∫ SJ Maths Chemistry
← UP PGT Chemistry
Inorganic Chemistry अकार्बनिक रसायन (Inorganic Chemistry)

Sulphur Compounds सल्फर के यौगिक (Sulphur Compounds)

Sulphur forms an extensive series of hydrides, halides, oxides, and oxoacids exhibiting variable oxidation states ranging from -2 to +6. These compounds play fundamental roles in industrial synthesis, including the manufacture of sulphuric acid via the contact process. सल्फर हाइड्राइड, हैलाइड, ऑक्साइड और ऑक्सोअम्लों की एक विस्तृत श्रृंखला बनाता है, जो -2 से +6 तक की परिवर्तनशील ऑक्सीकरण अवस्था (Oxidation State) प्रदर्शित करते हैं। ये यौगिक औद्योगिक संश्लेषण में मौलिक भूमिका निभाते हैं, जिसमें संपर्क प्रक्रम (Contact Process) द्वारा सल्फ्यूरिक अम्ल का निर्माण शामिल है।

UP PGT Chemistry Subject Code 02 B.Sc. / M.Sc. Level

Oxides and Oxoacids of Sulphur सल्फर के ऑक्साइड और ऑक्सोअम्ल

  • Sulphur dioxide (SO2) is a gas with acidic character, forming sulphites in aqueous alkaline solutions.
  • Sulphur trioxide (SO3) exists in multiple modifications including cyclic trimer (γ-form) and chain polymers (α-form).
  • Sulphuric acid (H2SO4) is a strong diprotic acid characterized by high boiling point and strong dehydrating properties.
  • Peroxodisulphuric acid (H2S2O8), known as Marshall's acid, contains a peroxide linkage (-O-O-) and sulphur in the +6 oxidation state.
  • सल्फर डाइऑक्साइड (SO2) अम्लीय प्रकृति वाली एक गैस है, जो जलीय क्षारीय विलयनों में सल्फाइट बनाती है।
  • सल्फर ट्राइऑक्साइड (SO3) कई रूपों में मौजूद होता है, जिसमें चक्रीय ट्राइमर (γ-रूप) और श्रृंखला बहुलक (α-रूप) शामिल हैं।
  • सल्फ्यूरिक अम्ल (H2SO4) एक प्रबल द्वि-क्षारकीय अम्ल (Diprotic acid) है, जो उच्च क्वथनांक और प्रबल निर्जलीकरण गुणों के लिए जाना जाता है।
  • पेरॉक्सोडाइसल्फ्यूरिक अम्ल (H2S2O8), जिसे मार्शल अम्ल (Marshall's acid) कहा जाता है, में एक पेरोक्साइड लिंकेज (-O-O-) और +6 ऑक्सीकरण अवस्था में सल्फर होता है।

Halides and Hydrides of Sulphur सल्फर के हैलाइड और हाइड्राइड

  • Sulphur hexafluoride (SF6) is an extremely inert, octahedral gas due to steric hindrance and thermodynamic stability.
  • Sulphur dichloride (SCl2) and disulphur dichloride (S2Cl2) act as chlorinating agents and solvents.
  • Hydrogen sulphide (H2S) is a toxic, flammable gas with a characteristic rotten-egg odour and functions as a reducing agent.
  • सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) त्रिविम बाधा (Steric hindrance) और ऊष्मागतिक स्थिरता के कारण अत्यधिक अक्रिय, अष्टफलकीय गैस है।
  • सल्फर डाइक्लोराइड (SCl2) और डाइसल्फर डाइक्लोराइड (S2Cl2) क्लोरीनीकरण एजेंट और विलायक के रूप में कार्य करते हैं।
  • हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) एक विषाक्त, ज्वलनशील गैस है जिसमें सड़े हुए अंडे जैसी विशिष्ट गंध होती है और यह एक अपचायक (Reducing agent) के रूप में कार्य करती है।

Industrial Production and Applications औद्योगिक उत्पादन और अनुप्रयोग

  • The Contact Process involves sulphur combustion, catalytic oxidation of SO2 to SO3, and absorption in H2SO4.
  • Sodium thiosulphate pentahydrate (Na2S2O3·5H2O) is applied in photography as a fixing agent.
  • Dithionic and polythionic acids feature direct sulphur-sulphur covalent bonding networks.
  • संपर्क प्रक्रम (Contact Process) में सल्फर का दहन, SO2 का SO3 में उत्प्रेरकीय ऑक्सीकरण और H2SO4 में अवशोषण शामिल है।
  • सोडियम थायोसल्फेट पेंटाहाइड्रेट (Na2S2O3·5H2O) का उपयोग फोटोग्राफी में फिक्सिंग एजेंट के रूप में किया जाता है।
  • डाइथियोनिक और पॉलीथियोनिक अम्लों में प्रत्यक्ष सल्फर-सल्फर सहसंयोजक बंधन नेटवर्क होते हैं।
📐 Key Formulas & Equations 📐 महत्वपूर्ण सूत्र एवं समीकरण
Oleum Formation ओलियम निर्माण (Oleum Formation)
SO3 + H2SO4 → H2S2O7
Conditions: Absorption of sulphur trioxide in concentrated sulphuric acid
शर्तें: सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल में सल्फर ट्राइऑक्साइड का अवशोषण
इकाइयाँ: लागू नहीं
Thiosulphate Iodometric Titration थायोसल्फेट आयोडोमेट्रिक अनुमापन (Thiosulphate Iodometric Titration)
I2 + 2S2O32- → S4O62- + 2I-
Conditions: Neutral or mildly acidic aqueous medium
शर्तें: उदासीन या हल्का अम्लीय जलीय माध्यम
इकाइयाँ: लागू नहीं
Hydrogen Sulphide Preparation हाइड्रोजन सल्फाइड निर्माण (Hydrogen Sulphide Preparation)
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S ↑
Conditions: Standard laboratory Kipp's apparatus
शर्तें: मानक प्रयोगशाला किप्स उपकरण (Kipp's apparatus)
इकाइयाँ: लागू नहीं
Sodium Thiosulphate Silver Halide Dissolution सोडियम थायोसल्फेट सिल्वर हैलाइड विघटन (Sodium Thiosulphate Silver Halide Dissolution)
AgBr + 2Na2S2O3 → Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr
Conditions: Photographic fixing process
शर्तें: फोटोग्राफिक फिक्सिंग प्रक्रिया
इकाइयाँ: लागू नहीं
Contact Process Sulphuric Acid Formation संपर्क प्रक्रम सल्फ्यूरिक अम्ल निर्माण (Contact Process Sulphuric Acid Formation)
2SO2 + O2 → 2SO3 (ΔH° = -197 kJ mol-1)
Conditions: Catalyst V2O5, 450-500°C, 1-2 atm
शर्तें: उत्प्रेरक V2O5, 450-500°C, 1-2 atm
इकाइयाँ: kJ mol-1
⚠️ Important Exceptions & Anomalies ⚠️ महत्वपूर्ण अपवाद एवं विसंगतियाँ
Exceptionअपवाद Group 16 hydrides decrease in thermal stability down the group.समूह 16 के हाइड्राइडों की तापीय स्थिरता समूह में नीचे जाने पर घटती है।

Observation: Hydrogen sulphide has lower thermal stability and higher acidity than water. — Larger atomic radius of sulphur and weaker S-H bond energy compared to O-H. प्रेक्षण: हाइड्रोजन सल्फाइड की तापीय स्थिरता पानी से कम और अम्लता अधिक होती है। इसका कारण सल्फर की बड़ी परमाणु त्रिज्या और O-H की तुलना में कमजोर S-H बंधन ऊर्जा है।

Exceptionअपवाद Hexafluorides of group 16 elements are reactive towards hydrolysis.समूह 16 तत्वों के हेक्साफ्लोराइड जल-अपघटन (Hydrolysis) के प्रति सक्रिय होते हैं।

Observation: SF6 is kinetically inert to hydrolysis even at elevated temperatures. — Steric crowding of six fluorine atoms prevents nucleophilic attack of water at the central sulphur atom. प्रेक्षण: SF6 उच्च तापमान पर भी जल-अपघटन के प्रति गतिज रूप से अक्रिय है। छह फ्लोरीन परमाणुओं की त्रिविम भीड़ केंद्रीय सल्फर परमाणु पर पानी के न्यूक्लियोफिलिक हमले को रोकती है।

💡 Shortcuts & Memory Aids 💡 शॉर्टकट एवं स्मरणीय सूत्र
Oxidation State Counting in Oxoacidsऑक्सोअम्लों में ऑक्सीकरण अवस्था की गणना
OS = (2 × Oxygen atoms) - (1 × Hydrogen atoms) - (Charge) / Sulphur atoms

Application: Rapidly determine central atom oxidation state in complex sulphur oxoacids like H2S2O8. अनुप्रयोग: H2S2O8 जैसे जटिल सल्फर ऑक्सोअम्लों में केंद्रीय परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था का शीघ्र निर्धारण।

S-S Bond Presence MnemonicS-S बंधन उपस्थिति की पहचान
Acids ending in -thionic or containing 'di/poly' prefix

Application: Instantly identify whether an oxoacid contains direct sulphur-sulphur bonds. अनुप्रयोग: तुरंत पहचानें कि क्या किसी ऑक्सोअम्ल में प्रत्यक्ष सल्फर-सल्फर बंधन मौजूद हैं।

Contact Process Temperature Optimizationसंपर्क प्रक्रम तापमान अनुकूलन
450°C + V2O5

Application: Remember optimal compromised conditions for maximum SO3 yield (exothermic equilibrium shift). अनुप्रयोग: SO3 की अधिकतम प्राप्ति के लिए अनुकूलित परिस्थितियों को याद रखें (ऊष्माक्षेपी साम्य विस्थापन)।

⚖️ Comparison of Sulphur Oxoacids: Sulphurous vs Sulphuric Acid ⚖️ सल्फर ऑक्सोअम्लों की तुलना: सल्फ्यूरस बनाम सल्फ्यूरिक अम्ल
ParameterपैरामीटरSulphurous Acid (H2SO3)सल्फ्यूरस अम्ल (H2SO3)Sulphuric Acid (H2SO4)सल्फ्यूरिक अम्ल (H2SO4)
Sulphur Oxidation Stateसल्फर ऑक्सीकरण अवस्था+4+4+6+6
Basicityक्षारकताDiprotic (Weak acid)द्वि-क्षारकीय (दुर्बल अम्ल)Diprotic (Strong acid)द्वि-क्षारकीय (प्रबल अम्ल)
Reducing Propertyअपचायक गुणStrong reducing agentप्रबल अपचायकOxidizing and dehydrating agentऑक्सीकारक और निर्जलीकारक
🎯 Key Exam Points 🎯 महत्वपूर्ण परीक्षा बिंदु (Key Exam Points)
  • Sulphur dioxide turns acidified potassium dichromate paper from orange to green due to formation of Cr3+.
  • Concentrated sulphuric acid acts as a powerful dehydrating agent, removing water from carbohydrates like sucrose.
  • Oleum is produced by dissolving sulphur trioxide in 100% sulphuric acid.
  • SF6 has an octahedral geometry involving sp3d2 hybridization of the central sulphur atom.
  • Sodium thiosulphate is widely used in iodometric titrations to estimate iodine concentrations quantitatively.
  • Thiosulphuric acid (H2S2O3) features one terminal sulphur bonded via a double bond and one sulphide-like sulphur.
  • सल्फर डाइऑक्साइड अम्लीकृत पोटेशियम डाइक्रोमेट पेपर को Cr3+ के निर्माण के कारण नारंगी से हरा कर देता है।
  • सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल एक शक्तिशाली निर्जलीकारक (Dehydrating agent) के रूप में कार्य करता है, जो सुक्रोज जैसे कार्बोहाइड्रेट से पानी निकाल देता है।
  • ओलियम का उत्पादन सल्फर ट्राइऑक्साइड को 100% सल्फ्यूरिक अम्ल में घोलकर किया जाता है।
  • SF6 की ज्यामिति अष्टफलकीय होती है जिसमें केंद्रीय सल्फर परमाणु का sp3d2 संकरण होता है।
  • सोडियम थायोसल्फेट का उपयोग आयोडीन सांद्रता का मात्रात्मक अनुमान लगाने के लिए आयोडोमेट्रिक अनुमापन में किया जाता है।
  • थायोसल्फ्यूरिक अम्ल (H2S2O3) में एक टर्मिनल सल्फर द्वि-बंधन द्वारा और एक सल्फाइड-समान सल्फर होता है।
🚫 Common Errors & Confusions 🚫 सामान्य भ्रांतियाँ एवं त्रुटियाँ (Common Errors)
  • Assuming SF6 undergoes rapid hydrolysis like SF4 due to similar stoichiometry.
  • Confusing the oxidation state of sulphur in Caro's acid (+6) with normal lower-state sulphites.
  • Forgetting that concentrated H2SO4 cannot dry hydrogen sulphide because H2SO4 oxidizes H2S to sulphur.
  • Incorrectly assigning all sulphur atoms in sodium tetrathionate the same oxidation state.
  • यह मान लेना कि SF6 समान स्टोइकोमेट्री के कारण SF4 की तरह तेजी से जल-अपघटित होता है।
  • कैरो अम्ल (Caro's acid) में सल्फर की ऑक्सीकरण अवस्था (+6) को सामान्य सल्फाइट की निम्न अवस्था के साथ भ्रमित करना।
  • यह भूल जाना कि सांद्र H2SO4 हाइड्रोजन सल्फाइड को सुखा नहीं सकता क्योंकि H2SO4, H2S को सल्फर में ऑक्सीकृत कर देता है।
  • सोडियम टेट्राथियोनेट में सभी सल्फर परमाणुओं को समान ऑक्सीकरण अवस्था देना।