Тиосульфаты

9 заданий

Строение и получение

Тиосульфат-ион \(\ce{S2O3^2-}\) — это сульфат-ион, в котором один атом кислорода заменён атомом серы («тио» — сера). Он тетраэдрический; два атома серы неэквивалентны:

центральный связан с тремя атомами кислорода — по свойствам похож на серу в сульфате/сульфите;
концевой связан только с центральным — похож на сульфидную серу.

Средняя степень окисления \(+2\); по строению центральному атому приписывают \(+4\) (или \(+5\)), концевому — 0 (или \(-1\)) — это вопрос соглашения.

edit_noteМеченая сера

Тиосульфат получают кипячением раствора сульфита с серой: \(\ce{Na2SO3 + S -> Na2S2O3}\). Если взять серу с радиоактивной меткой \(\ce{^35S}\), а затем разложить тиосульфат кислотой, вся метка окажется в выпавшей сере, а не в \(\ce{SO2}\). Значит, атомы серы действительно разные и не перемешиваются.

scienceПолучение тиосульфата

\(\ce{Na2SO3 + S ->[t] Na2S2O3}\).
\(\ce{2Na2S + Na2CO3 + 4SO2 -> 3Na2S2O3 + CO2}\) — промышленный способ.
\(\ce{2Na2S + 2O2 + H2O -> Na2S2O3 + 2NaOH}\) — медленное окисление сульфида на воздухе.

Реакции тиосульфата

scienceС кислотами

\(\ce{Na2S2O3 + 2HCl -> 2NaCl + S v + SO2 ^ + H2O}\) — раствор медленно мутнеет. Время появления мути обратно пропорционально концентрации тиосульфата — классический школьный опыт по кинетике.

scienceС окислителями

\(\ce{2Na2S2O3 + I2 -> Na2S4O6 + 2NaI}\) — мягкий окислитель: тетратионат (иодометрия).
\(\ce{Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O -> 2NaHSO4 + 8HCl}\) — сильный окислитель: сульфат. Тиосульфат — «антихлор»: остатки хлора после отбеливания удаляют тиосульфатом.
\(\ce{Na2S2O3 + 4Br2 + 5H2O -> Na2SO4 + H2SO4 + 8HBr}\).

scienceС солями серебра

\(\ce{2AgNO3 + Na2S2O3 -> Ag2S2O3 v + 2NaNO3}\) — белый осадок, который на глазах желтеет, буреет и чернеет: \(\ce{Ag2S2O3 + H2O -> Ag2S v + H2SO4}\).
\(\ce{AgBr + 2Na2S2O3 -> Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr}\) — в избытке тиосульфата — растворимый комплекс (фиксаж, урок 75).

boltЭлектроны тиосульфата

До тетратионата — 1 электрон на ион (иодометрия: 1 моль \(\ce{S2O3^2-}\) ≡ ½ моль \(\ce{I2}\)). До сульфата — 8 электронов на ион: \(2\cdot(6 - 2) = 8\). Отсюда 4 моль \(\ce{Cl2}\) на моль тиосульфата.

Тиосульфат в анализе и технике

Иодометрия (урок 111) — главное аналитическое применение: тиосульфат — стандартный восстановитель для титрования иода. Его раствор устанавливают по дихромату или иодату; хранят в тёмной склянке с добавкой соды (кислотность и бактерии разлагают тиосульфат).

Фотография — «гипосульфит» растворяет неэкспонированный бромид серебра (Гершель, 1819).

Медицина — тиосульфат натрия — антидот при отравлении цианидами: фермент роданеза переносит серу на цианид: \(\ce{CN- + S2O3^2- -> SCN- + SO3^2-}\); тиоцианат гораздо менее ядовит и выводится почками.

auto_awesomeЗолото без цианида

Тиосульфатное выщелачивание золота (с аммиаком и медью как катализатором) — безопасная альтернатива цианированию. В 2014 году компания Barrick запустила первую крупную фабрику такого типа в Неваде.

push_pinГлавное

\(\ce{S2O3^2-}\) — тетраэдр, как сульфат, в котором один атом кислорода заменён серой; атомы серы неэквивалентны (центральный — как в сульфите/сульфате, концевой — как сульфидный), средняя степень окисления +2. Получают кипячением сульфита с серой. Кислоты разлагают тиосульфат: \(\ce{S2O3^2- + 2H+ -> S + SO2 + H2O}\). Мягкие окислители (иод) дают тетратионат (\(\ce{2S2O3^2- + I2 -> S4O6^2- + 2I-}\)) — основа иодометрии; сильные (хлор) — сульфат (антихлор). С серебром — комплекс \(\ce{[Ag(S2O3)2]^3-}\) (фиксаж) или чёрный \(\ce{Ag2S}\).

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.