Номер 10, страница 386 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 53. Цинк - номер 10, страница 386.

Условие.

10. При обработке растворимых солей ртути(II) сероводородом в осадок выпадает сульфид ртути красного цвета. Такой же цвет имеет природный минерал киноварь. Однако при растирании металлической ртути с мелким порошком серы (серным цветом) образуется чёрный сульфид. Найдите объяснение этому факту.

Решение.

Решение 2.

Различие в цвете сульфида ртути(II) ($HgS$), получаемого разными способами, объясняется явлением полиморфизма. Это означает, что одно и то же вещество может существовать в нескольких кристаллических формах (модификациях), которые отличаются строением кристаллической решётки и физическими свойствами, в том числе цветом.

Сульфид ртути($\text{II}$) имеет две основные полиморфные модификации:

1. Красный сульфид ртути ($\alpha-HgS$), известный как минерал киноварь. Эта форма имеет гексагональную кристаллическую структуру и является термодинамически стабильной. При осаждении из растворов солей ртути($\text{II}$) сероводородом ($Hg^{2+} + H_2S \rightarrow HgS \downarrow + 2H^+$) образуется именно эта устойчивая красная модификация. Условия реакции в растворе способствуют формированию наиболее стабильного продукта.

2. Чёрный сульфид ртути ($\beta-HgS$), известный как минерал метациннабарит. Эта форма имеет кубическую кристаллическую структуру и является метастабильной (менее устойчивой) по сравнению с красной киноварью. Она образуется в условиях, далёких от термодинамического равновесия. Прямое взаимодействие металлической ртути с серой при комнатной температуре в результате растирания ($Hg + S \rightarrow HgS$) является низкотемпературным процессом, который приводит к образованию кинетически контролируемого продукта — чёрного метациннабарита.

Таким образом, в зависимости от способа получения (условий синтеза) образуются разные кристаллические модификации одного и того же соединения, что и является причиной различия в их цвете. Стоит отметить, что метастабильный чёрный $\beta-HgS$ при нагревании или обработке растворами полисульфидов переходит в стабильную красную форму $\alpha-HgS$.

Ответ: Разный цвет сульфида ртути($\text{II}$) объясняется тем, что он существует в двух полиморфных модификациях. При осаждении из раствора сероводородом образуется термодинамически стабильная красная модификация ($\alpha-HgS$, киноварь). При растирании металлической ртути с серой при комнатной температуре образуется метастабильная чёрная модификация ($\beta-HgS$, метациннабарит).