सल्फरची महत्त्वाची संयुगे

सल्फरच्या प्रमुख संयुगांची ओळख

सल्फर (S), गट 16 मधील p-ब्लॉक मूलद्रव्य, -2 पासून +6 पर्यंत विविध ऑक्सिडेशन अवस्था दर्शविणारी अनेक संयुगे तयार करते. त्याची संयुगे औद्योगिक प्रक्रिया, पर्यावरणीय रसायनशास्त्र आणि जैविक प्रणालींमध्ये महत्त्वपूर्ण आहेत. उच्च माध्यमिक रसायनशास्त्रासाठी, सर्वात वारंवार विचारली जाणारी संयुगे म्हणजे त्याचे ऑक्साईड्स (जसे की सल्फर डायऑक्साइड), ऑक्सिअम्ले (जसे की सल्फ्यूरिक आम्ल) आणि हायड्राइड्स (जसे की हायड्रोजन सल्फाइड).

सल्फर डायऑक्साइड ($\text\{SO\}_2$)

रासायनिक सूत्र

$\text\{SO\}_2$

सामान्य नाव

सल्फर डायऑक्साइड

प्रयोगशाळेतील निर्मिती

सल्फर डायऑक्साइड सामान्यतः प्रयोगशाळेत सल्फाइट किंवा बायसल्फाइट क्षारावर विरल सल्फ्यूरिक आम्लाची अभिक्रिया करून तयार केला जातो.

संतुलित समीकरण: $\text\{Na\}_2\text\{SO\}_3 (\text\{s\}) + \text\{H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{dil\}) \rightarrow \text\{Na\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{aq\}) + \text\{H\}_2\text\{O\} (\text\{l\}) + \text\{SO\}_2 (\text\{g\})$

पर्यायी पद्धत, सोडियम बायसल्फाइट वापरून: $\text\{NaHSO\}_3 (\text\{s\}) + \text\{HCl\} (\text\{dil\}) \rightarrow \text\{NaCl\} (\text\{aq\}) + \text\{H\}_2\text\{O\} (\text\{l\}) + \text\{SO\}_2 (\text\{g\})$

औद्योगिक निर्मिती (संक्षिप्त)

औद्योगिकदृष्ट्या, \text{SO}_2$सल्फाइड धातुकांचे (जसे की लोह पायराईट्स ($\text{FeS}_2$)) भंजन करून किंवा सल्फर जाळून तयार केला जातो.

संतुलित समीकरण: $\text\{4FeS\}_2 (\text\{s\}) + \text\{11O\}_2 (\text\{g\}) \rightarrow \text\{2Fe\}_2\text\{O\}_3 (\text\{s\}) + \text\{8SO\}_2 (\text\{g\})$

सल्फ्यूरिक आम्ल ($\text\{H\}_2\text\{SO\}_4$)

रासायनिक सूत्र

$\text\{H\}_2\text\{SO\}_4$

सामान्य नावे

ऑइल ऑफ विट्रिऑल, रसायनांचा राजा

निर्मिती प्रक्रिया: संपर्क प्रक्रिया

सल्फ्यूरिक आम्ल संपर्क प्रक्रियेद्वारे (Contact Process) तयार केले जाते, ज्यात अनेक टप्पे असतात:

1. सल्फर डायऑक्साइड ($\text\{SO\}_2$) ची निर्मिती: हवेत सल्फर जाळून किंवा सल्फाइड धातुकांचे भंजन करून. $\text\{S\} (\text\{s\}) + \text\{O\}_2 (\text\{g\}) \rightarrow \text\{SO\}_2 (\text\{g\})$ किंवा $\text\{4FeS\}_2 (\text\{s\}) + \text\{11O\}_2 (\text\{g\}) \rightarrow \text\{2Fe\}_2\text\{O\}_3 (\text\{s\}) + \text\{8SO\}_2 (\text\{g\})$

2. **$\text\{SO\}_2$ चे \text{SO}_3$मध्ये उत्प्रेरकी ऑक्सिडीकरण**: सल्फर डायऑक्साइडचे सल्फर ट्रायऑक्साइड ($\text{SO}_3$) मध्ये व्हॅनेडियम पेंटॉक्साइड ($\text{V}_2\text{O}_5$) उत्प्रेरकाचा वापर करून इष्टतम परिस्थितीत (450-500°C आणि 1.5-1.7 atm दाब) ऑक्सिडीकरण केले जाते. हा टप्पा उत्क्रमणीय आणि उष्णतादायी आहे.$\text{2SO}_2 (\text{g}) + \text{O}_2 (\text{g}) \xrightarrow{\text{V}_2\text{O}_5, 450-500^\circ\text{C}, 1.5-1.7 \text{ atm}} \text{2SO}_3 (\text{g})$

3. **सल्फ्यूरिक आम्लामध्ये \text{SO}_3$चे शोषण**: आम्लधुके (acid mist) तयार होण्यापासून रोखण्यासाठी, \text\{SO\}_3$ चे सांद्रित \text{H}_2\text{SO}_4$मध्ये शोषण केले जाते, ज्यामुळे ओलीयम (धूम्र सल्फ्यूरिक आम्ल,$\text{H}_2\text{S}_2\text{O}_7$) तयार होते.$\text{SO}_3 (\text{g}) + \text{H}_2\text{SO}_4 (\text{conc}) \rightarrow \text{H}_2\text{S}_2\text{O}_7 (\text{l})$

4. ओलीयमचे विरलीकरण: नंतर, ओलीयममध्ये अपेक्षित सांद्रतेचे सल्फ्यूरिक आम्ल मिळवण्यासाठी पाण्याची मोजलेली मात्रा मिसळून विरलीकरण केले जाते. $\text\{H\}_2\text\{S\}_2\text\{O\}_7 (\text\{l\}) + \text\{H\}_2\text\{O\} (\text\{l\}) \rightarrow \text\{2H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{aq\})$

गुणधर्म आणि परीक्षेसाठी महत्त्वाच्या अभिक्रिया

भौतिक गुणधर्म

• रंगहीन, दाट, तेलकट, चिकट द्रव.
• अत्यंत संक्षारक.
• पाण्यासाठी तीव्र आकर्षण (आर्द्रताशोषक).

रासायनिक गुणधर्म

1. तीव्र आम्लधर्मिता: हे एक तीव्र डायप्रोटिक (द्विक्षारकीय) आम्ल आहे, जे दोन टप्प्यांत आयनीकरण करते: $\text\{H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{aq\}) + \text\{H\}_2\text\{O\} (\text\{l\}) \rightleftharpoons \text\{H\}_3\text\{O\}^+ (\text\{aq\}) + \text\{HSO\}_4^- (\text\{aq\})$ $\text\{HSO\}_4^- (\text\{aq\}) + \text\{H\}_2\text\{O\} (\text\{l\}) \rightleftharpoons \text\{H\}_3\text\{O\}^+ (\text\{aq\}) + \text\{SO\}_4^\{2-\} (\text\{aq\})$ हे आम्ल क्षार, कार्बोनेट आणि बायकार्बोनेटशी अभिक्रिया करते: $\text\{2NaOH\} (\text\{aq\}) + \text\{H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{aq\}) \rightarrow \text\{Na\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{aq\}) + \text\{2H\}_2\text\{O\} (\text\{l\})$ $\text\{Na\}_2\text\{CO\}_3 (\text\{s\}) + \text\{H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{dil\}) \rightarrow \text\{Na\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{aq\}) + \text\{H\}_2\text\{O\} (\text\{l\}) + \text\{CO\}_2 (\text\{g\})$

2. ऑक्सिडीकरण कारक (सांद्रित $\text\{H\}_2\text\{SO\}_4$): गरम, सांद्रित सल्फ्यूरिक आम्ल एक शक्तिशाली ऑक्सिडीकरण कारक आहे.

   • अधातूंशी: कार्बनचे \text{CO}_2$मध्ये आणि सल्फरचे \text\{SO\}_2$ मध्ये ऑक्सिडीकरण करते. $\text\{C\} (\text\{s\}) + \text\{2H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{conc\}) \rightarrow \text\{CO\}_2 (\text\{g\}) + \text\{2SO\}_2 (\text\{g\}) + \text\{2H\}_2\text\{O\} (\text\{l\})$ $\text\{S\} (\text\{s\}) + \text\{2H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{conc\}) \rightarrow \text\{3SO\}_2 (\text\{g\}) + \text\{2H\}_2\text\{O\} (\text\{l\})$
   • धातूंशी: मध्यम सक्रिय धातूंचे (उदा. Cu, Zn) त्यांच्या सल्फेटमध्ये ऑक्सिडीकरण करते. $\text\{Cu\} (\text\{s\}) + \text\{2H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{conc\}) \rightarrow \text\{CuSO\}_4 (\text\{aq\}) + \text\{SO\}_2 (\text\{g\}) + \text\{2H\}_2\text\{O\} (\text\{l\})$ टीप: थंड, विरल $\text\{H\}_2\text\{SO\}_4$ सक्रिय धातूंशी (उदा. Zn, Mg, Fe) अभिक्रिया करून हायड्रोजन वायू तयार करते. $\text\{Zn\} (\text\{s\}) + \text\{H\}_2\text\{SO\}_4 (\text\{dil\}) \rightarrow \text\{ZnSO\}_4 (\text\{aq\}) + \text\{H\}_2 (\text\{g\})$

3. निर्जलीकरण कारक: सांद्रित सल्फ्यूरिक आम्लामध्ये पाण्यासाठी तीव्र आकर्षण असते आणि ते विविध संयुगांमधून पाणी काढून टाकू शकते.

   • साखरेमधून: