С

Сера

Серы (S) — химический элемент группы 16 периодической системы элементов с атомным номером 16, простое вещество которого сера — неметалл, желтая кристаллическое вещество. Встречается в природе в самородном состоянии и в виде сульфидов тяжелых металлов (пирита и других). Серу применяют преимущественно в химической промышленности для производства серной кислоты, синтетического волокна, сернистых красителей, дымного пороха, в резиновой промышленности, а также в сельском хозяйстве, фармацевтике и др.

Благодаря способности создавать дисульфидные связи Сера играет важную роль в составе белков.

История

Элементарную природу серы установил Антуан Лавуазье в своих опытах по сжиганию.

Общая характеристика

Серы имеет атомную массу 32,06. В природе существует 4 стабильных изотопа с массовыми числами 32-34 и 36. Сера принадлежит к халькогенов, по новой классификации в шестнадцатом, а по старой к VI группы элементов периодической таблицы. Сера является неметаллов.

Известны несколько аллотропных форм серы. При обычных условиях стабильной является ромбическая сера — бледно-желтого цвета, с плотностью 2070 кг / м3, t плав = 112,8 ° С, t кип = 444,6 о С. Во всех жидких и твердых состояниях сера диамагнитна. Термодинамические и другие свойства серы резко меняются при 160 ° C, что связано с изменением молекулярного строения жидкой серы. Вязкость серы с повышением температуры сильно возрастает (от 0,0065 Пас при 155 ° C до 93,3 Пас при 187 ° C), а затем падает (до 0,083 Пас при 444,6 ° C).

Сера реагирует почти со всеми металлами.

Распространение в природе

Серы — достаточно распространенный элемент, на него приходится около 0,1% массы земной коры. Среднее содержание серы в земной коре 4,710 -2 мас.%, При этом основное количество природной серы сосредоточена в осадочных горных породах (0,3 мас.%). В других горных породах среднее содержание серы таков: дуниты, перидотиты, пироксениты — 0,01%; базальты, габронориты, диабаза — 0,03%; диориты, андезиты — 0,02%.

В природе сера встречается как в свободном состоянии — так называемая самородная сера, но значительно чаще она встречается в связанном виде, то есть в виде различных соединений. Важнейшие из них — железный колчедан, или пирит FeS 2, цинковая обманка ZnS, свинцовый блеск PbS, медный блеск Cu 2 S, гипс CaSO 4 · 2H 2 O, мирабилит Na 2 SO 4 · 10H 2 O и др.

Сера содержится в каменном угле и нефти, а также во всех растительных и животных организмах, поскольку она входит в состав белков.

Содержание серы в нефти и природном газе оценивается в 210 9 т, то есть больше, чем запасы природной серы. Сера в нефти присутствует в разной форме, от элементной серы и сероводорода в сернистой органики, который включает более 120 соединений. Основные серосодержащие вещества углеводородного сырья — сероводород, меркаптаны и другие сероорганические соединения. Сырьевой базой для получения серы является, как правило, газы с содержанием сероводорода не менее 0,1%.

Конечно самородная сера встречается сплошной массой, заполняя трещины и полости в горных породах, или в виде натечных, шаровидных и гниздоподибних агрегаты, сталактитов, сталагмитов, налетов, выцветов, землистых порошковатые скоплений. Нередко она образует кристаллы, которые часто группируются в сростки, друзы, щетки.

Физические свойства

Сера — кристаллическое вещество желтого цвета. Она очень хрупкая и легко растирается в мельчайших порошок. Плотность 2070 кг / м 3. t плав = 112,8 ° С, t кип = 444,6 о С. Во всех жидких и твердых состояниях сера диамагнитна.

Встречается в трех аллотропных формах: две кристаллические (ромбическая и моноклинная, по способу соединения атомов в кристалле) и аморфная.

  • α-S (ромбическая) кристаллическая модификация, t плав = 112,8 ° C, устойчива к 95,6 ° C, лимонно-желтая;
  • β-S кристаллическая модификация, t плав = 119 ° C, устойчива при 95,6-119 ° C, медово-желтая. До 160 ° C молекулы 8-атомные, в парах — 2-атомные (парамагнитная сера), 4, 6, и 8-атомные.
  • Выше 160 ° C образуются спиральные цепи μ-S пластической серы.

Электрического тока и тепла сера почти не проводит. Пары серы при очень быстром охлаждении переходят в твердое состояние в виде очень тонкого порошка (серного цвета), минуя жидкое состояние. В воде сера нерастворим и не смачивается водой, но в бензоле C 6 H 6 и особенно в сероуглероде CS 2 растворяется хорошо.

Химические свойства

Имея во внешнем слое шесть электронов: (+ 16), 2,8,6 — атомы серы проявляют свойства окислителя и, присоединяя от атомов других элементов два электрона, которых им не хватает в полностью заполненной внешней оболочки, превращаются в отрицательно двухвалентные ионы: S 0 + 2е = S 2. Но Сера — менее активный окислитель, чем кислород, поскольку его валентные электроны отдаленные от ядра атома и слабее с ним связаны, чем валентные электроны атомов кислорода. В отличие от кислорода Сера может проявлять свойства и восстановителя: S 0 — 6e = S 6+ или S 0 — 4e = S 4+. Восстановительные свойства серы проявляются при взаимодействии с сильнее него окислителем, то есть с веществами, атомы которых имеют большее сродство к электрону.

Серы может непосредственно реагировать почти со всеми металлами (за исключением благородных), но преимущественно при нагревании. Так, если смесь порошков серы и железа нагреть хоть в одном месте, чтобы началась реакция, то дальше вся смесь сама собой раскалится (за счет теплоты реакции) и превратится в черную хрупкую вещество — моносульфид железа:

Fe + S = FeS

Смесь порошков серы и цинка при поджога реагирует очень бурно, со вспышкой. Вследствие реакции образуется сульфид цинка:

Zn + S = ZnS

С ртутью сера реагирует даже при обычной температуре. Так, при растирании ртути с порошком серы возникает черное вещество — сульфид ртути:

Hg + S = HgS

При высокой температуре сера реагирует также с водородом с образованием сероводорода:

H 2 + S = H 2 S.

При взаимодействии с металлами и водородом сера играет роль окислителя, а сама восстанавливается до ионов S 2- Поэтому во всех сульфидах сера негативно двухвалентное. Сера сравнительно легко реагирует и с кислородом. Так, подожжена сера горит на воздухе с образованием диоксида серы SO 2 (сульфитного ангидрида) и в очень незначительном количестве триоксида серы SO 3 (сульфатного ангидрида).

  • S + O 2 = SO 2
  • 2S + 3O 2 = 2SO 3

При этом окислителем является кислород, а серу — восстановителем. В первой реакции атом серы теряет четыре, а во второй — шесть валентных электронов, в результате чего Сера в составе SO 2 положительно четырёхвалентен, а в SO 3 — положительно шестивалентный.

Получение

Серу получают из самородных руд, а также в виде побочного продукта при переработке полиметаллических руд, из сульфатов при их комплексной переработке, из природных газов и горючих ископаемых при их очистке. Доля серы получена из сероводорода возрастает. Для отделения серы от посторонних примесей ее выплавляют в автоклавах. Автоклавы — это железные цилиндры, в которые загружают руду и нагревают перегретым водяным паром до 150 ° С под давлением 6 атм .. Расплавленное сера стекает вниз, а пустая порода остается. Выплавленная из руды сера еще содержит определенное количество примесей.

Вполне чистую серу получают перегонкой в ​​специальных печах, соединенных с большими камерами. Пары серы в холодной камере сразу переходят в твердое состояние и оседают на стенках в виде очень тонкого порошка светло-желтого цвета. Когда же камера нагревается до 120 ° С, то пары серы превращаются в жидкость. Расплавленную серу разливают в деревянные цилиндрические формы, где она и застывает. Такую серу называют Черенкова.

Применение

Сера широко применяется в различных отраслях народного хозяйства, в основном в химической промышленности для производства серной кислоты H 2 SO 4 (почти половина серы, добываемой в мире), сероуглерода CS 2, некоторых красителей, и других химических продуктов. Значительные количества серы потребляет резиновая промышленность для вулканизации каучука, то есть для преобразования каучука в резину.

Серу используют в химической промышленности при производстве фосфорной, соляной и других кислот, в резиновой промышленности, производстве красителей, дымного пороха и тому подобное. Самородную серу используют в сельском хозяйстве (инсектициды, микроудобрения, как дезинфицирующее средство в животноводстве).

Техническая сера, применяется для производства серной кислоты, должна содержать не менее 95% серы, мышьяка и Селена не должно быть совсем, а содержание органических веществ не должно превышать 1%. Производство искусственного волокна (вискозы) в химической промышленности является другим потребителем серы. В сельском хозяйстве серу применяют как средство борьбы с вредителями, частично в качестве удобрения, для дезинфекции при лечении животных. В бумажном производстве серу в виде SО2 используют при обработке древесной массы (бисульфатний метод). Сера используется при вулканизации резины, в стеклянной, кожевенной промышленности. Незначительные количества серы высокой чистоты используются в химико-фармацевтической промышленности. Серу используют также для производства ультрамарина. Текстильная, пищевая, крахмальная и паточная отрасли промышленности применяют серу или ее соединения для отбеливания и осветления, при консервировании фруктов, в холодильном деле.

Серу используют также в спичечном производстве, в пиротехнике, в производстве черного пороха и тому подобное. В медицине сера идет для изготовления серной мази при лечении кожных болезней. В сельском хозяйстве сернистый цвет применяют для борьбы с вредителями хлопчатника и виноградной лозы.

Воздействие на человека

Серный пыль раздражает органы дыхания, слизистые оболочки. ПДК — 2 мг / м. куб.

Изображения по теме

  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
  • Сера
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Проверьте также
Закрыть
Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть