Фізічныя і хімічныя ўласцівасці серы

Сера - даволі распаўсюджаны ў прыродзе хімічны элемент (шаснаццаты па змесце ў зямной кары і шосты - у прыродных водах). Сустракаюцца як самароднае сера (вольны стан элемента) так і яе злучэння.

Сера ў прыродзе

У ліку найважнейшых прыродных мінералаў серы можна назваць жалезны колчедан, сфалерит, Гален, цынобра, анцімонію. У Сусветным акіяне змяшчаецца ў асноўным у выглядзе сульфатаў кальцыя, магнію і натрыю, якія абумаўляюць калянасць прыродных вод.

Як атрымліваюць серу?

Здабыча серных руд вырабляецца рознымі метадамі. Асноўным спосабам атрымання серы з'яўляецца яе выплаўленьне непасрэдна ў месцах залягання.

Адкрыты спосаб здабычы прадугледжвае выкарыстанне экскаватараў, якія здымаюць породные пласты, якія пакрываюць серную руду. Пасля драбнення пластоў руды выбухамі іх накіроўваюць на сероплавильный завод.

У прамысловасці серу атрымліваюць як пабочны прадукт працэсаў у печах для плаўкі, пры нафтаперапрацоўцы. У вялікіх колькасцях яна прысутнічае ў прыродным газе (у выглядзе сярністага ангідрыду або серавадароду), пры здабычы якога адкладваецца на сценках ужывальнага абсталявання. Ўпаляваньне з газу мелкодісперсного серу выкарыстоўваюць у хімічнай прамысловасці ў якасці сыравіны для вытворчасці рознай прадукцыі.

Дадзенае рэчыва можна атрымліваць і з прыроднага сярністага газу. Для гэтага выкарыстоўваецца метад Клаўса. Ён складаецца ва ўжыванні «серных ям», у якіх адбываецца дэгазацыя серы. Вынікам з'яўляецца мадыфікаваная сера, шырока выкарыстоўваецца ў вытворчасці асфальту.

Асноўныя аллотропические мадыфікацыі серы

Серцы ўласцівая аллотропия. Вядома вялікая колькасць аллотропических мадыфікацый. Найбольш вядомымі з'яўляюцца ромбічных (крышталічная), моноклинная (ігольчастай) і пластычная сера. Першыя дзве мадыфікацыі з'яўляюцца ўстойлівымі, трэцяя пры зацвярдзенні ператвараецца ў ромбічных.

Фізічныя ўласцівасці, якія характарызуюць серу

Малекулы ромбічных (α-S) і моноклинной (β-S) мадыфікацый ўтрымліваюць па 8 атамаў серы, якія злучаныя ў замкнёны цыкл адзінарнымі кавалентная сувязь.

У звычайных умовах сера мае ромбічных мадыфікацыю. Ўяўляе сабой жоўтае цвёрдае крышталічнае рэчыва з шчыльнасцю 2,07 г / см ^3. Плавіцца пры 113 ° C. Шчыльнасць моноклинной серы складае 1,96 г / см ^3, тэмпература яе плаўлення роўная 119,3 ° C.

Пры плаўленні сера павялічваецца ў аб'ёме і становіцца жоўтай вадкасцю, якая буреет пры тэмпературы 160 ° C і ператвараецца ў глейкую цёмна-карычневую масу пры дасягненні каля 190 ° C. Пры тэмпературах, якія перавышаюць гэта значэнне, глейкасць серы памяншаецца. Пры каля 300 ° C яна зноў пераходзіць у вадкі цякучай стан. Гэта тлумачыцца тым, што ў працэсе награвання сера полимеризуется, з павышэннем тэмпературы павялічваючы даўжыню ланцужка. А пры дасягненні тэмпературнага значэння звыш 190 ° C назіраецца разбурэнне палімерных звёнаў.

Пры астуджэнні расплаву серы натуральным шляхам у цыліндрычных тыгля утвараецца так званая комовая сера - ромбічных крышталі буйных памераў, якія маюць скажоную форму ў выглядзе Актаэдр з часткова «зрэзанымі» гранямі або кутамі.

Калі расплаўленае рэчыва падвергнуць рэзкага астуджэнню (да прыкладу, пры дапамозе халоднай вады), то можна атрымаць пластычную серу, якая прадстаўляе сабой пругкую каучукоподобную масу карычняватага або цёмна-чырвонага колеру з шчыльнасцю 2,046 г / см ^3. Дадзеная мадыфікацыя, у адрозненне ад ромбічных і моноклинной, з'яўляецца няўстойлівай. Паступова (на працягу некалькіх гадзін) яна змяняе афарбоўку на жоўтую, становіцца далікатнай і ператвараецца ў ромбічных.

Пры замарожванні пароў серы (моцна нагрэтых) вадкім азотам утвараецца яе пурпурная мадыфікацыя, якая з'яўляецца ўстойлівай пры тэмпературах ніжэй мінус 80 ° C.

У водным асяроддзі сера практычна не раствараецца. Аднак характарызуецца добрай растваральнасцю ў арганічных растваральніках. Дрэнна праводзіць электрычнасць і цяпло.

Тэмпература кіпення серы роўная 444,6 ° C. Працэс кіпення суправаджаецца вылучэннем аранжавай-жоўтых пароў, якія складаюцца пераважна з малекул S _8, якія пры наступным награванні дысацыюе, у выніку чаго ўтвараюцца раўнаважкія формы S _6, S ₄ і S _2. Далей пры награванні адбываецца распад буйных малекул, і пры тэмпературы вышэй 900 градусаў пары складаюцца практычна толькі з малекул S _2, дысацыюе на атамы пры 1500 ° С.

Якімі хімічнымі ўласцівасцямі валодае сера?

Сера з'яўляецца тыповым неметалы. Хімічна актыўная. Акісляльна - аднаўленчыя ўласцівасці серы праяўляюцца ў адносінах да мноства элементаў. Пры награванні лёгка злучаецца практычна з усімі элементамі, што тлумачыць яе абавязковае прысутнасць у металічных рудах. Выключэнне складаюць Pt, Au, I _2, N ₂ і інэртныя газы. Ступені акіслення, якія праяўляе сера ў злучэннях, -2, 4, +6.

Ўласцівасці серы і кіслароду абумоўліваюць гарэнне яе на паветры. Вынікам такога ўзаемадзеяння з'яўляецца адукацыя сярністага (SO ₂₎ і сернага (SO ₃₎ ангідрыдаў, выкарыстоўвальных для атрымання сярністай і сернай кіслот.

Пры пакаёвай тэмпературы аднаўленчыя ўласцівасці серы выяўляюцца толькі ў дачыненні да фтору, у рэакцыі з якім утвараецца гексафторид серы :

• S + 3F ₂ = SF _6.

Пры награванні (у выглядзе расплаву) узаемадзейнічае з хлорам, фосфарам, крэмніем, вугляродам. У выніку рэакцый з вадародам акрамя сярністага вадароду ўтварае сульфаны, аб'яднаныя агульнай формулай H ₂ S _Х.

Акісляльныя ўласцівасці серы назіраюцца пры ўзаемадзеянні з металамі. У некаторых выпадках можна назіраць даволі бурныя рэакцыі. У выніку ўзаемадзеяння з металамі утвараюцца сульфід (сярністыя злучэння) і полісульфіду (многосернистые металы).

Пры доўгім награванні ўступае ў рэакцыі з канцэнтраванымі кіслотамі-акісляльнікамі, вокіслаў пры гэтым.

Далей разгледзім асноўныя ўласцівасці злучэнняў серы.

дыяксід серы

Аксід серы (IV), званы таксама дыяксідам серы і ангідрыдам сярністым, уяўляе сабой газ (бескаляровы) з рэзкім задушлівым пахам. Мае ўласцівасць звадкоўваюцца пад ціскам пры пакаёвай тэмпературы. SO ₂ з'яўляецца кіслотным аксідам. Характарызуецца добрай растваральнасцю ў вадзе. Пры гэтым утворыцца слабая, няўстойлівае сярністая кіслата, якая існуе толькі ў водным растворы. У выніку ўзаемадзеяння сярністага ангідрыду са шчолачамі утвараюцца сульфиты.

Адрозніваецца даволі высокай хімічнай актыўнасцю. Найбольш ярка выяўленымі з'яўляюцца аднаўленчыя хімічныя ўласцівасці аксіду серы (IV). Такія рэакцыі суправаджаюцца павышэннем ступені акіслення серы.

Акісляльныя хімічныя ўласцівасці аксіду серы праяўляюцца ў прысутнасці моцных аднаўляльнікаў (напрыклад, аксіду вугляроду).

Триоксид серы

Триоксид серы (ангідрыд серны) - вышэйшы аксід серы (VI). У звычайных умовах уяўляе сабой бескаляровую легколетучую вадкасць, якая характарызуецца задушлівым пахам. Мае ўласцівасць застываць пры тэмпературных значэннях ніжэй 16,9 градуса. Пры гэтым утворыцца сумесь розных крышталічных мадыфікацый цвёрдага триоксида серы. Высокія гіграскапічную ўласцівасці аксіду серы абумоўліваюць яго "дымление" ва ўмовах вільготнага паветра. У выніку ўтвараюцца кропелькі сернай кіслаты.

серавадарод

Серавадарод з'яўляецца бінарным хімічным злучэннем вадароду і серы. H ₂ S - гэта атрутны бескаляровы газ, характэрнымі асаблівасцямі якога з'яўляюцца саладкавы густ і пах пратухлых яек. Плавіцца пры тэмпературы мінус 86 ° С, кіпіць пры мінус 60 ° С. Няўстойлівы тэрмічнаму. Пры тэмпературных значэннях вышэй 400 ° С адбываецца раскладанне сярністага вадароду на S і H _2. Характарызуецца добрай растваральнасцю ў этаноле. У вадзе раствараецца дрэнна. У выніку растварэння ў вадзе утворыцца слабая серавадароднымі кіслата. Серавадарод з'яўляецца моцным адраджэнцам.

Вогненебяспечны. Пры яго гарэнні ў паветры можна назіраць сiняе полымя. У вялікіх канцэнтрацыях здольны ўступаць у рэакцыі з многімі металамі.

серная кіслата

Серная кіслата (H ₂ SO ₄₎ можа быць рознай канцэнтрацыі і чысціні. У бязводнай стане з'яўляецца бясколернай алеістай вадкасцю, якая не мае паху.

Значэнне тэмпературы, пры якім рэчыва плавіцца, складае 10 ° С. Тэмпература кіпення роўная 296 ° С. У вадзе раствараецца добра. Пры растварэнні сернай кіслаты утвараюцца гідраты, пры гэтым выдзяляецца вялікая колькасць цеплыні. Тэмпература кіпення ўсіх водных раствораў пры ціску 760 мм рт. арт. перавышае 100 ° С. Павышэнне пункту кіпення адбываецца з павелічэннем канцэнтрацыі кіслаты.

Кіслотныя ўласцівасці рэчывы выяўляюцца пры ўзаемадзеянні з асноўнымі аксідамі і асновамі. H ₂ SO ₄ з'яўляецца двухосновная кіслатой, за кошт чаго можа ўтвараць як сульфаты (сярэднія солі), так і гидросульфаты (кіслыя солі), большасць з якіх растваральныя ў вадзе.

Найбольш ярка ўласцівасці сернай кіслаты праяўляюцца ў акісляльна-аднаўленчых рэакцыях. Гэта тлумачыцца тым, што ў складзе H ₂ SO ₄ ў серы вышэйшая ступень акіслення (+ 6). У якасці прыкладу праявы акісляльных уласцівасцяў сернай кіслаты можна прывесці рэакцыю з меддзю:

• Cu + 2H ₂ SO ₄ = CuSO ₄ + 2H ₂ O + SO _2.

Сера: карысныя ўласцівасці

Сера з'яўляецца мікраэлементам, неабходным для жывых арганізмаў. З'яўляецца складовай часткай амінакіслот (метионина і цистеина), ферментаў і вітамінаў. Дадзены элемент прымае ўдзел у адукацыі троеснай структуры бялку. Колькасць хімічна звязанай серы, якая змяшчаецца ў вавёрках, складае па масе ад 0,8 да 2,4%. Змест элемента ў арганізме чалавека складае каля 2 грамаў на 1 кг вагі (гэта значыць прыкладна 0,2% складае сера).

Карысныя ўласцівасці мікраэлемента цяжка пераацаніць. Абараняючы пратаплазму крыві, сера з'яўляецца актыўным памочнікам арганізма ў барацьбе са шкоднымі бактэрыямі. Ад яе колькасці залежыць згусальнасць крыві, то ёсць элемент дапамагае падтрымліваць яе дастатковы ўзровень. Таксама сера гуляе не апошнюю ролю ў падтрыманні нармальных значэнняў канцэнтрацыі жоўці, якая выпрацоўваецца арганізмам.

Часта яе называюць «мінералам прыгажосці», паколькі яна проста неабходная для захавання здароўя скуры, пазногцяў і валасоў. Серцы ўласцівая здольнасць засцерагаць арганізм ад розных відаў негатыўнага ўздзеяння навакольнага асяроддзя. Гэта спрыяе запаволення працэсаў старэння. Сера ачышчае арганізм ад таксінаў і абараняе ад радыяцыі, што асабліва актуальна ў цяперашні час, улічваючы сучасную экалагічную абстаноўку.

Недастатковая колькасць мікраэлемента ў арганізме можа прывесці да дрэннага выводзінам дзындраў, зніжэння імунітэту і жыццёвага тонусу.

Сера - удзельніца бактэрыяльнага фотасінтэзу. Яна з'яўляецца складнікам бактериохлорофилла, а сярністы вадарод - крыніцай вадароду.

Сера: ўласцівасці і прымяненне ў прамысловасці

Найбольш шырока сера выкарыстоўваецца для вытворчасці сернай кіслаты. Таксама ўласцівасці дадзенага рэчыва дазваляюць ужываць яго для вулканізацыі каўчуку, у якасці фунгіцыду ў сельскай гаспадарцы і нават лекавага прэпарата (Калоідная сера). Акрамя таго, серу выкарыстоўваюць для вытворчасці запалак і піратэхнічных складаў, яна ўваходзіць у склад серобитумных кампазіцый для вырабу сероасфальта.