Характеристика химического элемента №16 (Сера) - ABCD42.RU

Характеристика химического элемента №16 (Сера)

Реферат: Характеристика химического элемента №16 (Сера)

Южно-Уральский государственный университет

Миасский машиностроительный факультет.

Кафедра Технологии производства машин.

Итоговый реферат.

«Характеристика химического элемента

№16 (Сера)»

Выполнил: Лобзев Е.А.

Проверил: Мельнеченко В.Г.

1.История открытия элемента.

2.Распростронение элемента в природе.

История открытия элемента. Сера (англ. Sulfur, франц. Sufre, нем. Schwefel) в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с самых древнейших времен. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, еще в доисторические времена. Именно из-за этих свойств сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Сера считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов. Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. Уже у Гомера описаны «сернистые испарения», смертельное действие выделений горящей серы. Сера, вероятно, входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников. Около VIII в. китайцы стали использовать ее в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, легкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов (например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что ее считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд. Пресвитер Теофил (XI в.) описывает способ окислительного обжига сульфидной медной руды, известный, вероятно, еще в древнем Египте. В период арабской алхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой сера почиталась обязательной составной частью (отцом) всех металлов. В дальнейшем она стала одним из трех принципов алхимиков, а позднее «принцип горючести» явился основой теории флогистона. Элементарную природу серы установил Лавуазье в своих опытах по сжиганию. С введением пороха в Европе началось развитие добычи природной серы, а также разработка способа получения ее из пиритов; последний был распространен в древней Руси. Впервые в литературе он описан у Агриколы. Происхождение лат. Sulfur неясно. Полагают, что это название заимствовано от греков. В литературе алхимического периода сера часто фигурирует под различными тайными названиями. У Руланда можно найти, например, названия Zarnec (объяснение «яйца с огнем»), Thucios (живая сера), Terra foetida, spiritus foetens, Scorith, Pater и др. Древнерусское название «сера» употребляется уже очень давно. Под ним подразумевались разные горючие и дурно пахнущие вещества, смолы, физиологические выделения (сера в ушах и пр.). По-видимому, это название происходит от санскритского сirа (светло-желтый). С ним связано слово «серый», т. е. неопределенного цвета, что, в частности, относится к смолам. Второе древнерусское название серы — жупел (сера горючая) — тоже содержит в себе понятие не только горючести, но и дурного запаха. Как объясняют филологи, нем. Schwefel имеет санскритский корень swep (спать, англо-саксонское sweblan — убивать), что, возможно, связано с ядовитыми свойствами сернистого газа.(3)

Распространение элемента в природе. Сера широко распространена в природе. Она составляет 0,05% массы земной коры. В свободном состоянии (самородная сера) в больших количествах встречается в Италии (острова Сицилия) и США. Месторождения самородной серы имеются в Поволжье, в государствах Средней Азии, в Крыму и других районах.

Сера часто встречается в виде соединений с другими элементами. Важнейшими ее природными соединениями являются сульфиды металлов: FeS2 — железный колчедан, или пирит; ZnS — цинковая обманка; PbS — свинцовый блеск; HgS — киноварь и др., атакжесоли серной кислоты (кристаллогидраты): СаSO4 × 2 O — гипс, Na2 SO4 × 10H2 O — глауберова соль, МgSО4 × 7H2 O — горькая соль и др.(2)

Физические свойства. Сера — твердое хрупкое вещество желтого цвета. В воде практически нерастворима, но хорошо растворяется в сероуглероде, анилине и некоторых других растворителях. Плохо проводит теплоту и электричество. Сера образует несколько аллотропных модификаций — сера ромбическая, моноклинная, пластическая. Наиболее устойчивой модификацией является ромбическая сера, в нее самопроизвольно через некоторое время превращаются все остальные модификации.

При 444,6 °С сера кипит, образуя пары темно-бурого цвета. Если их быстро охладить, то получается тонкий порошок, состоящий из мельчайших кристаллов серы, называемый серным цветом.

Природная сера состоит из смеси четырех устойчивых изотопов:

Температура плавления, ° С 112,8 . Температура кипения, ° С 444,6

Химические свойства. Сера может отдавать свои электроны при взаимодействии с более сильными окислителями:

В этих реакциях сера является восстановителем. Нужно подчеркнуть, что оксид серы (VI) может образовываться только в присутствии Pt или V2 O5 и высоком давлении .

При взаимодействии с металлами сера проявляет окислительные свойства:


С большинством металлов сера реагирует при нагревании, но в реакции со ртутью взаимодействие происходит уже при комнатной температуре. Это обстоятельство используется в лабораториях для

удаления разлитой ртути, пары которой являются сильным ядом.(3)

Несколько примеров соединений серы.

Сероводород. При нагревании серы с водородом происходит обратимая реакция:


с очень малым выходом сероводорода H2 S. Обычно Н2 S получают действием разбавленных кислот

на сульфиды:

Эту реакцию часто проводят в аппарате Киппа.

Сероводород — типичный восстановитель. В кислороде он сгорает. Раствор сероводорода в воде представляет собой очень слабую сероводородную кислоту, которая диссоциирует ступенчато и в основном по первой ступени:

Сероводородная кислота, так же как и сероводород, — типичный восстановитель.

Сероводородная кислота окисляется не только сильными окислителями, например хлором,

но и более слабыми, например сернистой кислотой H2 SO3 :

или ионами трехвалентного железа:

Сульфиды. Например, Na2 S — сульфид натрия, NaHS — гидросульфид натрия.

Гидросульфиды почти все хорошо растворимы в воде. Сульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов также растворимы в воде, а остальных металлов практически нерастворимы или мало растворимы; некоторые из них не растворяются и в разбавленных кислотах. Поэтому такие сульфиды можно легко получить, пропускаясероводород через соли соответствующего металла, например:

Некоторые сульфиды имеют характерную окраску: CuS и PbS — черную, CdS — желтую, ZnS — белую, MnS — розовую, SnS — коричневую, Sb2 S3 — оранжевую и т. д. На различной растворимоcти сульфидов и различной окраске многих из них основан качественный анализ катионов.(4)

Оксид серы (IV).Оксид серы (IV), или сернистый газ, при обычных условиях — бесцветный газ с резким, удушливым запахом. При охлаждении до -10° С сжижается в бесцветную жидкость. В жидком виде его хранят в стальных баллонах.

SO2 образуется при сжигании серы в кислороде или при обжиге сульфидов. Он хорошо растворим в воде (40 объемов в 1 объеме воды при 20 °С).

Оксид серы (VI).SO3ангидрид серной кислоты — вещество с tпл = 16,8 °С и tкип = 44,8 °С. Оксид серы (VI), или триоксид серы, — это бесцветная жидкость, затвердевающая при температуре ниже 17° С в твердую кристаллическую массу. Оксид серы (VI) обладает всеми свойствами кислотных оксидов. Он является промежуточным продуктом производства серной кислоты.

Оксид серы (VI) получают окислением SO2 кислородом только в присутствии катализатора:

Необходимость использования катализатора в этой обратимой реакции обусловлена тем, что хороший выход SO3 (т. е. смещение равновесия вправо) можно получить только при понижении температуры, однако при низких температурах очень сильно падает скорость протекания реакции.

Молекула SO3 имеет форму треугольника, в центре которого находится атом серы:

Такое строение обусловлено взаимным отталкиванием связывающих электронных пар. На их образование атом серы предоставил все шесть внешних электронов.

Серная кислота. Оксид серы (VI) энергично соединяется с водой, образуя серную кислоту:

SO3 очень хорошо растворяется в 100%-ной серной кислоте. Раствор 80з в такой кислоте называется олеумом.

Соли серной кислоты.Серная кислота, будучи двухосновной, образует два ряда солей: средние, называемые сульфатами , и кислые, называемые гидросульфатами . Сульфаты образуются при полной нейтрализации кислоты щелочью (на один моль кислоты приходится два моля щелочи), а гидросульфаты — при недостатке щелочи (на один моль кислоты — один моль щелочи):

Многие соли серной кислоты имеют большое практическое значение.(2)

Получение. Самородная сера содержит посторонние вещества, для отделения которых пользуются способностью серы легко плавиться. Однако сера, полученная выплавкой из руды (комовая сера), обычно содержит еще много примесей. Дальнейшую ее очистку производят перегонкой в рафинировочных печах, где сера нагревается до кипения. Пары серы поступают в выложенную кирпичом камеру. Вначале, пока камера холодная, сера прямо переходит в твердое состояние и осаждается на стенках в виде светло-желтого порошка (серный цвет ). Когда камера нагреется выше 120°C, пары конденсируются в жидкость, которую выпускают из камеры в формы, где она и застывает в виде палочек. Полученная таким образом сера называется черенковой .

Важным источником получения серы служит железный колчедан FeS2 , называемый также пиритом , и полиметаллические руды, содержащие сернистые соединения меди, цинка и других цветных металлов. Некоторое количество серы (газовая сера) получают из газов, образующихся при коксовании и газификации угля.(4)

Применение. Около половины ежегодного потребления серы идет на производство таких промышленных химических продуктов, как серная кислота, диоксид серы и дисульфид углерода (сероуглерод). Кроме того, сера широко используется в производстве инсектицидов, спичек, удобрений, взрывчатых веществ, бумаги, полимеров, красок и красителей, при вулканизации каучука. Ведущее место в добыче серы занимают США, страны СНГ и Канада.

Читайте также  Аварии на химически опасных объектах. Медико-тактическая характеристика очага химического пораже

Сера содержится в организмах животных и растений, так как входит в состав белковых молекул. Органические соединения серы содержатся в нефти.(3)

1.Справочник сернокислотчик .1971г.
А.И Бусев., Л.Н.Симонова (www.krugosvet.ru).

2. Основы общей химии. М.: Химия, 1967.

3.Химия для поступающих в вузы. 1993г.

4.Общая и неорганическая химия. 1981г.

Характеристика химического элемента №16 (Сера)

Сера S – элемент № 16, 3–й период, VIA группа (халькогены). Электронная конфигурация атома серы в стационарном состоянии 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 :

Электронная формула атома серы:

Валентные возможности серы: II – в стационарном состоянии, IV (3s 2 3p 3 3d 1 ) и VI (3s 1 3p 3 3d 2 ) – в возбуждённом состоянии атома.

Наиболее характерными для серы являются следующие степени окисления:

– в простых веществах (ромбическая, пластическая сера);
–2 – в сероводороде Н2S и сульфидах (FeS, Na2S);
+4 – в оксиде серы (IV) SO2, сернистой кислоте Н2SO3 и её солях – сульфитах (K2SO3);
+6 – в оксиде серы (VI) S03, серной кислоте Н2SO4 и её солях – сульфатах (K2SO4).

Реже сера проявляет степени окисления:
–1 – в дисульфидах, например FeS2;
+1 – S2C12 – дихлорид дисеры или дихлорид серы (I);
+2 – SC12 – дихлорид серы или хлорид серы (II).

Высшим оксидом серы является оксид серы (VI) SO3 (серный ангидрид), его характер – кислотный. Высшим гидроксидом серы является серная кислота Н2SO4 – сильный электролит, нелетучая, стабильная двухосновная кислота. Водородным соединением серы является сероводород Н2S (газ при обычных условиях), его водный раствор – сероводородная кислота, двухосновная, слабый электролит.

Сера – простое вещество

Наиболее прочны молекулы серы S8, имеющие форму короны.

Сeрa образует несколько аллотропных модификаций: ромбическая сера и моноклинная сера. Кристаллическая решётка в обоих случаях молекулярная, в узлах решётки – молекулы S8.

При выливании расплава серы в холодную воду образуется пластичная масса – пластическая сeрa, не имеющая кристаллического строения. Её макромолекулы образованы линейными цепями Sn. При хранении пластическая сера становится хрупкой, изменяет окраску и переходит в ромбическую модификацию.

Если медленно нагреть ромбические кристаллы выше 96 °С, то они превращаются в моноклинную модификацию. В обеих модификациях молекулы серы находятся в форме восьмичленных колец, но упакованы они по–разному. Переход ромбической серы в моноклинную при 96 °С является обратимым. При нагревании до 112 °С сера плавится, а составляющие кристаллическую решётку восьмичленные кольца разрываются, образуя молекулы с открытой цепью.

При обычных условиях сера – твёрдое кристаллическое вещество; кристаллы жёлтого цвета, хрупкие, лёгкие (р ≈ 2 г/см 3 ), легкоплавкие (t 0 пл ≈ 113°С для ромбической серы).

Для серы характерна окислительно-восстановительная двойственность: по отношению к металлам и водороду сера выступает в роли окислителя.

С водородом сера взаимодействует при нагревании с образованием сероводорода:

При обычных условиях серa взаимодействует со ртутью:

При нагревании сера взаимодействует со многими металлами:

По отношению к неметаллам сeра выступает в роли восстановителя. При нагревании сера сгорает в кислороде:

Сера взаимодействует со всеми галогенами. Фтор окисляет серу до высшей степени окисления.
При температуре примерно 700–800 °С уголь взаимодействует с серой, образуется сероуглерод:

Серa реагирует с концентрированной серной и азотной кислотами:

Сера используется для производства серной кислоты, в реакции вулканизации каучука, для производства инсектицидов, в косметической промышленности.

Конспект урока «Сера: химические свойства».

Характеристика химического элемента №16 (Сера)

1.История открытия элемента.

2.Распростронение элемента в природе.

История открытия элемента. Сера (англ. Sulfur, франц. Sufre, нем. Schwefel) в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с самых древнейших времен. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, еще в доисторические времена. Именно из-за этих свойств сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Сера считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов. Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. Уже у Гомера описаны «сернистые испарения», смертельное действие выделений горящей серы. Сера, вероятно, входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников. Около VIII в. китайцы стали использовать ее в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, легкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов (например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что ее считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд. Пресвитер Теофил (XI в.) описывает способ окислительного обжига сульфидной медной руды, известный, вероятно, еще в древнем Египте. В период арабской алхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой сера почиталась обязательной составной частью (отцом) всех металлов. В дальнейшем она стала одним из трех принципов алхимиков, а позднее «принцип горючести» явился основой теории флогистона. Элементарную природу серы установил Лавуазье в своих опытах по сжиганию. С введением пороха в Европе началось развитие добычи природной серы, а также разработка способа получения ее из пиритов; последний был распространен в древней Руси. Впервые в литературе он описан у Агриколы. Происхождение лат. Sulfur неясно. Полагают, что это название заимствовано от греков. В литературе алхимического периода сера часто фигурирует под различными тайными названиями. У Руланда можно найти, например, названия Zarnec (объяснение «яйца с огнем»), Thucios (живая сера), Terra foetida, spiritus foetens, Scorith, Pater и др. Древнерусское название «сера» употребляется уже очень давно. Под ним подразумевались разные горючие и дурно пахнущие вещества, смолы, физиологические выделения (сера в ушах и пр.). По-видимому, это название происходит от санскритского сirа (светло-желтый). С ним связано слово «серый», т. е. неопределенного цвета, что, в частности, относится к смолам. Второе древнерусское название серы — жупел (сера горючая) — тоже содержит в себе понятие не только горючести, но и дурного запаха. Как объясняют филологи, нем. Schwefel имеет санскритский корень swep (спать, англо-саксонское sweblan — убивать), что, возможно, связано с ядовитыми свойствами сернистого газа.(3)

Распространение элемента в природе. Сера широко распространена в природе. Она составляет 0,05% массы земной коры. В свободном состоянии (самородная сера) в больших количествах встречается в Италии (острова Сицилия) и США. Месторождения самородной серы имеются в Поволжье, в государствах Средней Азии, в Крыму и других районах.

Сера часто встречается в виде соединений с другими элементами. Важнейшими ее природными соединениями являются сульфиды металлов: FeS 2 — железный колчедан, или пирит; ZnS — цинковая обманка; PbS — свинцовый блеск; HgS — киноварь и др., а также соли серной кислоты (кристаллогидраты): СаSO 4Ч 2Н 2 O — гипс, Na 2 SO 4 Ч 10H 2 O — глауберова соль, МgSО 4 Ч 7H 2 O — горькая соль и др.(2)

Физические свойства. Сера — твердое хрупкое вещество желтого цвета. В воде практически нерастворима, но хорошо растворяется в сероуглероде, анилине и некоторых других растворителях. Плохо проводит теплоту и электричество. Сера образует несколько аллотропных модификаций — сера ромбическая, моноклинная, пластическая. Наиболее устойчивой модификацией является ромбическая сера, в нее самопроизвольно через некоторое время превращаются все остальные модификации.

При 444,6 °С сера кипит, образуя пары темно-бурого цвета. Если их быстро охладить, то получается тонкий порошок, состоящий из мельчайших кристаллов серы, называемый серным цветом.

Природная сера состоит из смеси четырех устойчивых изотопов:

Температура плавления, ° С 112,8 . Температура кипения, ° С 444,6

Химические свойства. Сера может отдавать свои электроны при взаимодействии с более сильными окислителями:

В этих реакциях сера является восстановителем. Нужно подчеркнуть, что оксид серы (VI) может образовываться только в присутствии Pt или V 2 O 5 и высоком давлении .

При взаимодействии с металлами сера проявляет окислительные свойства:

С большинством металлов сера реагирует при нагревании, но в реакции со ртутью взаимодействие происходит уже при комнатной температуре. Это обстоятельство используется в лабораториях для удаления разлитой ртути, пары которой являются сильным ядом.(3)

Несколько примеров соединений серы.

Сероводород . При нагревании серы с водородом происходит обратимая реакция с очень малым выходом сероводорода H 2 S. Обычно Н 2 S получают действием разбавленных кислот на сульфиды:

Эту реакцию часто проводят в аппарате Киппа.

Сероводород — типичный восстановитель. В кислороде он сгорает. Раствор сероводорода в воде представляет собой очень слабую сероводородную кислоту, которая диссоциирует ступенчато и в основном по первой ступени:

Сероводородная кислота, так же как и сероводород, — типичный восстановитель.

Читайте также  Шпаргалка по Химии 4

Сероводородная кислота окисляется не только сильными окислителями, например хлором, но и более слабыми, например сернистой кислотой H 2 SO 3 или ионами трехвалентного железа:

Сульфиды. Например, Na 2 S — сульфид натрия, NaHS — гидросульфид натрия.

Гидросульфиды почти все хорошо растворимы в воде. Сульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов также растворимы в воде, а остальных металлов практически нерастворимы или мало растворимы; некоторые из них не растворяются и в разбавленных кислотах. Поэтому такие сульфиды можно легко получить, пропуская сероводород через соли соответствующего металла.

Некоторые сульфиды имеют характерную окраску: CuS и PbS — черную, CdS — желтую, ZnS — белую, MnS — розовую, SnS — коричневую, Sb 2 S 3 — оранжевую и т. д. На различной растворимоcти сульфидов и различной окраске многих из них основан качественный анализ катионов.(4)

Оксид серы (IV). Оксид серы (IV), или сернистый газ, при обычных условиях — бесцветный газ с резким, удушливым запахом. При охлаждении до -10° С сжижается в бесцветную жидкость. В жидком виде его хранят в стальных баллонах.

SO 2 образуется при сжигании серы в кислороде или при обжиге сульфидов. Он хорошо растворим в воде (40 объемов в 1 объеме воды при 20 °С).

Оксид серы (VI). SO 3 — ангидрид серной кислоты — вещество с t пл = 16,8 °С и t кип = 44,8 °С. Оксид серы (VI), или триоксид серы, — это бесцветная жидкость, затвердевающая при температуре ниже 17° С в твердую кристаллическую массу. Оксид серы (VI) обладает всеми свойствами кислотных оксидов. Он является промежуточным продуктом производства серной кислоты.

Оксид серы (VI) получают окислением SO 2 кислородом только в присутствии катализатора:

Необходимость использования катализатора в этой обратимой реакции обусловлена тем, что хороший выход SO 3 (т. е. смещение равновесия вправо) можно получить только при понижении температуры, однако при низких температурах очень сильно падает скорость протекания реакции.

Молекула SO 3 имеет форму треугольника, в центре которого находится атом серы:

Такое строение обусловлено взаимным отталкиванием связывающих электронных пар. На их образование атом серы предоставил все шесть внешних электронов.

Серная кислота. Оксид серы (VI) энергично соединяется с водой, образуя серную кислоту:

SO 3 очень хорошо растворяется в 100%-ной серной кислоте. Раствор 80з в такой кислоте называется олеумом.

Соли серной кислоты. Серная кислота, будучи двухосновной, образует два ряда солей: средние, называемые сульфатами , и кислые, называемые гидросульфатами . Сульфаты образуются при полной нейтрализации кислоты щелочью (на один моль кислоты приходится два моля щелочи), а гидросульфаты — при недостатке щелочи (на один моль кислоты — один моль щелочи):

Многие соли серной кислоты имеют большое практическое значение.(2)

Получение. Самородная сера содержит посторонние вещества, для отделения которых пользуются способностью серы легко плавиться. Однако сера, полученная выплавкой из руды (комовая сера), обычно содержит еще много примесей. Дальнейшую ее очистку производят перегонкой в рафинировочных печах, где сера нагревается до кипения. Пары серы поступают в выложенную кирпичом камеру. Вначале, пока камера холодная, сера прямо переходит в твердое состояние и осаждается на стенках в виде светло-желтого порошка ( серный цвет ). Когда камера нагреется выше 120°C, пары конденсируются в жидкость, которую выпускают из камеры в формы, где она и застывает в виде палочек. Полученная таким образом сера называется черенковой .

Важным источником получения серы служит железный колчедан FeS 2 , называемый также пиритом , и полиметаллические руды, содержащие сернистые соединения меди, цинка и других цветных металлов. Некоторое количество серы (газовая сера) получают из газов, образующихся при коксовании и газификации угля.(4)

Применение. Около половины ежегодного потребления серы идет на производство таких промышленных химических продуктов, как серная кислота, диоксид серы и дисульфид углерода (сероуглерод). Кроме того, сера широко используется в производстве инсектицидов, спичек, удобрений, взрывчатых веществ, бумаги, полимеров, красок и красителей, при вулканизации каучука. Ведущее место в добыче серы занимают США, страны СНГ и Канада.

Сера содержится в организмах животных и растений, так как входит в состав белковых молекул. Органические соединения серы содержатся в нефти.(3)

1. Справочник сернокислотчик .1971г. А.И Бусев., Л.Н.Симонова (www.krugosvet.ru).

2. Основы общей химии. М.: Химия, 1967. Б.В.Некрасов

3. Химия для поступающих в вузы. 1993г. Г.П.Хомченко

4. Общая и неорганическая химия. 1981г. Н.С.Ахметов.

Характеристика химического элемента №16

Минералы и горные породы / Описание минерала Сера Самородная

План.
1.История открытия элемента.
2.Распростронение элемента в природе.
3.Физические свойства.
4.Химические свойства.
5.Получение.
6.Приминение.

История открытия элемента. Сера (англ. Sulfur, франц. Sufre, нем. Schwefel) в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с самых древнейших времен. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, еще в доисторические времена. Именно из-за этих свойств сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Сера считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов. Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. Уже у Гомера описаны «сернистые испарения», смертельное действие выделений горящей серы. Сера, вероятно, входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников. Около VIII в. китайцы стали использовать ее в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, легкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов (например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что ее считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд.

Пресвитер Теофил (XI в.) описывает способ окислительного обжига сульфидной медной руды, известный, вероятно, еще в древнем Египте. В период арабской алхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой сера почиталась обязательной составной частью (отцом) всех металлов. В дальнейшем она стала одним из трех принципов алхимиков, а позднее «принцип горючести» явился основой теории флогистона. Элементарную природу серы установил Лавуазье в своих опытах по сжиганию.

С введением пороха в Европе началось развитие добычи природной серы, а также разработка способа получения ее из пиритов; последний был распространен в древней Руси. Впервые в литературе он описан у Агриколы. Происхождение лат. Sulfur неясно. Полагают, что это название заимствовано от греков. В литературе алхимического периода сера часто фигурирует под различными тайными названиями. У Руланда можно найти, например, названия Zarnec (объяснение «яйца с огнем»), Thucios (живая сера), Terra foetida, spiritus foetens, Scorith, Pater и др. Древнерусское название «сера» употребляется уже очень давно. Под ним подразумевались разные горючие и дурно пахнущие вещества, смолы, физиологические выделения (сера в ушах и пр.). По-видимому, это название происходит от санскритского сirа (светло-желтый). С ним связано слово «серый», т. е. неопределенного цвета, что, в частности, относится к смолам. Второе древнерусское название серы — жупел (сера горючая) — тоже содержит в себе понятие не только горючести, но и дурного запаха. Как объясняют филологи, нем. Schwefel имеет санскритский корень swep (спать, англо-саксонское sweblan — убивать), что, возможно, связано с ядовитыми свойствами сернистого газа.(3)
Распространение элемента в природе. Сера широко распространена в природе. Она составляет 0,05% массы земной коры. В свободном состоянии (самородная сера) в больших количествах встречается в Италии (острова Сицилия) и США. Месторождения самородной серы имеются в Поволжье, в государствах Средней Азии, в Крыму и других районах.
Сера часто встречается в виде соединений с другими элементами. Важнейшими ее природными соединениями являются сульфиды металлов: FeS2 — железный колчедан, или пирит; ZnS — цинковая обманка; PbS — свинцовый блеск; HgS — киноварь и др., а также соли серной кислоты (кристаллогидраты): СаSO4? 2Н2O — гипс, Na2SO4 ? 10H2O — глауберова соль, МgSО4 ? 7H2O — горькая соль и др.(2)

Физические свойства. Сера — твердое хрупкое вещество желтого цвета. В воде практически нерастворима, но хорошо растворяется в сероуглероде, анилине и некоторых других растворителях. Плохо проводит теплоту и электричество. Сера образует несколько аллотропных модификаций — сера ромбическая, моноклинная, пластическая. Наиболее устойчивой модификацией является ромбическая сера, в нее самопроизвольно через некоторое время превращаются все остальные модификации.

При 444,6 °С сера кипит, образуя пары темно-бурого цвета. Если их быстро охладить, то получается тонкий порошок, состоящий из мельчайших кристаллов серы, называемый серным цветом.

Природная сера состоит из смеси четырех устойчивых изотопов:
Температура плавления, ° С 112,8 . Температура кипения, ° С 444,6

Химические свойства. Сера может отдавать свои электроны при взаимодействии с более сильными окислителями:
В этих реакциях сера является восстановителем. Нужно подчеркнуть, что оксид серы (VI) может образовываться только в присутствии Pt или V2O5 и высоком давлении.

При взаимодействии с металлами сера проявляет окислительные свойства:

С большинством металлов сера реагирует при нагревании, но в реакции со ртутью взаимодействие происходит уже при комнатной температуре. Это обстоятельство используется в лабораториях для удаления разлитой ртути, пары которой являются сильным ядом.(3)

Читайте также  Прогнозирование масштабов заражения АХОВ при химической аварии

Несколько примеров соединений серы.

Сероводород. При нагревании серы с водородом происходит обратимая реакция:
с очень малым выходом сероводорода H2S. Обычно Н2S получают действием разбавленных кислот
на сульфиды:

Эту реакцию часто проводят в аппарате Киппа.

Сероводород — типичный восстановитель. В кислороде он сгорает. Раствор сероводорода в воде представляет собой очень слабую сероводородную кислоту, которая диссоциирует ступенчато и в основном по первой ступени:
Сероводородная кислота, так же как и сероводород, — типичный восстановитель.
Сероводородная кислота окисляется не только сильными окислителями, например хлором,
но и более слабыми, например сернистой кислотой H2SO3 или ионами трехвалентного железа:
Сульфиды. Например, Na2S — сульфид натрия, NaHS — гидросульфид натрия.
Гидросульфиды почти все хорошо растворимы в воде. Сульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов также растворимы в воде, а остальных металлов практически нерастворимы или мало растворимы; некоторые из них не растворяются и в разбавленных кислотах. Поэтому такие сульфиды можно легко получить, пропуская сероводород через соли соответствующего металла, например:

Некоторые сульфиды имеют характерную окраску: CuS и PbS — черную, CdS — желтую, ZnS — белую, MnS — розовую, SnS — коричневую, Sb2S3 — оранжевую и т. д. На различной растворимоcти сульфидов и различной окраске многих из них основан качественный анализ катионов. Оксид серы (IV). Оксид серы (IV), или сернистый газ, при обычных условиях — бесцветный газ с резким, удушливым запахом. При охлаждении до -10° С сжижается в бесцветную жидкость. В жидком виде его хранят в стальных баллонах.

SO2 образуется при сжигании серы в кислороде или при обжиге сульфидов. Он хорошо растворим в воде (40 объемов в 1 объеме воды при 20 °С).

Оксид серы (VI). SO3 — ангидрид серной кислоты — вещество с tпл= 16,8 °С и tкип= 44,8 °С. Оксид серы (VI), или триоксид серы, — это бесцветная жидкость, затвердевающая при температуре ниже 17° С в твердую кристаллическую массу. Оксид серы (VI) обладает всеми свойствами кислотных оксидов. Он является промежуточным продуктом производства серной кислоты.

Оксид серы (VI) получают окислением SO2 кислородом только в присутствии катализатора: Необходимость использования катализатора в этой обратимой реакции обусловлена тем, что хороший выход SO3 (т. е. смещение равновесия вправо) можно получить только при понижении температуры, однако при низких температурах очень сильно падает скорость протекания реакции.

Молекула SO3 имеет форму треугольника, в центре которого находится атом серы: Такое строение обусловлено взаимным отталкиванием связывающих электронных пар. На их образование атом серы предоставил все шесть внешних электронов.

Серная кислота. Оксид серы (VI) энергично соединяется с водой, образуя серную кислоту:

SO3 очень хорошо растворяется в 100%-ной серной кислоте. Раствор 80з в такой кислоте называется олеумом.
Соли серной кислоты. Серная кислота, будучи двухосновной, образует два ряда солей: средние, называемые сульфатами, и кислые, называемые гидросульфатами. Сульфаты образуются при полной нейтрализации кислоты щелочью (на один моль кислоты приходится два моля щелочи), а гидросульфаты — при недостатке щелочи (на один моль кислоты — один моль щелочи):

Многие соли серной кислоты имеют большое практическое значение.

Получение. Самородная сера содержит посторонние вещества, для отделения которых пользуются способностью серы легко плавиться. Однако сера, полученная выплавкой из руды (комовая сера), обычно содержит еще много примесей. Дальнейшую ее очистку производят перегонкой в рафинировочных печах, где сера нагревается до кипения. Пары серы поступают в выложенную кирпичом камеру. Вначале, пока камера холодная, сера прямо переходит в твердое состояние и осаждается на стенках в виде светло-желтого порошка (серный цвет). Когда камера нагреется выше 120°C, пары конденсируются в жидкость, которую выпускают из камеры в формы, где она и застывает в виде палочек. Полученная таким образом сера называ.

Характеристика химического элемента №16 (Сера)

Сера, её физические и химические свойства. Биологическое значение серы, её применение (демер­куризация).

FeS 2 – пирит, серный колчедан, кошачье золото

H 2 S – сероводород (в минеральных источниках и природном газе)

MgSO 4 * 7H 2 O – горькая соль (английская)

Na 2 SO 4 * 10 H 2 O – глауберова соль (мирабилит)

Твердое кристаллическое вещество желтого цвета, нерастворима в воде, водой не смачивается (плавает на поверхности), t °кип = 445°С.

Одно из особенных физических свойств серы — флотация , способность мелкого порошка серы всплывать, тогда, как ее крупные кристаллы тонут в воде. Дело в том, что сера не смачивается водой, и ее частички держатся на поверхности воды за счет прилипших к ним мелких пузырьков воздуха. Это свойство используют при отделении самородной серы от примесей. Руду размалывают, заливают водой, а снизу продувают воздухом, сера всплывает, а примеси остаются на дне.

Для серы характерны несколько аллотропных модификаций , но наиболее известные видоизменения: ромбическая (кристаллическая) , моноклинная (игольчатая) и пластическая .

Ромбическая ( a — сера) — S 8

t °пл. = 113° C ; ρ = 2,07 г/см 3 . Наиболее устойчивая модификация.

Моноклинная ( b — сера) — S 8

темно-желтые иглы, t °пл. = 119° C ; ρ = 1,96 г/см3. Устойчивая при температуре более 96°С; при обычных условиях превращается в ромбическую.

коричневая резиноподобная (аморфная) масса. Неустойчива, при затвердевании превращается в ромбическую.

Размещение электронов по уровням и подуровням

Основное состояние

1 s 2 2s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 4

Размещение электронов по
орбиталям (последний слой)

В основном состоянии

Первое возбуждённое состояние

Второе возбуждённое состояние

1. Промышленный метод — выплавление из руды с помощью водяного пара.

2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода).

Сера — окислитель S 0 + 2ē → S -2

Сера — восстановитель: S — 4ē → S +4 ;

1. Взаимодействие серы со всеми щелочными и щелочноземельными металлами, медью, ртутью, серебром без нагревания:

Ртуть обладает высокой летучестью. Её пары ядовиты. Эта реакция лежит в основе удаления и обезвреживания ртути, например из разбитого медицинского термометра. Места, из которых нельзя извлечь капельки ртути, засыпают порошком серы. Сера и ртуть вступают в реакцию при соприкосновении. В результате образуется химически инертное и безвредное вещество.

Этот процесс называется демеркуризацией

2. Взаимодействие серы c остальными металлами (кроме Au , Pt ) при повышенной t ° :

3. Взаимодействие серы с некоторыми неметаллами с образованием бинарных соединений:

1. Взаимодействие серы c кислородом:

2 S + 3 O 2 t ° ; pt → 2 S +6 O 3

2. Взаимодействие серы c галогенами (кроме йода):

**Взаимодействие серы с кислотами — окислителями:

4. 3 S 0 + 6 KOH → K 2 S +4 O 3 + 2 K 2 S -2 + 3 H 2 O

Вулканизация каучука, получение эбонита, производство спичек, пороха, в борьбе с вредителями сельского хозяйства, для медицинских целей (серные мази для лечения кожных заболеваний), для получения серной кислоты и т.д.

Домашнее задание параграф 21; упражнения 1, 3, 4 стр. 99-100.

Закончите уравнения реакций, р асставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель, восстановитель.

  • Содержание серы в организме человека массой 70 кг — 140 г.
  • В сутки человеку необходимо 1 г серы.
  • Серой богаты горох, фасоль, овсяные хлопья, пшеница, мясо, рыба, плоды и сок манго.
  • Сера входит в состав гормонов, витаминов, белков, она есть в хрящевой ткани, в волосах, ногтях. При недостатке серы в организме наблюдается хрупкость ногтей и костей, выпадение волос.
  • Соединения серы могут служить лекарственными препаратами;
  • Сера – основа мази для лечения грибковых заболеваний кожи, для борьбы с чесоткой. Тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 используется для борьбы с нею.
  • Многие соли серной кислоты содержат кристаллизационную воду: ZnSO 4 ×7H 2 O и CuSO 4 ×5H 2 O. Их применяют как антисептические средства для опрыскивания растений и протравливания зерна в борьбе с вредителями сельского хозяйства.
  • Железный купорос FeSO 4 ×7H 2 O используют при анемии.
  • BaSO 4 применяют при рентгенографическом исследовании желудка и кишечника.
  • Алюмокалиевые квасцы KAI(SO 4 ) 2 ×12H 2 O — кровоостанавливающее средство при порезах.
  • Минерал Na 2 SO 4 ×10H 2 O носит название «глауберова соль» в честь открывшего его в VIII веке немецкого химика Глаубера И.Р.Глаубер во время своего путешествия внезапно заболел. Он ничего не мог есть, желудок отказывался принимать пищу. Один из местных жителей направил его к источнику. Как только он выпил горькую соленую воду, сразу стал есть. Глаубер исследовал эту воду, из нее выкристаллизовалась соль Na 2 SO 4 ×10H 2 O. Сейчас ее применяют как слабительное в медицине, при окраске хлопчато- бумажных тканей. Соль также находит применение в производстве стекла.
  • Тысячелистник обладает повышенной способностью извлекать из почвы серу и стимулировать поглощение этого элемента с соседними растениями.
  • Чеснок выделяет вещество – альбуцид, едкое соединение серы. Это вещество предотвращает раковые заболевания, замедляет старение, предупреждает сердечные заболевания.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: