Русская Википедия:Сульфид стронция
Материал из Онлайн справочника
Сульфи́д стро́нция — бинарное неорганическое соединение стронция и серы с формулой SrS, бесцветное кристаллическое вещество нерастворимое в воде.
Получение
- Самым удобным лабораторным способом получения SrS приемлемой для большинства задач чистоты является обменная реакция между водорастворимыми солями стронция и сульфидами щелочных металлов, взятыми в эквимолекулярных количествах. Например:
- Sr(NO3)2 + Na2S → SrS↓ + 2NaNO3
- Реакция осуществляется путём простого сливания сильно охлаждённых растворов обоих реагентов. При этом концентрации исходных растворов подбирают таким образом, чтобы концентрация побочного продукта реакции (в данном примере это NaNO3) в маточном растворе не превысила порога насыщения, и он оставался полностью растворённым.
- Выпавший белый мелкокристаллический осадок сульфида стронция отфильтровывают на предварительно сильно охлаждённой воронке Бюхнера, после чего быстро промывают небольшими порциями ледяной воды, а иногда дополнительно и холодным спиртом (для ускоренного обезвоживания; при этом выход продукта немного снижается). Высушивать продукт удобно над хлоридом кальция (или другими осушающими агентами, хорошо поглощающими водяные и спиртовые пары́) в небольшом эксикаторе, помещённом в холодильник. Однако в тех случаях, когда небольшие примеси карбоната и гидроксида для дальнейшего использования не существенны, продукт может быть успешно высушен на воздухе в плотной массе между листами фильтровальной бумаги при температуре не выше комнатной.
- Если критически важно, чтобы в продукте не было примеси карбоната, принимают дополнительные меры для очистки исходных веществ, а также для изоляции реагентов и целевого продукта от атмосферной углекислоты на всех стадиях процесса.
- Иногда (особенно, при повышенных требованиях к чистоте продукта по карбонату) сульфид стронция удобнее получать, медленно пропуская сероводород (в небольшом избытке от стехиометрического количества) в хорошо охлаждаемую водную суспензию гидроксида стронция с последующим отделением осадка на охлаждаемом фильтре и его сушкой в атмосфере азота или аргона:
- Sr(OH)2 + H2S → SrS + 2H2O.
- Модификацией этого способа является двухстадийный процесс, при котором исходный гидроксид стронция делится на две равные порции. Первая насыщается избытком сероводорода с образованием гидросульфида стронция, а затем прибавляется ко второй при интенсивном перемешивании:
- Sr(OH)2 + 2H2S → Sr(SH)2 + 2H2O;
- Sr(SH)2 + Sr(OH)2 → 2SrS + 2H2O.
- В промышленных масштабах технический сульфид стронция проще и дешевле всего производится прокаливанием его сульфата с высокоуглеродистыми материалами (углём, коксом и т.п.):
- SrSO4 + 2С → SrS + 2CO2
- Продукт, полученный таким способом из-за примеси углерода имеет сероватый оттенок, но вполне пригоден для переработки в другие соединения стронция и для некоторых технических нужд.
- Если желают получить более качественный продукт, пригодный, например, для производства люминофоров, вместо вышеупомянутых восстановителей используют точно рассчитанное количество крахмала (из которого при подъёме температуры образуется чистый углерод), смешанного с небольшим количеством серы.
- Истинным восстанавливающим агентом в реакции сульфата стронция с углеродистыми материалами является монооксид углерода, который в этих условиях легко образуется из диоксида, и вновь в него превращается после окисления сульфатом. Поэтому процесс может быть реализован и без прямого смешения реагентов с применением замкнутого газооборотного цикла:
- SrSO4 + 4CO → SrS + 4CO2;
- CO2 + C → 2CO
- Такой процесс также позволяет получать довольно чистый продукт, но требует значительных усложнений оборудования и увеличением энергозатрат, что не даёт ему существенных преимуществ перед выше упомянутыми методами.
- Там, где это технологически целесообразно, белый продукт можно получить заменив твёрдые углеродистые восстановители элементным водородом, к которому для подавления побочных реакций добавляют некоторое количество сероводорода:
- SrSO4 + 4H2 → SrS + 4H2O
- Сульфид стронция может быть также получен пропусканием избытка сероводорода над нагретым до красного каления карбонатом стронция:
- SrCO3 + H2S ⇄ SrS + CO2 + H2O
- Продукт обычно имеет небольшую примесь исходного карбоната, полное элиминирование которого требует значительного дополнительного времени и энергозатрат. Другой возможной примесью являются полисульфиды стронция, от которых можно избавиться прокаливанием продукта в токе водорода, что, конечно же, усложняет процесс.
- При наличии особых требований к содержанию примесей в продукте, сульфид стронция может быть получен пропусканием паров серы над расплавом металлического стронция при температуре около 800°C:
- Sr + S → SrS
- Реакция эта экзотермична. Поэтому при её проведении приходится принимать меры для отвода из реакционной зоны избыточного тепла и поддержания в ней оптимальной температуры.
Физические свойства
Сульфид стронция образует бесцветные кристаллы кубической сингонии пространственной группы F m3m с параметрами ячейки a = 0,60062 нм, Z = 4 (упаковка типа NaCl).
Химические свойства
- Разлагается при нагревании:
- <math>\mathsf{SrS \ \xrightarrow{>2000^oC}\ Sr + S }</math>
- Реагирует с водой:
- <math>\mathsf{SrS + H_2O \ \xrightarrow{100^oC}\ Sr(OH)_2\downarrow + H_2S\uparrow }</math>
- Реагирует с кислотами:
- <math>\mathsf{SrS + 2\ HCl \ \xrightarrow{\ }\ SrCl_2 + H_2S\uparrow }</math>
- Окисляется кислородом:
- <math>\mathsf{SrS + 2\ O_2 \ \xrightarrow{\ }\ SrSO_4 }</math>
Литература
Шаблон:Inorganic-compound-stub
Шаблон:Сульфиды
Шаблон:Соединения стронция