(aq)\} + SO_3^\{2-\}_\{(aq)\} \rightarrow BaSO_\{3(s)\} \text\{ (पांढरा अवक्षेप, विरल HCl मध्ये विद्राव्य)\}$

सल्फेट आयनांसाठी ($SO_4^\{2-\}$):

1. बेरियम क्लोराईड चाचणी: सल्फेट आयन बेरियम क्लोराईड द्रावणाशी अभिक्रिया करून बेरियम सल्फेटचा पांढरा अवक्षेप तयार करतात, जो विरल HCl आणि विरल HNO₃ मध्ये अद्रावणीय आहे. ही चाचणी सल्फेटला सल्फाईटपासून वेगळे करते. $Ba^\{2+\}_\{(aq)\} + SO_4^\{2-\}_\{(aq)\} \rightarrow BaSO_\{4(s)\} \text\{ (पांढरा अवक्षेप, विरल HCl/HNO\}_3\text\{ मध्ये अद्रावणीय)\}$

2. लेड ॲसिडेट चाचणी: सल्फेट आयन लेड ॲसिडेट द्रावणासह लेड(II) सल्फेटचा पांढरा अवक्षेप तयार करतात. $Pb^\{2+\}_\{(aq)\} + SO_4^\{2-\}_\{(aq)\} \rightarrow PbSO_\{4(s)\} \text\{ (पांढरा अवक्षेप)\}$