Охарактеризовать серу как химический элемент

Сера (лат. Sulfur) S, химический элемент VI группы периодической системы Менделеева; атомный номер 16, атомная масса 32,06. Природная Сера состоит из четырех стабильных изотопов: 32S (95,02%), 33S (0,75%), 34S (4,21%), 36S (0,02%). Получены также искусственные радиоактивные изотопы 31S (T½ = 2,4 сек), 35S (T½ = 87,1 сут), 37S (Т½= 5,04 мин) и другие.

Сера относится к весьма распространенным химическим элементам; встречается в свободном состоянии (самородная сера) и в виде соединений — сульфидов, полисульфидов, сульфатов. Вода морей и океанов содержит сульфаты натрия, магния, кальция. Известно более 200 минералов Серы. В биосфере образуется свыше 150 минералов.

Широко распространены процессы окисления сульфидов до сульфатов, которые в свою очередь восстанавливаются до вторичного H2S и сульфидов. Эти реакции происходят при участии микроорганизмов. Многие процессы биосферы приводят к концентрации Серы — она накапливается в гумусе почв, углях, нефти, морях и океанах (8,9·10-2%), подземных водах, в озерах и солончаках. В биосфере происходит круговорот Серы: она приносится на материки с атмосферными осадками и возвращается в океан со стоком.

Характеристика элемента по положению в Периодической системе и строению атома. 1 часть. 8 класс.

Сера — твердое кристаллическое вещество, устойчивое в виде двух аллотропических модификаций. Ромбическая α-S лимонно-желтого цвета, плотность 2,07 г/см3, tпл 112,8 °С, устойчива ниже 95,6 °С; моноклинная β-S медово-желтого цвета, плотность 1,96 г/см3, tпл119,3 °С, устойчива между 95,6 °С и температурой плавления. Обе эти формы образованы восьмичленными циклическими молекулами S8 с энергией связи S-S 225,7 кдж/моль.

Сера — плохой проводник тепла и электричества. В воде она практически нерастворима, хорошо растворяется в безводном аммиаке, сероуглероде и в ряде органических растворителей (фенол, бензол, дихлорэтан и других).

Конфигурация внешних электронов атома S 3s2Зр4. В соединениях Сера проявляет степени окисления -2, +4, +6. Сера химически активна и особенно легко при нагревании соединяется почти со всеми элементами, за исключением N2, I2, Au, Pt и инертных газов. С О2 на воздухе выше 300 °С образует оксиды: SO2 — сернистый ангидрид и SO3- серный ангидрид, из которых получают соответственно сернистую кислоту и серную кислоту, а также их соли сульфиты и сульфаты.

При нагревании Сера взаимодействует с металлами, образуя соответствующие сернистые соединения (сульфиды) и многосернистые металлы (полисульфиды). При температуре 800-900 °С пары Серы реагируют с углеродом, образуя сероуглерод CS2. Соединения Серы с азотом (N4S4 и N2S5) могут быть получены только косвенным путем.

На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид — бесцветный газ с резким запахом:

Восстановительные свойства серы проявляются в реакциях серы и с другими неметаллами, однако при комнатной температуре сера реагирует только со фтором:

Расплав серы реагирует с хлором, при этом возможно образование двух низших хлоридов (дихлорид серы и дитиодихлорид)[10]:

При избытке серы также образуются разнообразные дихлориды полисеры типа SnCl2.[11]

При нагревании сера также реагирует с фосфором, образуя смесь сульфидов фосфора[12], среди которых — высший сульфид P2S5:

Кроме того, при нагревании сера реагирует с водородом, углеродом, кремнием:

При нагревании сера взаимодействует со многими металлами, часто — весьма бурно. Иногда смесь металла с серой загорается при поджигании. При этом взаимодействии образуются сульфиды:

Растворы сульфидов щелочных металлов реагируют с серой с образованием полисульфидов:

Из сложных веществ следует отметить прежде всего реакцию серы с расплавленной щёлочью, в которой сера диспропорционирует аналогично хлору:

Полученный сплав называется серной печенью.

С концентрированными кислотами-окислителями (HNO3, H2SO4) сера реагирует только при длительном нагревании:

При увеличении температуры в парах серы происходят изменения в количественном молекулярном составе[13]. Число атомов в молекуле уменьшается:

При 800—1400 °C пары состоят в основном из двухатомной серы:

А при 1700 °C сера становится атомарной:

Серу получают из серы самородной, а также окислением сернистого водорода и восстановлением сернистого ангидрида. Источник сернистого водорода для производства Серы — коксовые, природные газы, газы крекинга нефти. Разработаны многочисленные методы переработки H2S; наибольшее значение имеют следующие: 1) H2S извлекают из газов раствором моногидротиоарсената натрия:

Na2HAsS2O2 + H2S = Na2HAsS3O + Н2О.

Затем продувкой воздуха через раствор осаждают Сера в свободном виде:

NaHAsS3O + ½O2 = Na2HAsS2O2 + S.

2) H2S выделяют из газов в концентрированном виде. Затем его основные масса окисляется кислородом воздуха до Серы и частично до SO2. После охлаждения H2S и образовавшиеся газы (SO2, N2, CO2) поступают в два последовательных конвертора, где в присутствии катализатора (активированный боксит или специально изготовляемый алюмогель) происходит реакция:

2H2S + SO2 = 3S + 2Н2О.

В основе получения Сера из SO2 лежит реакция восстановления его углем или природными углеводородными газами. Иногда это производство сочетается с переработкой пиритных руд.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru

История открытия серы и ее важная роль в природе, физические и химические свойства

Сера часто встречается в природе. Это неметалл. Она способна формировать полимерные цепочки связей, которые преобразуются в водородные, кислородные соединения. Присутствует в составе ионов, а они формируют соли, кислоты.

Соли, содержащие серу, малорастворимы в воде. Самородный элемент имеет малую распространенность. В основном его находят в местах вулканической активности.

История открытия

Этимология термина “сера” не выявлена до сегодняшнего момента из-за потери общеславянского названия. В современный русский язык слово дошло лишь в искаженном виде. В древнерусском оно использовалось с 15 в. и имело обозначение «смола» или «горючее вещество».

Есть и другое предположение, что слово произошло от латинского и означает «воск». Другой перевод определяет его как «сыворотка».

Людьми сера применялась еще до нашей эры, но точная дата ее открытия не определена. При дальнейшем использовании учеными были выделены свойства испарений серы, которые способны оказывать смертельное воздействие на живые организмы. Это побудило использовать ее в военных целях.

Китайцы, изучив горючесть элемента и легкость его соединения с металлами, начали его использование в пиротехнических целях. Формирование сульфидов обусловлено реакцией с металлами. Это указывает на его обязательное присутствие в рудах.

Позже исследователь Лавуазье проводил испытания по сжиганию элемента, в ходе которых была установлена его элементарная природа.

Сера в таблице Менделеева

В основе таблицы – атомный вес элементов. Сера занимает в ней 16 место, имея атомную массу равную 32,066. В ядре атома содержится 16 нейтронов и 16 протонов. Обозначается элемент латинской буквой S (Sulfur).

Радиус атома равен 127 пм. Он располагается в 3 периоде, 4 группе главной подгруппы. Является высоко электроотрицательным неметаллическим элементом. Имеет валентность 2,4 или 5, что характеризует способность атома создавать химические связи.

Строение атома

Сера в природе имеет 4 изотопа. Опытным путем получено 20 радиоактивных изотопов.

Состав химического элемента сера сложен, т. к. это элемент р-семейства. В атом входит положительно заряженное ядро. Оно состоит из 16 протонов и 16 электронов. Вокруг атома движутся по 3 оболочкам 16 электронов. 6 из них расположены на наружном энерго пространстве.

Они считаются валентными.

Степень окисления – 2, определяет наличие двух неспаренных электронов. Атом способен проявлять +4 и +6 степени с помощью перехода в возбужденное состояние из-за наличия вакантных d-орбиталей.

В реакциях с галогенами проявляется четвертая степень окисления. Она наблюдается и при реагировании с кислородом. Шестая степень идет с наиболее электроотрицательными элементами.

Физические свойства

Циклические молекулы по форме напоминают корону. Они наиболее стабильны. Ромбическая или кристаллическая модификация представлена кристаллами. Это достаточно хрупкое вещество, имеющее желтый цвет – самая устойчивая разновидность.

Пластическая сера – масса темно-коричневого цвета. Ее образование происходит при резком охлаждении расплава. Неустойчива, при затвердевании трансформируется в кристаллическую разновидность, соответственно, приобретая ее свойства.

Растворяется в растворителях органического происхождения. К ним относятся:

• сероуглерод;
• скип@$
• халькопирит;
• антимонит;
• ковеллит;
• галенит;
• халькозин;
• сфалерит;
• киноварь.

• гипс;
• горькая соль;
• глауберова соль.

Современные технологии добычи серы достаточно опасны из-за возможности ее самовозгорания Основными способами являются открытый и закрытый. Выбор определенного зависит от вида залегания вещества.

Открытый способ добычи – самый популярный. Экскаватором снимается значительное количество породы. Рудный пласт подлежит дроблению. Полученные куски отправляются на фабрику, на которой из концентрата получают серу.

Герман Фраш в 1890 г. предложил метод добычи, который заключается в выплавке серы еще под землей. Потом происходит выкачивание вещества наружу. Его идея подтверждалась легкостью плавления элемента, целесообразностью использования при глубоком залегании. Сразу же начались испытания, которые увенчались успехом.

Используются и другие способы добычи. К ним относятся:

• скважинный;
• термический;
• экстракционный;
• пароводяной;
• центрифугальный;
• фильтрационный.

Эти методы достаточно затратные, поэтому используются только в отдельных случаях. Серу можно встретить в природном газе. Причем она здесь содержится в больших количествах, но в газообразном виде.

Метод Клауса позволил проводить ее выделение из газообразного состояния. При добыче природного газа сера оседает на стенках трубопровода и оборудования. Это приводит их в негодность. Потому во время таких работ химическое вещество быстро улавливают. Это дает возможность получить чистую мелкодисперсную форму неметалла.

Применение

Один из важнейших продуктов химической промышленности – серная кислота. На ее производство идет около 50% всей добытой массы.

Сера в чистом виде используется:

1. В резиновой промышленности – для превращения каучука в резину. Этот процесс называют вулканизация.
2. В сельском хозяйстве – для удобрения растений, что повышает урожайность. Для борьбы с вредителями хлопчатника и винограда.
3. В лекарственных целях – при лечении заболеваний. При выведении паразитов, заболеваниях кожи, ревматизма, подагры. Используют как слабительное и отхаркивающее средство.
4. В лакокрасочной промышленности – для изготовления красителей.
5. При производстве бумаги.
6. При хранении фруктов и овощей серой окуривают зернохранилища и плодово-овощехранилища.

Серная кислота применяется:

• для очищения нефтепродуктов от сернистых соединений;
• для производства свинцовых аккумуляторов, в качестве электролита.

Оксид серы применяется:

• для получения олеума, серной кислоты и тиосульфатов;
• при консервировании фруктов и ягод – для обеззараживания тары;
• для производства пиротехнических изделий и взрывчатых веществ, в том числе спичечных головок.

Сера входит в состав живых организмов. Ее активно применяют во многих сферах жизни человека. Элемент и его свойства химики продолжают до сих пор изучать. Ведется не только поиск новых особенностей, но и способов применения.

А что интересного вы знаете о сере? Напишите в комментариях. Сохраняйте статью в закладки и делитесь ей в социальных сетях.

Рекомендуем посмотреть видео о сере — ее химические свойства, аллотропия и соединения, ЕГЭ по химии.

• https://sites.google.com/site/abrosimovachemy/materialy-v-pomos-ucenikam/distancionnoe-obucenie/9-klass/sera
• https://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/neorg/uchpos/text/g3_5_4.html
• https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/khimiia-nemetallov-157456/sera-i-ee-soedineniia-161314/re-a1f2cdc2-2459-4002-9341-11ca09872e70
• https://ru.wikipedia.org/wiki/Сера

Источник: uchim.guru

Сера

Сера является химическим элементом, стоящим в шестнадцатой группе третьего периода в периодической системе химических элементов. Имеет шестнадцатый атомный номер. Является представителем группы неметаллов.

Изотопы

Встречающаяся в природе сера состоит из четырех неизменных изотопов: 32 S (95,02 %), 33 S (0,75 %), 34 S (4,21 %), 36 S (0,02 %). Также существуют искусственно созданные радиоактивные изотопы: 31 S (T½ = 2,4 с), 35 S (T½ = 87,1 сут), 37 S (Т½= 5,04 мин) и др.

История открытия

Нельзя с точностью сказать, когда была открыта сера, но известно, что начало ее использования было заложено еще до нашей эры (описанные Гомером «сернистые испарения»). Во 2 – 4вв. алхимиками была создана ртутно-серная теория состава металлов. Но истинную природу серы удалось установить только Лавуазье в его опытах. В литературе этот элемент был описан Агриколой.

Происхождение названия

Слово «сера» было известно древнерусским людям еще в 15в., его этимология не выяснена до сих пор.

Большие скопления природной серы встречаются только в местах извержения вулканов, что можно встретить редко. Серная руда производится непосредственно на вышеописанных месторождениях. Серные бактерии способны к окислению сероводорода от гниющих органических остатков до серы и накоплению ее.

Природные минералы

Сера занимает 16 место распространения химических элементов в природе и встречается как в природном, так и в состоянии синтеза с другими веществами.

Важнейшими природными минералами серы являются: пирит, сфалерит, галенит, киноварь и пр. Также она встречается в нефти, самородном угле, природных газах и сланцах. В дополнение она представляет собой элемент без которого невозможна жизнь высших организмов и входит в состав некоторого количества белков.

Получение

Сейчас получение серы происходит в результате выплавки природной серы в местах ее появления. Залежам этого элемента всегда сопутствуют ядовитые испарения. Добытая же при помощи экскаваторов руда отправляется на серо плавильный завод, где сера добывается из концентрата. Для добычи серы из природного газа существует способ для ее быстрого улавливания оттуда

Производители

Первые заводы по производству были запущены в 1930-1931гг. Вначале 21в основным производителем стала Россия (ОАО Газпром).

Товарные формы

Промышленность может похвастаться получением серы в различных формах: комовая, жидкая, формованная, гранулированная, молотая, коллоидная и высокочистая.

Применение

В среднем половина всего произведенного уходит на производство серной кислоты. Данный элемент также применяют для вулканизации каучука, в качестве фунгицида на полях и огородах. Применяется также в пиротехнике и производстве спичек.

Биологическая роль

Сера является одним из тех элементов, который необходим организмам для нормальной жизнедеятельности. Она входит во множество витаминов, ферментов и аминокислот. В чистом виде сера не является ядовитым веществом, но большинство веществ, способных к испарению и имеющих ее в своем составе, могут нанести серьезный вред здоровью.

Пожароопасные свойства

Мелкие частички элемента способны к самовозгоранию при благоприятных условиях (влага, окислитель). С ее помощью образуются взрывчатые смеси. Пары также создают благоприятные условия для взрыва.

Горение серы может происходить только в ее расплавленном состоянии, в результате этого процесса образуется слабо заметное голубое пламя, что приносит проблемы при его обнаружении. Для более быстрого и эффективного определения возгорания используют приборы излучающие ультрафиолет.

Источник: chemicalportal.ru