Получение тиосульфата натрия

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЛМЫЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

ФАКУЛЬТЕТ МАТЕМАТИКИ, ФИЗИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

КАФЕДРА ХИМИИ

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

Дисциплина: «Неорганическая  химия»

 

На тему: Получение  тиосульфата натрия.

 

 

 

 

Выполнил: студент

1 курса. Направление:

«Химия, Физика и 

механика материалов»

Манджиев Очир Баатрович

 

Проверил: Доктор

педагогических наук,

профессор

Васильева Полина Дмитриевна.

 

 

 

 

Элиста 2012 г.

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

 

Глава 1. Сера............................……………………………………………………4

 

          1.1 Историческая справка………………………………………………….4

         1.2 Физические свойства…………………………………………………..6

        1.3 Химические свойства………………………………………………….7

         1.4 Добыча  серных руд и получение серы……………………………….8

          1.5 Применение серы………………………………………………………10

                 1.6 Соли содержащие серу……………………………………………….12         

 

Глава 3. Тиосульфат натрия……………………………………………………….13

 

                 3.1 Общие свойства тиосульфата натрия…………………………………13

                 3.2 История открытия тиосульфата  натрия……………………………….14

                 3.3 Общие химические свойства тиосульфата натрия……………………15

                 3.4 Взаимодействие с кислотами………………………………………….15

                 3.5 Получение тиосульфата натрия  в промышленности…………………15

                 3.6 Общие основы получения тиосульфата  натрия………………………16

                 3.7 Другие способы производства…………………………………………18

                 3.8 Применение тиосульфата натрия………………………………………24

               

Глава 4. Методика получения  тиосульфата натрия………………………………27

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….28

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………...29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

По распространенности элемент №16 занимает 15-е место. Содержание серы в земной коре составляет 0,05% по весу. Это немало.

К тому же сера химически  активна и вступает в реакции  с большинством элементов. Поэтому в природе сера встречается не только в свободном состоянии, но и в виде разнообразных неорганических соединений. Особенно распространены сульфаты (главным образом щелочных и щелочноземельных металлов) и сульфиды (железа, меди, цинка, свинца). Сера есть и в углях, сланцах, нефти, природных газах, в организмах животных и растений.

При взаимодействии серы с металлами, как правило, выделяется довольно много тепла. В реакциях с кислородом сера дает несколько  окислов, из них самые важные SO₂ и SO₃ – ангидриды сернистой H₂SO₃ и серной Н₂SO₄ кислот. Соединение серы с водородом – сероводород H₂S – очень ядовитый зловонный газ, всегда присутствующий в местах гниения органических остатков. Земная кора в местах, расположенных близ месторождений серы, часто содержит довольно значительные количества сероводорода. В водном растворе этот газ обладает кислотными свойствами. Хранить его растворы на воздухе нельзя, он окисляется с выделением серы:

2H₂S + О₂ → 2Н₂О + 2S.

Сероводород – сильный  восстановитель. Этим его свойством пользуются во многих химических производствах.

Сульфиты, сульфаты, тиосульфаты...

Если вы фотолюбитель, вам необходим фиксаж, т.е. натриевая  соль серноватистой (тиосерной) кислоты  Н₂S₂O₃. Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ (он же гипосульфит) служил поглотителем хлора в первых противогазах.

Если вы порезались во время бритья, кровь можно остановить кристаллом алюмокалиевых квасцов KAl(SO₄)₂ · 12H₂O.

Если вы хотите побелить потолки, покрыть медью  какой-либо предмет или уничтожить вредителей в саду – вам не обойтись без темно-синих кристаллов медного купороса CuSO₄ · 5Н₂О.

Если врачи  порекомендовали вам очистить желудок, воспользуйтесь горькой солью MgSО₄. (Она же придает горький вкус морской воде.)

Бумага, на которой  напечатана эта книга, сделана с помощью гидросульфита кальция Са(НSO₃)₂.

Широко используются также железный купорос FeSO₄ · 7H₂O, хромовые квасцы K₂SO₄ · Cr₂(SO₄)₃ · 2Н₂O и многие другие соли серной, сернистой и тиосерной кислот.

 

 

Историческая  справка.

 

Сера в самородном состоянии, а также в виде соединений, например сульфидов, известна с древнейших времен. Жрецы использовали ее в составе «священных курений» при некоторых религиозных обрядах. Разные горючие смеси для военных целей также содержали серу. Еще у Гомера упоминаются «сернистые испарения» и смертельное действие продуктов горения серы. Она входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников.

В 941 г. под стенами Царьграда был уничтожен флот киевского князя Игоря. В летописном своде событий «Повесть временных лет», составленном в Киеве, так описан поход Игоря: «Словно молнию,... которая на небе, греки имеют у себя и пускали ее, сжигая нас, поэтому мы и не одолели их». Дружинники князя защищались от «греческого огня» щитами, воловьими шкурами, но потерпели поражение. Греки выбрасывали горящую смесь через медные трубы, установленные на бортах византийских кораблей. Состав этой смеси был неизвестен. Греки держали его в секрете. Предполагают, что в нее входили нефть, различные горючие масла, смола, селитра, клен, сера и вещества, которые окрашивали пламя.

Горючесть серы, легкость, с которой она соединяется  с металлами, объясняют причину, почему ее считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд. Наивное верование  алхимиков о сере выражено в небольшом стихотворении Н. А. Михайловым:

Семь металлов создал свет.      Медь, железо, серебро,

По числу семи планет:               Злато, олово, свинец...

Дал нам Космос на добро          Сын мой! сера им отец!..

В VIII—IX вв. в сочинениях арабских алхимиков рассматривается ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой происхождение всех металлов объяснялось сочетанием серы и ртути. Эти воззрения сохранялись в Европе вплоть до XVIII в. Рождение металлов в средние века, конечно, мыслилось при благословении католической церкви, как это и изображено в иллюстрации к книге «Семь ключей мудрости», приписываемой алхимику Базелю Валентину.

Элементарную природу серы установил француз Антуан Лоран Лавуазье (по образованию юрист, а по призванию химик) в своих опытах по сжиганию.

Древнерусское название «сера» употребляется давно. По-видимому, оно происходит от санскритского слова «сира», что означает   светло-желтый. Но есть и другое древнерусское название серы — «жупел» (сера горючая).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сера  S – химический элемент VI группы переодической системы Мендеева, атомный номер 16, атомная масса 32,064. Твёрдое хрупкое вещество жёлтого цвета. С электронной формулой- 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p^4.

 

Сера—это порошок желтого цвета. Для нее характерно несколько модификаций, отличающихся друг от друга строением молекул и некоторыми свойствами. Так, ромбическая и моноклиническая сера всегда состоит из восьми атомных кольцевидных молекул S₈.

Различие в   свойствах кристаллических  модификаций серы обусловлено не числом атомов в молекуле, как например, в молекулах кислорода и озона, а неодинаковой структурой  кристаллов. На рисунке 5 показан внешний вид кристаллов ромбической и моноклинической серы. Ромбическая сера обычно желтого, а моноклиническая бледно-желтого цвета.

Третья модификация  серы пластическая. Она состоит из нерегулярно расположенных зигзагообразных  цепочек Sn, где п достигает нескольких тысяч. Другие модификации серы построены из молекул S₂ (пурпурная) и S₆ (оранжево-желтая).

Сколько бы аллотропных  видоизменений ни образовывал химический элемент, при определенных заданных условиях абсолютно устойчивым из них, как правило, оказывается лишь какое-то одно. Для серы самой устойчивой аллотропной модификацией при обычных условиях при нормальном давлении и температуре не выше 95,6°С является ромбическая сера. В нее при комнатной температуре (или близкой к комнатной) превращаются все другие формы. Например, при кристаллизации из расплава серы сначала получаются игольчатые кристаллы моноклинической формы, которые при температуре ниже 95,6°С переходят в ромбические. При температуре выше 95,6°С устойчива моноклиническая сера.

Подобные превращения  происходят и с другими модификациями  серы. Так, если расплавленную серу вылить в холодную воду, образуется эластичная, во многом похожая на резину коричневая масса. Переход из одной аллотропной формы в другую сопровождается поглощением теплоты:

S  D  S  —  Q кДж

кристал-         пласти-

лическая           ческая

Такую пластическую серу можно получить в условиях школьной лаборатории. Она неустойчива и через некоторое время станет хрупкой, приобретет желтый цвет, т. е. постепенно будет превращаться в ромбическую.

 

 

 

 

 

 

 

 

Физические  свойства.

 

Плавление серы происходит в интервале температур 112—119,3°С (в зависимости от чистоты образца). При этом с увеличением температуры до 155°С вязкость расплава уменьшается и возрастает в тысячи раз в интервале температур 155—187°С. Затем снова наступает спад. На рисунке 10 показано, как изменяется вязкость расплава серы при нагревании. Имеется несколько объяснений этого явления. Одно из них таково, С возрастанием температуры от 155 до 187°С, вероятно, происходит значительный рост молекулярной массы. Кольцевые молекулы Ss разрушаются и образуются другие — в виде длинных цепей из нескольких тысяч атомов. Вязкость расплава увеличивается. При 187°С она достигает величины свыше 90 н • сек/м², т. е. почти как у твердого вещества. Дальнейшее повышение температуры ведет к разрыву цепей, и жидкость снова становится подвижной, вязкость

расплава уменьшается. При 300°С сера переходит в текучее состояние, а при 444,6°С закипает. В зависимости от температуры в ее парах обнаруживают молекулы S₈, S₆, S₄, S₂. При 1760°С пары серы одноатомны. Таким образом, с увеличением температуры число атомов в молекуле постепенно уменьшается:

S₈ " S₆ " S₄ " S₂   " S

Изменение состава молекул  вызывает изменение окраски паров серы от оранжево-желтого до соломенно-желтого.

Сера в обычных условиях имеют различный цвет (см. выше). Окраска этих веществ обусловлена способностью поглощать какую-то часть спектра белого света. В результате этого они окрашены в какой-нибудь дополнительный (к цвету поглощения лучей) цвет. Дополнительными, или взаимно компенсирующими, до белого цвета являются следующие пары цветовых сочетаний: красный — голубой, желтый — синий, зеленый — пурпурный и т. д. «Вычитание» какого-либо цвета из белого дает дополнительную окраску вещества. Так, ромбическая сера поглощает синий цвет, поэтому она окрашена в желтый, кристаллический моноклинный селен красного цвета, так как поглощает голубой.

Сера совершенно не проводит тока и при трении заряжается отрицательным электричеством, поэтому из нее делают круги электрических машин, в которых электрический заряд возбуждается посредством трения. Очень плохо проводит сера и тепло. Если в ней содержится менее 0,1% примесей, то при согревании куска серы в руке слышится своеобразный треск, и случается, что кусок распадается на части. Это происходит из-за напряжений, возникающих в куске вследствие его неравномерного расширения в связи с малой теплопроводностью серы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Химические  свойства.

Сера в обычных условиях с  водородом не соединяется. Лишь при  нагревании происходит обратимая реакция:

Н₂ + S D H₂S + 20,92 кдж/моль

Равновесие ее при 350°С смещено вправо, а при более высокой температуре - влево.

Все элементы VI группы взаимодействуют с галогенами. Известны галогениды серы, селена и теллура и других элементов группы. Например, хлорид или бромид серы получают при нагревании серы с галогенами в запаянной трубке:

2S + Br₂ = 83 Br₂

2S+Cl₂  =  S₂Cl₂

Хлорид серы S₂Cl₂ является хорошим растворителем многих химических соединений серы. В частности, в химической промышленности его используют в качестве растворителя серы при вулканизации каучука.

Сера с водой и разбавленными  кислотами не взаимодействуют, в  то время как теллур окисляется водой при температуре 100—160°С: