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.

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 SO 2 и SO 3 – ангидриды сернистой H 2 SO 3 и серной Н 2 SO 4 кислот. Соединение серы с водородом – сероводород H 2 S – 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:
2H 2 S + О 2 > 2Н 2 О + 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 Н 2 S 2 O 3 . Тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 (он же гипосульфит) служил поглотителем хлора в первых противогазах.
Если вы порезались во время бритья, кровь можно остановить кристаллом алюмокалиевых квасцов KAl(SO 4) 2 · 12H 2 O.
Если вы хотите побелить потолки, покрыть медью какой-либо предмет или уничтожить вредителей в саду – вам не обойтись без темно-синих кристаллов медного купороса CuSO 4 · 5Н 2 О.
Если врачи порекомендовали вам очистить желудок, воспользуйтесь горькой солью MgSО 4 . (Она же придает горький вкус морской воде.)
Бумага, на которой напечатана эта книга, сделана с помощью гидросульфита кальция Са(НSO 3) 2 .
Широко используются также железный купорос FeSO 4 · 7H 2 O, хромовые квасцы K 2 SO 4 · Cr 2 (SO 4) 3 · 2Н 2 O 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 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 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 S 8 .

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 S 2 (пурпурная) и S 6 (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/м 2 , 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 S 8 , S 6 , S 4 , S 2 . При 1760°С пары серы одноатомны. Таким образом, с увеличением температуры число атомов в молекуле постепенно уменьшается:
S 8 " S 6 " S 4 " S 2 " 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:
Н 2 + S D H 2 S + 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 + Br 2 = 83 Br 2
2S+Cl 2 = S 2 Cl 2
Хлорид серы S 2 Cl 2 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:
Те + 2Н 2 О==ТеO 2 + 2Н 2 #
Со щелочами сера взаимодействуют с образованием сульфидов и сульфитов (реакция обратимая):
3S + 6КОН D 2К 2 S + К 2 SО 4 + ЗH 2 O
Сера, так же как и кислород, взаимодействует со всеми металлами, кроме золота, платины, иридия, с образованием сульфидов. Эти реакции идут обычно при нагревании, но с некоторыми металлами и без нагревания. Так, со ртутью сера вступает в реакцию в обычных условиях при простом соприкосновении веществ. Если в лаборатории разлили ртуть (возникла опасность отравления парами ртути), ее сначала собирают, а те участки, где ртутные капли нельзя извлечь, засыпают порошкообразной серой. Происходит реакция с образованием безвредного сульфида ртути (II), или киновари:
Hg+S=HgS
В школьных условиях можно легко получить сульфиды некоторых металлов, например CuS. Для этого в пробирку, закрепленную в штативе, вносят немного серы и нагревают ее до кипения. Затем щипцами вводят в пары серы предварительно подогретую полоску медной фольги. Медь энергично взаимодействует с серой: 2 Сu + S = Cu

Добыча серных руд и получение серы.

Д древности и в средние века серу добывали примитивным способом. В землю вкапывали большой глиняный горшок, на который ставили другой, но с отверстием в дне. Последний заполняли породой, содержа
щей серу, и затем нагревали. Сера плавилась и стекала в нижний горшок.
В настоящее время руды добывают разными способами, в зависимости от условий их залегания. Но в любом случае большое внимание уделяется технике безопасности. Ведь часто залежам серных руд сопутствуют скопления ядовитого газа - сероводорода. Да и сама сера может самовозгораться. При открытом способе добычи серы шагающий экскаватор снимает пласты пород, под которыми залегает руда. Рудные пласты дробят взрывами и далее глыбы руды отправляют на

Сероплавильный завод, где из них извлекают серу. Если сера залегает глубоко и в значительном количестве, то ее получают по методу Фраша. В этом случае серу расплавляют под землей и через скважину, подобно нефти, выкачивают на поверхность, т. е. этот способ основан на легкоплавкости серы и ее сравнительно небольшой плотности.
Установка Фраша довольно проста: труба в трубе. В пространство между трубами подается перегретая вода и по нему идет в пласт, а по внутренней трубе, обогреваемой со всех сторон, поднимается
расплавленная сера. В современном варианте установка Фраша дополнена третьей, более узкой, трубой. Через нее в скважину подается сжатый воздух, который поднимает на поверхность расплавленную серу.
Руда, полученная из шахт, карьеров, обычно перерабатывается с предварительным обогащением. Известно несколько методов извлечения серы из руд: пароводяные, фильтрационные, термические, центрифугальные и экстракционные.
Термические методы извлечения серы из руд наиболее старые. Еще в XVIII в. в Неаполитанском королевстве серу выплавляли в кучах-«сольфаторах». До сих пор в Италии выплавляют серу в примитивных печах-калькаронах. Калькарона-одна из самых старых сероплавильных печей. Это открытая сверху камера цилиндрической формы. Обычно калькароны располагали на уступах скал или углубляли в землю. Куски руды в такие печи укладывали определенным образом:
внизу-большие, сверху-маленькие. При этом обязательно оставляли вертикальные ходы для тяги. Этот процесс малоэффективен: 45% потерь, так как часть серы сжигают для получения теплоты, необходимой при выплавке серы из руды.
Италия стала родиной и второго метода извлечения серы из руд-пароводяного, предшественника автоклавного. В этом процессе серная руда, содержащая до 80% серы, поступает в автоклав. Туда же под давлением подают водяной пар. Пульпу нагревают до 130°С. Сера, содержащаяся в концентрате, плавится и отделяется от породы. После недолгого отстоя серу сливают и только потом из автоклава выпускают взвесь пустой породы в воде - «хвосты». Последние содержат довольно много серы и вновь поступают на обогатительную фабрику. Современные автоклавы-это огромные аппараты высотой с четырехэтажный дом. Такие автоклавы установлены у нас в Прикарпатье, в частности на сероплавильном заводе Раздольского горнохимического комбината.
Иногда пустую породу отделяют от расплавленной серы на специальных фильтрах. В нашей стране используют метод разделения на центрифугах.
Однако сера, полученная выплавкой из руды (комовая сера), обычно содержит еще много примесей. Дальнейшую очистку ее производят перегонкой в рафинированных печах, где сера нагревается до кипения. Пары серы поступают в выложенную кирпичом камеру. Вначале, пока камера холодная, сера переходит в твердое состояние и осаждается на стенках в виде светло-желтого порошка (серный цвет). Когда камера нагреется выше 120°С, пары конденсируются в жидкость, которую выпускают из камеры в формы, где она и застывает в виде палочек. Полученная таким образом сера называется черенковой.
Способы получения серы в разных странах неодинаковы. Так, в США и Мексике применяют в основном метод Фраша. В Италии (она занимает третье место по добыче серы среди капиталистических государств) используют разные методы переработки серных сицилийских руд и руд из Марокко. Япония имеет значительные запасы серы вулканического происхождения. Франция и Канада, не имеющие самородной серы, развили ее крупное производство из газов. В Англии и ФРГ перерабатывают сырье, содержащее серу (FeS 2), а элементарную серу покупают, так как в этих странах нет собственных серных месторождений.

СССР и социалистические страны благодаря собственным источникам сырья применяют разнообразные методы добычи серы. За последние годы возросла производство серы из природных и отходящих газов цветной металлургии.
Обычно в сере, которую получают из руд, остается после ее очистки 0,6% примесей, а в сере, полученной из газов,- только 0,2%. При этом газовая сера значительно дешевле.
В настоящее время в Узбекистане пущена первая очередь Мубарекского газоперерабатывающего завода- одного из крупнейших предприятий отечественной газовой химической промышленности. Около поселка Мубарек Кашкадарьинской области было обнаружено мощное месторождение природного газа, содержащего 6% сероводорода. Серу стали получать из сероводорода при нагревании его в присутствии катализаторов. Ежедневно новое предприятие будет перерабатывать 4,7 млрд. м 3 природного газа, и выпускать 220 тыс. т чистой серы. Получая серу этим способом, попутно очищают большие количества природного газа от примесей.

ПРИМЕНЕНИЕ СЕРЫ

Основным потребителем серы является химическая промышленность. Примерно половина добываемой в мире серы идет на производство серной кислоты, роль которой в химической промышленности велика. Чтобы получить 1 т серной кислоты, нужно сжечь 300 кг серы.
Большое количество серы расходуется на производство черного пороха, сероуглерода, различных красителей, светящихся составов и бенгальских огней.
Значительную часть мировой добычи серы поглощает бумажная промышленность. Для того чтобы произвести 1 7 целлюлозы, нужно затратить более 100 кг серы.
В резиновой промышленности сера применяется для превращения каучука в резину. Свои ценные свойства (упругость, эластичность и др.) каучук приобретает после смешивания его с серой и нагревания до определенной температуры. Такой процесс носит название вулканизации. Последняя может быть горячей и холодной. В первом случае
каучук нагревают с серой до 130-160°С. Этот способ был предложен в 1839 г. Ч. Гудиром. Во втором случае процесс ведут без нагревания, обрабатывая каучук хлоридом серы S2C12. Холодная вулканизация была предложена в 1J846 г. А. Парксом. Сущность вулканизации заключается в образовании новых связей между полимерными группами. При этом мостики могут содержать 1, 2, 3 и т. д. атомов серы:

Состав, распределение и энергия связей -С-Sn-С-

Определяют многие важнейшие физико-механические свойства вулканизированных материалов. Если к каучуку присоединяется 0,5-5% серы, то образуется мягкая резина (автомобильные покрышки, камеры, мячи, трубки и т. д.). Присоединение к каучуку 30-50% серы приводит к образованию жесткого неэластичного материала-эбонита. Он представляет собой твердое вещество и является хорошим электрическим изолятором.
В сельском хозяйстве сера применяется как в элементарном виде, так и в виде соединений. Установлено, что потребность растений в этом элементе немногим меньше фосфора. Серные удобрения влияют не только на количество, но и качество урожая. Опытами доказано, что серные удобрения влияют на морозостойкость злаков. Они способствуют образованию органических веществ, содержащих сульфгидрильные группы-S-Н. Это приводит к изменению внутренней структуры белков, их гидрофильности, что повышает морозостойкость растений в целом. Применяют серу в сельском хозяйстве и для борьбы с болезнями растений, главным образом винограда и хлопчатника.
В медицине используется как элементарная сера, так и ее соединения. Например, мелкодисперсная сера-основа мазей, необходимых для лечения различных грибковых заболеваний кожи. Все сульфамидные препараты, (сульфидин, сульфазол, норсульфазол, сульфодимезин, стрептоцид и др.) -это органические соединения серы, например:

Растет количество серы, добываемой из недр земли, из промышленных газов, при очистке топлива. В мире сейчас уже производится на 10% серы больше, чем используется. Ей ищут новые области применения, предполагают использовать в строительной индустрии. В Канаде уже изготовлен серный пенопласт, который будет применен в строительстве шоссейных дорог и при прокладке трубопроводов в условиях вечной мерзлоты. В Монреале построен одноэтажный дом, состоящий из необычных блоков: 70% песка и 30% серы. Приготовляются блоки в металлических формах при температуре спекания 120°С. По прочности и стойкости они не уступают цементным. Защита их от окисления достигается покраской любым синтетическим лаком. Можно сооружать гаражи, магазины, склады и дачи. Появились сведения и о других строительных материалах, содержащих серу. Оказалось, что с помощью серы можно получать отличные асфальтовые покрытия, способные при сооружении автострад заменять трехкратное количество гравия. Такова, к примеру, смесь 13,5% серы, 6% асфальта и 80,5% песка.

Сульфаты.
Сульфаты - минералы, соли серной кислоты H 2 SO 4 . В их кристаллической структуре обособляются комплексные анионы SO 4 2? . Наиболее характерны сульфаты сильных двухвалентных оснований, особенно Ba2+, а также Sr 2+ и Ca 2+ . Более слабые основания образуют основные соли, часто весьма неустойчивые (например сульфаты окисленного железа), более сильные основания - двойные соли и кристаллогидраты.

Кислые соли.
Кислые соли - представляют собой продукты неполного замещения атомов водорода атомами металла. Кислые соли - продукт неполной нейтрализации многоосновных кислот основаниями.
От двухосновных кислот (H SO , H CO ,Н S и т.д.) производится только один тип кислых солей - однозамещенные (атом металла замещает только один атом водорода кислоты).
Например:
H SO при неполной нейтрализации едким натром образует только одну кислую соль - NaHSO4 .
Средние соли.
Средние соли можно рассматривать, как продукт полного замещения атомов водорода атомами металла:
Средние соли содержат только атомы металла и кислотного остатка.
2NaOH + H SO Na SO + 2H O
Средние соли содержат только атомы металла и кислотного остатка.

Тиосульфаты.
Тиосульфа?ты - соли и сложные эфиры тиосерной кислоты, H 2 S 2 O 3 . Тиосульфаты неустойчивы, поэтому в природе не встречаются. Наиболее широкое применение имеют тиосульфаты натрия и аммония, а также соли Бунте - органические тиосульфаты с атомом водорода, замещённым углеводородным радикалом

Общие свойства тиосульфата натрия.

Тиосульфат натрия (гипосульфит натрия) – динатриевая соль тиосерной (серноватистой) кислоты.
По внешнему виду - это бесцветные кристаллы. Кристаллическая форма – моноклинная. Тиосульфат натрия на воздухе устойчив до 80°C, при нагревании в вакууме при 300°C разлагается на сульфит натрия и серу. Хорошо растворим в воде. При 11 – 48°C из воды кристаллизуется в виде пентагидрата. Кроме пентагидрата тиосульфата натрия нам известны также и декагидрат тиосульфата натрия, который имеет формулу: . Кристаллогидраты другой молекулярной формулы для тиосульфата натрия не обнаружены.
Тиосульфат натрия проявляет восстановительные свойства. Молярная масса вещества равна: . Молярная масса пентагидрата тиосульфата натрия составляет 248,17 г/моль.
Плотность
Растворимость в 100 граммах холодной воды составляет 66,7 г, а в горячей воде 266 грамм тиосульфат натрия растворим в аммиаке, водных растворах, слабо растворим в спиртах (этаноле).
При 48,5°C плавится в своей кристаллизационной воде, обезвоживается около 100 о С.

История открытия тиосульфата натрия.

Имя и время открытия тиосульфата натрия нам не известны. Во всяком случае в истории химии об этом не упоминается. Но в конце XVII и в начале XVIII века, во времена правления Петра І в списках Аптекарского приказа мы встречаем это вещество.
Поэтому можно сделать вывод, что тиосульфат натрия был открыт в начале или, что более вероятно, в конце XVII века. В те времена наиболее развитой школой алхимии обладала Германия и Франция. Можно предположить, что честь открытия тиосульфата натрия может принадлежать одному из видных ятрохимиков второй половины XVI начала XVII века – Андреасу Либавию, который занимался изучением свойств серной кислоты и ее применения в медицине. Уже тогда тиосульфат натрия принимали при отравлениях, как слабительное. Он выводит из организма ядовитые соли тяжелых металлов (ртути, свинца, меди, кобальта, кадмия), а также соединения мышьяка, переводя их в малорастворимые и безвредные сульфиды и сульфаты. Кроме того, гипосульфит снимает частые головные боли, раздражительность, утомляемость, нарушения сна, общую слабость и устраняет ломкость ногтей. Можно с его помощью также лечить гнойные раны.
Дальнейшее упоминание о тиосульфате натрия связано с именем Джона Гершеля. В 1819 году Джон Гершель открыл растворяющее действие тиосульфата натрия на галоидное серебро, т.е. современный способ фиксации фотографических изображений.

Общие химические свойства тиосульфата натрия

Тиосульфат натрия можно отнести к довольно нестойким веществам. Тиосульфат натрия при нагревании до 220°C распадается согласно схемы:

В реакции термического разложения тиосульфата натрия мы видим получение полисульфида натрия, который также далее разлагается на сульфид натрия и элементарную серу.

Взаимодействие с кислотами

Выделить тиосерную кислоту (тиосульфат водорода) реакцией тиосульфата натрия с сильной кислотой невозможно, так как она неустойчива и тут же разлагается:

В такую же реакцию будет вступать и соляная и азотная кислоты. Разложение сопровождается выделением, который имеет неприятный запах и раздражает слизисты оболочки дыхательных путей, что требует осторожности в обращении с ним.

Получение тиосульфата натрия в промышленности

В данной главе мы рассмотрим получение тиосульфата натрия. Поскольку тиосульфат натрия широко используется в медицине, промышленности, фотографии. То потреба в нем довольно велика. Поэтому были разработаны методы его получения на основе сульфида натрия, сульфита натрия, сероводорода и некоторых других реагентов.

3.1 Общие основы получения тиосульфата натрия

Существет много способов получения тиосульфата натрия в основе которых лежат различные процессы. Производственное значение имеют главным образом следующие:

сульфитный способ: ;
гидросульфидный способ: ;
сульфидный способ: ;
сероводородный способ: ;
дисульфидный (полисульфидный) способ

Кроме того, тиосульфат натрия получается в качестве побочного продукта в производстве гидросульфита и при очистке промышленных газов от серы. Его можно получать также сульфатным способом, используя Na 2 SO 4 . Из методов, уже утративших промышленное значение, следует упомянуть действие смеси сернистого газа и кислорода (воздуха) на раствор сульфида натрия () и окисление сульфида кальция (отвала от производства соды) кислородом воздуха в тиосульфат кальция с последующим обменным разложением с сульфатом натрия.
Механизм образования тиосульфата был предметом многочисленных исследований Высказывались предположения, что в построении сульфоксильной, тиосерной и политионовых кислот участвует моноокись серы.
На этом основании механизм образования тиосульфата при получении его гидросульфидным способом представляется следующим. Вначале гидросульфид, взаимодействуя с бисульфитом, образует в качестве промежуточного продукта тиосернистую кислоту: В медицинской практике в виде раствора для инъекций как детоксицирующее и десенсибилизирующее средство или наружное, как инсектицидное средство, в ветеринарии как средство против кожных заболеваний, в фармацевтической промышленности при производстве лекарственных средств; для приготовления растворов натрия тиосульфата 30 % для инъекций.

Также тиосульфат натрия применяется

• для удаления следов хлора после отбеливания тканей
• для извлечения серебра из руд;
• фиксаж в фотографии;
• реактив в иодометрии
• противоядие при отравлении: As, Br, Hg и другими тяжёлыми металлами, цианидами (переводит их в роданиды) и др.
• для дезинфекции кишечника;
• для лечения чесотки (совместно с соляной кислотой);
• противовоспалительное и противоожоговое средство;
• может использоваться как среда для определения молекулярных весов по понижению точки замерзания (криоскопическая константа 4,26°)
• в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E539.
• добавки для бетона.
• для очищения тканей от иода

Описание

Физико-химические свойства

Бесцветные прозрачные кристаллы без запаха

Фасовка

Мешок 40 кг. Пакет 1 кг. Мешок 35 кг. Мешок 0,5 кг. Мешок 1 кг. Мешок 5 кг. Мешок 10 кг.

Хранение

Упаковка: По 0,5 кг; 1 кг; 5 кг; 10 кг; 35 кг; 40 кг; 45 кг в пакеты или мешки из пленки полиэтиленовой или бумаги упаковочной с полимерным покрытием.

Хранение: В сухом месте, в хорошо упакованной таре. Срок годности - 5 лет.

Тиосульфат натрия фармакопейный производства Химического завода им. Л.Я. Карпова

Массовая доля, %		Норма
Na 2 S 2 O 3 *5H 2 O		99,0-102,0
кальция		отсутствие реакции
сульфидов		вы держивает испытание
сульфитов и сульфатов	макс.	0,01
хлоридов	макс.	0,005
тяжелых металлов	макс.	0,001
мышьяка, селена		отсутствие реакции
железа	макс.	0,002
щелочность		отсутствие розового окрашивания фенолфталеина
микробиологическая чистота		соответствует ГФ XI вып.2, стр. 193

• Код Товара: 264-01
• Наличие: В наличии

Купить

атрия тиосульфат Natrii thiosulfas

Na 2 S 2 0 3 -5H 2 0 M. м. 248,17

Натрия тиосульфат не является природным продуктом, его получают синтетически.

В промышленности натрия тиосульфат получают из отходов газового производства. Этот метод несмотря на многостадий-ность экономически выгоден, так как сырьем являются отходы газового производства и, в частности, светильный газ, образу-ющийся при коксовании угля.

Светильный газ всегда содержит примесь сероводорода, ко-торый улавливается поглотителями, например гидроксидом кальция. При этом получается сульфид кальция.

Но сульфид кальция в процессе получения подвергается гидролизу, поэтому реакция идет несколько иначе -с обра-зованием гидросульфида кальция.

Гидросульфид кальция при окислении кислородом воздуха образует тиосульфат кальция.

При сплавлении полученного тиосульфата кальция с сульфа-том натрия или карбонатом натрия получается тиосульфат нат-рия Na 2 S 2 0 3 .

После упаривания раствора выкристаллизовывается тио-сульфат натрия, который и является фармакопейным препара-том.

По внешнему виду тиосульфат натрия (II) представляет со-бой бесцветные прозрачные кристаллы солоновато-горького вкуса. Очень легко растворим в воде. При температуре 50 °С плавится в своей кристаллизационной воде. По структуре яв-ляется солью тиосерной кислоты (I).

Как видно из формулы этих соединений, степень окисления атомов серы в их молекулах различна. Один атом серы имеет степень окисления +6, другой -2. Присутствие атомов серы в различных степенях окисления обусловливает их свойства.

Так, имея в молекуле S 2- , натрия тиосульфат проявляет вос-становительную способность.

Как и сама тиосерная кислота, соли ее не являются проч-ными соединениями и легко разлагаются под влиянием кислот и даже таких слабых, как угольная.

Это свойство натрия тиосульфата разлагаться кислотами с выделением серы используется для идентификации препарата. При добавлении к раствору натрия тиосульфата хлороводород-ной кислоты наблюдается помутнение раствора вследствие вы-деления серы.

Весьма характерной для натрия тиосульфата является реак-ция его с раствором нитрата серебра. При этом выделяется осадок белого цвета (тиосульфат серебра), который быстро желтеет. При стоянии под влиянием влаги воздуха осадок чер-неет вследствие выделения сульфида серебра.

Если при действии на натрия тиосульфат нитратом серебра сразу образуется черный осадок, это указывает на загрязнение препарата сульфидами, которые при взаимодействии с нитра-том серебра сразу выделяют осадок сульфида серебра.

Чистый препарат при действии раствора нитрата серебра темнеет не сразу.

В качестве реакции подлинности может быть использована также реакция взаимодействия натрия тиосульфата с раство-ром хлорида железа (III). При этом образуется тиосульфат окисного железа, окрашенный в фиолетовый цвет. Окраска бы-стро исчезает вследствие восстановления этой соли до бесцвет-ных солей закисного железа (FeS 2 0 3 и FeS 4 0 6).

При взаимодействии с йодом натрия тиосульфат действует как восстановитель. Принимая электроны от S 2- , йод восста-навливается до I - , а натрия тиосульфат окисляется йодом до тетратиоиата натрия.

Аналогично восстанавливается хлор в хлороводород.

При избытке хлора выделяющаяся сера окисляется до сер-ной кислоты.

На этой реакции было основано применение натрия тиосуль-фата для поглощения хлора в первых противогазах.

В препарате не допускается наличие примесей мышьяка, се-лена, карбонатов, сульфатов, сульфидов, сульфитов, солей каль-ция.

ГФ X допускает наличие примесей хлоридов, солей тяжелых металлов в пределах эталона.

Количественное определение натрия тиосульфата проводят йодометрическим методом, в основу которого положена реак-ция его взаимодействия с йодом. ГФ требует содержания тио-сульфата натрия в препарате не менее 99% и не более 102% (за счет допустимого предела выветривания препарата).

Применение натрия тиосульфата основано на его свойстве выделять серу. Препарат применяется в качестве противоядия при отравлениях галогенами, цианом и циановодородной кис-лотой.

Образующийся роданид калия гораздо менее ядовит, чем цианид калия. Поэтому при отравлении циановодородной кис-лотой или ее солями в качестве первой помощи следует при-менить натрия тиосульфат. Препарат может применяться также при отравлении соединениями мышьяка, ртути, свинца; при этом образуются неядовитые сульфиды.

Натрия тиосульфат применяется также при аллергических заболеваниях, артритах, невралгии - внутривенно в виде 30% водного раствора. В связи с этим ГФ X приводит 30% раствор натрия тиосульфата для инъекций (Solutio Natrii thiosulfatis 30% pro injectionibus).

Выпускается в порошках и в ампулах по 5, 10, 50 мл 30% раствора.

Натрия тиосульфат содержит кристаллизационную воду, ко-торая легко выветривается, поэтому хранить ее следует в про-хладном месте, в хорошо закупоренных склянках из темного стекла, так как свет способствует его разложению. Растворы при стоянии мутнеют от выделяющейся серы. Этот процесс ускоряется в присутствии диоксида углерода. Поэтому склянки или бутыли с растворами натрия тиосульфата снабжаются хлоркальциевой трубкой, наполненной натронной известью, ко-торая ее поглощает.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Тиосульфат натрия в обычных условиях представляет собой бесцветные моноклинные кристаллы (рис. 1), относительно хорошо растворимые в воде (41,2 % при 20 о С, 69,86 % при 80 о С).

Образует кристаллогидраты состава Na 2 S 2 O 3 ×5H 2 O, которые в расплавленном состоянии склонны к переохлаждению. При нагревании до температуры равной 220 o C разлагается. В ОВР проявляет сильные восстановительные свойства.

Рис. 1. Тиосульфат натрия. Внешний вид.

Химическая формула тиосульфата натрия

Химическая формула тиосульфата натрия Na 2 S 2 O 3 . Она показывает, что в состав данной молекулы входят два атома натрия (Ar = 23 а.е.м.), два атома серы (Ar = 32 а.е.м.) и три атома кислорода (Ar= 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу тиосульфата натрия:

Mr(Na 2 S 2 O 3) = 2×Ar(Na) + 2×Ar(S) + 3×Ar(O);

Mr(Na 2 S 2 O 3) = 2×23 + 2×32 + 3×16 = 46 + 64 + 48 = 158.

Графическая (структурная) формула тиосульфата натрия

Структурная (графическая) формула тиосульфата натрия является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы:

Ионная формула

Тиосульфат натрия представляет собой электролит, который диссоциирует на ионы в водном растворе согласно следующему уравнению реакции:

Na 2 S 2 O 3 ↔ 2Na + + S 2 O 3 2- .

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Найдите химическую формулу вещества, в состав которого входит 10 массовых частей кальция, 7 массовых частей азота и 24 массовых части кислорода.
Решение	Найдем молярные массы кальция азота и кислорода (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(Ca)= 40 г/моль, М(N) = 14 г/моль, а М(О) = 16 г/моль. n (Ca) = m (Ca) / M (Ca); n (Ca) = 10 / 40 = 0,25 моль. n (N) = m (N) / M (N); n (N) = 7 / 14 = 0,5 моль. n (O) = m (O) / M (O); n (O) = 24 / 16 = 1,5 моль. Найдем мольное отношение: n(Ca) :n(N): n (O) = 0,25: 0,5: 1,5= 1: 2: 6, т.е. формула соединения кальция азота и кислорода имеет вид CaN 2 O 6 или Ca(NO 3) 2 .Это нитрат кальция.
Ответ	Ca(NO 3) 2

ПРИМЕР 2

Задание	В фосфиде кальция массой 3,62 г содержится 2,4 г кальция.Определите формулу этого соединения.
Решение	Для того, чтобы узнать, в каких отношениях находятся химические элементы в составе молекулы необходимо найти их количество вещества. Известно, что для нахождения количества вещества следует использовать формулу: Найдем молярные массы кальция и фосфора (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(Ca)= 40 г/моль, а М(P) = 31 г/моль. Определим массу фосфора в составе фосфида кальция: m(P) = m (Ca x P y) - m(Ca); m(P) = 3,62 - 2,4 = 1,22 г. Тогда, количество вещества этих элементов равно: n (Ca) = m (Ca) / M (Ca); n (Ca) = 2,4 / 40 = 0,06 моль. n (P) = m (P) / M (P); n (P) = 1,22 / 31 = 0,04 моль. Найдем мольное отношение: n(Ca) :n(P)= 0,06: 0,04 = 1,5: 1 = 3: 2, т.е. формула фосфида кальция имеет вид Ca 3 P 2 .
Ответ	Ca 3 P 2

Термически очень неустойчива:

В присутствии серной кислоты разлагается:

Реагирует со щелочами:

Реагирует с галогенами:

Тиосерная кислота

Если прокипятить водный раствор сульфита натрия с серой и, отфильтровав излишек серы, оставить охлаждаться, то из раствора выделяются бесцветные прозрачные кристаллы нового вещества, состав которого выражается формулой. Это вещество — натриевая соль тиосерной кислоты.

Тиосерная кислота неустойчива. Уже при комнатной температуре она распадается. Значительно устойчивее ее соли — тиосульфаты. Из них наиболее употребителен тиосульфат натрия , известный также под неправильным названием «гипосульфит».

При добавлении к раствору тиосульфата натрия какой-нибудь кислоты, например соляной, появляется запах диоксида серы и через некоторое время жидкость становится мутной от выделившейся серы.

Изучение свойств тиосульфата натрия приводит к выводу, что атомы серы, входящие в его состав, имеют различную окисленность: у одного из них степень окисленности +4, у другого 0. Тиосульфат натрия — восстановитель . Хлор, бром и другие сильные окислители окисляют его до серной кислоты или до ее соли.

Тиосульфа?ты — соли и сложные эфиры тиосерной кислоты, H2S2O3. Тиосульфаты неустойчивы, поэтому в природе не встречаются. Наиболее широкое применение имеют тиосульфат натрия и тиосульфат аммония.

Строение. Структура тиосульфат-иона

Тиосульфат-ион по строению близок к сульфат-иону. В тетраэдре 2− связь S-S (1.97А) длиннее, чем связи S-O

Тиосульфат натрия можно отнести к довольно нестойким веществам. Тиосульфат натрия при нагревании до 220°C распадается: В реакции термического разложения тиосульфата натрия получаем полисульфида натрия, который также далее разлагается на сульфид натрия и элементарную серу. Взаимодействие с кислотами: выделить тиосерную кислоту (тиосульфат водорода) реакцией тиосульфата натрия с сильной кислотой невозможно, так как она неустойчива и тут же разлагается: В такую же реакцию будет вступать и соляная и азотная кислоты . Разложение сопровождается выделением, который имеет неприятный запах.

Окислительно-восстановительные свойства тиосульфата натрия: в связи с наличием атомов серы со степенью окисления 0 ион тиосульфата обладает восстановительными свойствами, например, слабыми окислителями (I2, Fe3+) тиосульфат окисляется до иона тетратионата: В щелочной среде окисление тиосульфата натрия иодом может идти до сульфата.

А более сильные окислители окисляют его до иона сульфата:

Сильными восстановителями ион восстанавливается до производных S2-: В зависимости от условий, тиосульфат натрия может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Комплексообразующие свойства тиосульфатов:

Тиосульфат-ион - сильный комплексообразователь , использующийся в фотографии для удаления из фотопленки невосстановленного бромида серебра: Металлами S2O32- ион координируется через атом серы, поэтому тиосульфатные комплексы легко превращаются в соответствующие сульфиды.

Применение тиосульфата натрия

Тиосульфат натрия довольно широко применяется как в быту так и в промышленности. Основными областями применения тиосульфата натрия будут медицина, текстильная и горнорудная промышленность, фотография.

Тиосульфат натрия в текстильной и бумажной промышленности используется для удаления следов хлора после отбеливания тканей и бумаги, при производстве кожи его используют в качестве восстановителя хромовой кислоты .

В горной промышленности тиосульфат натрия применяют для извлечения серебра из руд с низкой концентрацией серебра. Комплексные соединения серебра с тиосульфатами являются довольно стабильными, во всяком случае более стабильными чем комплексные соединения с фтором, хлором, бромидами , роданидами. Поэтому выделение серебра в виде растворимого комплексного соединения состава или является промышленно выгодной. Ведутся работы по применению при извлечении золота. Но в данном случае константа нестойкости комплексного соединения значительно выше и комплексы менее стабильны по сравнению с серебряными.

Первым применением тиосульфата натрия была медицина. И до сего времени не потерял своего значения в медицине. Правда, для лечения многих заболеваний уже найдены другие, более эффективные лекарства, поэтому тиосульфат натрия начали более широко использовать в ветеринарии. Тиосульфат натрия в медицине используют в качестве антидота при отравлении мышьяком, ртутью и другими тяжёлыми металлами, цианидами (переводит их в роданиды):

Как было сказано выше тиосульфат-ион создает стабильные комплексные соединения с многими металлами, среди которых много токсичных тяжелых металлов. Созданные комплексные соединения являются малотоксичными в выводятся из организма. На этой особенности тиосульфата натрия и основано его применение в токсикологии и лечении отравлений.

Также тиосульфат натрия используют для дезинфекции кишечника при пищевых отравлениях, для лечения чесотки (совместно с соляной кислотой), как противовоспалительное и противоожоговое средство.

Тиосульфат натрия широко используют в аналитической химии, поскольку он является реактивом в иодометрии. Иодометрия является одним из методов количественного определения концентраций веществ и для определения концентрации иода используют окислительно-восстановительную реакцию с тиосульфатом натрия:

И последним довольно распространенным применением тиосульфата натрия является его использование в качестве фиксажа в фотографии. И хотя обычная черно-белая фотография уже уступила место цветной и обычная фотопленка используется довольно редко, во многом уступая цифровой фиксации изображения, есть довольно много мест, где до сих пор используют фотопластины и фотопленку. В качестве примера можно привести рентгеновские аппараты, как медицинского применения, так и промышленные, научную аппаратуру, фототелескопы.

Для того, чтобы мы получили фотографическое изображение достаточно, чтобы проявилось около 25% бромистого серебра в фотопленке. А вся остальная его часть остается в фотопленке и сохраняет свою светочувствительность. Если фотопленку после проявления вынести на свет, то не проявленное галогенное серебро, которое осталось в ней проявится проявителем и негатив потемнеет. Даже если весь проявитель будет вымыт, то на свету негатив, так или иначе, потемнеет из-за разложения галогенида серебра.

Чтобы сохранить изображение на пленке, не проявленное галогенное серебро из нее надо удалить. Для этого используют процесс фиксации изображения, во время которого галогениды серебра переводят в растворимые соединения и вымывают из фотопленки или фотографии. Для фиксирования изображения и используют тиосульфат натрия.

В зависимости от концентрации тиосульфата натрия в растворе образовываются различные соединения. Если в растворе фиксажа содержится небольшое количество тиосульфата, то реакция протекает согласно уравнения:

Полученный тиосульфат серебра не растворим в воде, поэтому его сложно выделить из фотослоя, он довольно нестоек и разлагается с выделением серной кислоты:

Сульфид серебра зачерняет изображение и его невозможно удалить из фотослоя.

При наличии в растворе излишка тиосульфата натрия будут образовываться комплексные соли серебра:

Полученная комплексная соль - тиосульфатоаргентат натрия довольно стоек, но плохо растворим в воде.

При большом излишке тиосульфатов в растворе образуются сложные и хорошо растворимые в воде комплексные соли серебра:

На этих свойствах тиосульфата натрия и основано его применение в качестве фиксажа в фотографии.

Тетратноповая кислота принадлежит к группе политно новых кислот. Это двухосновные кислоты общей формулы, где может принимать значения от 2 до 6, а возможно и больше. Полнтионовые кислоты неустойчивы и известны лишь в водных растворах. Соли полнтиоиовых кислот — политионаты — более устойчивы; некоторые из них получены в виде кристаллов.

Политионовые кислоты — соединения серы с общей формулой H2SnO6, где n>=2. Их соли называются политионатами.

Тетратионат-ион можно получить окислением тиосульфат-иона иодом (реакция используется в иодометрии):

Пентатионат-ион получают действием SCl2 на тиосульфат-ион и из жидкости Вакенродера при добавлении к ней ацетата калия. Вначале выпадают призматические кристаллы тетратионата калия, затем — пластинчатые кристаллы пентатионата калия, из которого действием винной кислоты получают водный раствор пентатионовой кислоты.

Гексатионат калия K2S6O6 лучше всего синтезировать действием KNO2 на K2S2O3 в концентрированной HCl при низких температурах.