какая бывает сера в химии

Какая бывает сера в химии

Основное и возбужденное состояние атома серы

Электроны s- и p-подуровня способны распариваться и переходить на d-подуровень. Как и всегда, количество валентных электронов отражает количество возможных связей у атома.

В разных электронных конфигурациях сера способна принимать валентности: II, IV и VI.

Природные соединения

В местах вулканической активности встречаются залежи самородной серы.

В промышленности серу получают из природного газа, который содержит газообразные соединения серы: H₂S, SO₂.

Серу можно получить разложением пирита

В лабораторных условиях серу можно получить слив растворы двух кислот: серной и сероводородной.

При нагревании сера бурно взаимодействует со многими металлами с образованием сульфидов.

При взаимодействии с концентрированными кислотами (при длительном нагревании) сера окисляется до сернистого газа или серной кислоты.

Сера вступает в реакции диспропорционирования с щелочами.

Сера вступает в реакции с солями. Например, в кипящем водном растворе сера может реагировать с сульфитами с образованием тиосульфатов.

Бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц. Огнеопасен. Используется в химической промышленности и в лечебных целях (сероводородные ванны).

Сероводород получают в результате реакции сульфида алюминия с водой, а также взаимодействия разбавленных кислот с сульфидами.

Сероводород плохо диссоциирует в воде, является слабой кислотой. Реагирует с основными оксидами, основаниями с образованием средних и кислых солей (зависит от соотношения основания и кислоты).

KOH + H₂S = KHS + H₂O (гидросульфид калия, избыток кислоты)

Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, способны вытеснить водород из кислоты.

Качественной реакцией на сероводород является реакция с солями свинца, при котором образуется сульфид свинца.

В промышленных условиях сернистый газ получают обжигом пирита.

В лаборатории SO₂ получают реакцией сильных кислот на сульфиты. В ходе подобных реакций образуется сернистая кислота, распадающаяся на сернистый газ и воду.

Сернистый газ получается также в ходе реакций малоактивных металлов с серной кислотой.

Химически сернистый газ очень активен. Его восстановительные свойства продемонстрированы в реакциях ниже.

В присутствии сильных восстановителей SO₂ способен проявлять окислительные свойства (понижать степень окисления).

Сернистая кислота

Слабая, нестойкая двухосновная кислота. Существует лишь в разбавленных растворах.

Диссоциирует в водном растворе ступенчато.

С сильными восстановителями сернистая кислота принимает роль окислителя.

Как и сернистый газ, сернистая кислота и ее соли обладают выраженными восстановительными свойствами.

Является высшим оксидом серы. Бесцветная летучая жидкость с удушающим запахом. Ядовит.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Какая бывает сера в химии

Чистая желтая сера

Сера — минерал из класса самородных элементов. Сера представляет собой пример хорошо выраженного энантиоморфного полиморфизма. В природе образует 2 полиморфные модификации: a-сера ромбическая и b-сера моноклинная. При атмосферном давлении и температуре 95,6°С a-сера переходит в b-серу. Сера жизненно необходима для роста растений и животных, она входит в состав живых организмов и продуктов их разложения, ее много, например, в яйцах, капусте, хрене, чесноке, горчице, луке, волосах, шерсти и т.д. Она присутствует также в углях и нефти.

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура и две сингонии серы

Самородная сера обычно представлена a-серой, которая кристаллизуется в ромбической сингонии, ромбо-дипирамидальный вид симметрии. Кристаллическая сера имеет две модификации; одну из них, ромбическую, получают из раствора серы в сероуглероде (CS₂) испарением растворителя при комнатной температуре. При этом образуются ромбовидные просвечивающие кристаллы светложелтого цвета, легко растворимые в CS₂. Эта модификация устойчива до 96° С, при более высокой температуре стабильна моноклинная форма. При естественном охлаждении расплавленной серы в цилиндрических тиглях вырастают крупные кристаллы ромбической модификации с искаженной формой (октаэдры, у которых частично «срезаны» углы или грани). Такой материал в промышленности называется комовая сера. Моноклинная модификация серы представляет собой длинные прозрачные темножелтые игольчатые кристаллы, также растворимые в CS₂. При охлаждении моноклинной серы ниже 96° С образуется более стабильная желтая ромбическая сера.

СВОЙСТВА

МОРФОЛОГИЯ

Образует усечённо-дипирамидальные, реже дипирамидальные, пинакоидальные или толстопризматические кристаллы, а также плотные скрытокристаллические, сливные, зернистые, реже тонковолокнистые агрегаты. Главные формы на кристаллах: дипирамиды (111) и (113), призмы (011) и (101), пинакоид (001). Также сростки и друзы кристаллов, скелетные кристаллы, псевдосталактиты, порошковатые и землистые массы, налёты и примазки. Для кристаллов характерны множественные параллельные срастания.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Сера образуется при вулканических извержениях, при выветривании сульфидов, при разложении гипсоносных осадочных толщ, а также в связи с деятельностью бактерий. Главные типы месторождений самородной серы — вулканогенные и экзогенные (хемогенно-осадочные). Экзогенные месторождения преобладают; они связаны с гипсо-ангидритами, которые под воздействием выделений углеводородов и сероводорода восстанавливаются и замещаются серно-кальцитовыми рудами. Такой инфильтрационно-метасоматический генезис имеют все крупнейшие месторождения. Самородная сера часто образуется (кроме крупных cкоплений) в результате окисления H₂S. Геохимические процессы её образования существенно активизируются микроорганизмами (сульфатредуцирующими и тионовыми бактериями). Сопутствующие минералы — кальцит, арагонит, гипс, ангидрит, целестин, иногда битумы. Среди вулканогенных месторождений самородной серы главное значение имеют гидротермально-метасоматические (например, в Японии), образованные сероносными кварцитами и опалитами, и вулканогенно-осадочные сероносные илы кратерных озёр. Образуется также при фумарольной деятельности. Образуясь в условиях земной поверхности, самородная сера является всё же не очень устойчивой и, постепенно окисляясь, даёт начало сульфатам, гл. образом гипсу.
Используется в производстве серной кислоты (около 50% добываемого количества). В 1890 г. Герман Фраш предложил плавить серу под землёй и извлекать на поверхность через скважины, и в настоящее время месторождения серы разрабатывают главным образом путём выплавки самородной серы из пластов под землёй непосредственно в местах её залегания. Сера также в больших количествах содержится в природном газе (в виде сероводорода и сернистого ангидрида), при добыче газа она откладывается на стенках труб, выводя их из строя, поэтому её улавливают из газа как можно быстрее после добычи.

ПРИМЕНЕНИЕ

Сера входит в состав спичечной головки

Примерно половина производимой серы используется в производстве серной кислоты. Серу применяют для вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная — лекарственный препарат. Также сера в составе серобитумных композиций применяется для получения сероасфальта, а в качестве заместителя портландцемента — для получения серобетона. Сера находит применение для производства пиротехнических составов, ранее использовалась в производстве пороха, применяется для производства спичек.

Источник

Сера (S)

Соединения серы:

В природе сера встречается, как в виде самородков, так и в виде разнообразных соединений: сульфидов (FeS₂; FeCuS₂) и сульфатов (BaSO₄), входящих в состав разнообразных минералов (пирит, медный колчедан, гипс, барит). Также сера в виде соединений присутствует в природных углеводородах: нефте, газе, угле.

Атом серы содержит 16 электронов, при этом у серы, как и у атома кислорода, на внешнем энергетическом уровне находится 6 валентных электронов (см. Электронная структура атомов).

В отличие от кислорода, атом серы способен образовывать не только 2 (H₂S) ковалентные связи, но и 4 (H₂SO₃) или 6 (H₂SO₄) (см. Ковалентная связь). Данное свойство объясняется наличием у атома серы свободного d-подуровня, на который могут переходить 1 или 2 электрона с s- или р-подуровня (см. Атомы 16(VIa) группы).

Сера, как простое вещество

Молекула S₂ имеет строение, аналогичное O₂.

Сера при высоких температурах может существовать в газообразном состоянии:

Химические свойства серы

Сера является типичным активным неметаллом.

В воде сера практически не растворяется (даже не смачивается водой), а в органических растворителях сера растворяется хорошо.

При взаимодействии с другими веществами сера может выступать, как в роли окислителя, так и в роли восстановителя, в зависимости от окислительно-восстановительных свойств веществ, с которыми сера вступает в реакцию:

Реакции, в которых сера является окислителем:

Реакции, в которых сера является восстановителем:

Взаимодействие серы со сложными веществами:

Аллотропные модификации серы

α-сера

Рис. Ромбическая α-сера.

β-сера

Рис. Моноклинная β-сера.

Пластическая сера

Рис. Пластическая сера.

Получение и применение серы

Способы получения серы:

Применение серы:

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

Источник

Сера. Общая характеристика, получение, химические свойства

Сера (S), Sulfur

При нормальных условиях атомы серы образуют циклические восьмиатомные молекулы с химической формулой S8.

Физические свойства серы

Сера образует более 30 твердых аллотропов, больше, чем любой другой элемент.

Сера содержит 23 известных изотопа, четыре из которых являются стабильными:

Природные минералы серы:

— колчеданы (FeS₂ – железный колчедан (пирит), FeCuS₂ – медный колчедан (халькопирит))

— сульфиды (ZnS – цинковая обманка, PbS – свинцовый блеск, CuS – медный блеск (халькозин)).

Сера является десятым наиболее распространенным элементом по массе во Вселенной и пятым наиболее распространенным на Земле.

Хотя иногда серу можно найти в чистом природном виде, на Земле она обычно встречается в виде сульфидных и сульфатных минералов.

Сера в изобилии в естественной форме была известна в древние времена, и ее упоминали в древней Индии, древней Греции, Китае и Египте. В Библии сера упоминается как «горящий камень».

Сегодня почти вся элементарная сера производится как побочный продукт удаления серосодержащих загрязнений из природного газа и нефти.

Элементная сера используется в спичках, инсектицидах и фунгицидах.

Какой у серы запах?

Многие соединения серы имеют душистый аромат, а запах органических газов, специфический неприятный запах у скунса, грейпфрута и чеснока происходят из-за сероорганических соединений.

Сера в Космосе

32S создается внутри массивных звезд на глубине, где температура превышает 2,5 × 109 К, в результате слияния одного ядра кремния с одним ядром гелия.

Отличительные цвета вулканической спутника Юпитера Ио приписываются различным формам расплавленной, твердой и газообразной серы.

Сера на Земле

Элементарная сера может быть найдена около горячих источников и вулканических областей во многих частях мира, особенно вдоль Тихоокеанского Огненного Кольца; такие вулканические отложения в настоящее время добываются в Индонезии, Чили и Японии.

Самородная сера синтезируется анаэробными бактериями, действующими на сульфатные минералы, такие как гипс в соляных куполах.

Сера и Геология

Самородная сера может быть получена только в результате геологических процессов.

Обычные природные соединения серы включают

Сера и ее соединения

Некоторые из основных классов серосодержащих органических соединений включают следующие:

Сероорганические соединения ответственны за некоторые неприятные запахи разлагающегося органического вещества.

Не все органические соединения серы неприятно пахнут при всех концентрациях:

Серная горчица (иприт), сильнодействующий реагент, использовалась в Первой мировой войне в качестве средства для выведения из строя.

Сера и Римская мифология

В наиболее распространенном типе промышленного «отверждения» и упрочнения натурального каучука элементарная сера нагревается с каучуком до такой степени, что химические реакции образуют дисульфидные мостики между изопреновыми звеньями полимера.

Из-за высокой температуры и серы процесс был назван вулканизацией в честь римского бога кузницы Вулкана.

Сера и древние времена

Будучи в изобилии доступным в естественном виде, сера была известна в древние времена и упоминается в Торе (Бытие).

Согласно папирусу Эберса, серная мазь использовалась в древнем Египте для лечения зернистых век.

Он упоминает ее использование для фумигации, медицины и отбеливания ткани.

К 3-му веку китайцы обнаружили, что сера может быть извлечена из пирита.

Военный трактат династии Сун в 1044 году нашей эры описывает различные формулы для китайского черного порошка, который представляет собой смесь нитрата калия (KNO3), древесный уголь и серу. Этот состав до сих пор остается компонентом черного пороха.

В 1777 году Антуан Лавуазье помог убедить научное сообщество, что сера является элементом, а не соединением.

Сера вступает в реакцию непосредственно с метаном с образованием дисульфида углерода, который используется для производства целлофана и вискозы.

Сера и Растения

Сера все чаще используется в качестве компонента удобрений.

Со временем почвенные бактерии могут превращать его в растворимые производные, которые затем могут использоваться растениями.

Это важное питательное вещество для роста растений, формирования корневых клубеньков бобовых, а также иммунитета и защитных систем.

Поскольку атмосферные поступления серы продолжают уменьшаться, дефицит ввода / вывода серы, вероятно, увеличится, если не использовать серные удобрения.

Важно! Газообразный сероводород и гидросульфидный анион чрезвычайно токсичны для млекопитающих из-за их ингибирования кислородоносности гемоглобина и некоторых цитохромов способом, аналогичным цианиду и азиду.

Сера и Лекарства

Сероорганические соединения используются в фармацевтике, красителях и агрохимикатах.

Большинство β-лактамных антибиотиков, включая пенициллины, цефалоспорины и монолактамы, содержат серу.

Сульфат магния, известный как соль Эпсома в гидратированной кристаллической форме, может использоваться в качестве слабительного средства, добавки для ванн, эксфолианта, добавки магния для растений или (в обезвоженном виде) в качестве осушителя.

Сера и Пестициды

Элементарная сера является одним из старейших фунгицидов и пестицидов.

Она обладает хорошей эффективностью против широкого спектра мучнистой росы, а также от черных пятен.

Сера и Вино

Небольшие количества добавляемого газообразного диоксида серы (или эквивалентное добавление метабисульфита калия) к ферментированному вину с образованием следов серной кислоты (образующейся при взаимодействии SO2 с водой) и ее сульфитных солей в смеси, называют «самым мощным инструментом в виноделии».

Без этой стадии консервирования обычно требуется непременное охлаждение продукта перед употреблением.

Сера и Кожа

Сера (в частности, октасерная кислота, S8) используется в фармацевтических препаратах для кожи для лечения прыщей и других состояний.

Общие побочные эффекты включают раздражение кожи в месте нанесения, в виде сухости, жжения, зуда и шелушения.

Это седьмой или восьмой самый распространенный элемент в организме человека по массе, примерно равный по содержанию калию и немного превышающий натрий и хлор.

Человеческое тело весом 70 кг (150 фунтов) содержит около 140 г серы.

Сера и Белки

У растений и животных аминокислоты цистеин и метионин содержат большую часть серы, и этот элемент присутствует во всех полипептидах, белках и ферментах, которые содержат эти аминокислоты.

Дисульфидные связи (связи S-S) между остатками цистеина в пептидных цепях очень важны для сборки и структуры белка.

Например, высокая прочность перьев и волос частично обусловлена высоким содержанием связей S-S с цистеином и серой.

Высокое содержание дисульфидных связей в волосах и перьях способствует их неперевариваемости и характерному неприятному запаху при сгорании.

Во внутриклеточной химии сера действует как носитель восстановления водорода и его электронов для клеточного восстановления окисления.

Тиоредоксины, класс малых белков, необходимых для всей известной жизни, используют соседние пары восстановленных цистеинов для работы в качестве общих белков-восстановителей с аналогичным эффектом.

У бактерий важные ферменты нитрогеназы содержат кластер Fe-Mo-S и являются катализатором, который выполняет важную функцию азотфиксации, превращая атмосферный азот в аммиак, который может использоваться микроорганизмами и растениями для производства белков, ДНК, РНК, алкалоидов. и других органических соединений азота, необходимых для жизни.

Сера и Биогеохимия

Цикл серы был первым из обнаруженных биогеохимических циклов.

Виноградский назвал эту форму метаболизма неорганическим окислением (окисление неорганических соединений).

Примитивные бактерии, которые живут вокруг глубоководных вулканических жерл, окисляют сероводород в этом пути с кислородом;
Гигантский трубчатый червь является примером большого организма, который использует сероводород (через бактерии) в качестве пищи для окисления.

Кто дышит серой?

Так называемые сульфатредуцирующие бактерии, например, «дышат сульфатом» вместо кислорода.

Сульфатредуцирующие бактерии используют серу в качестве акцептора электронов и восстанавливают различные окисленные соединения серы обратно в сульфид, часто в сероводород.

Сероводород, производимый этими бактериями, ответственен за некоторые запахи кишечных газов (газы) и продукты разложения.

Сера поглощается корнями растений из почвы в виде сульфата и транспортируется в виде фосфатного эфира.

SO₄ 2- → SO₃ 2- → H₂S → цистеин → метионин

Сера в Химии

Сера горит синим пламенем с образованием диоксида серы, который имеет удушающий и раздражающий запах.

Сера реагирует почти со всеми другими элементами, за исключением благородных газов.

Растворимые сульфатные соли плохо абсорбируются и оказывают слабительное действие.

Когда сера горит в воздухе, она производит диоксид серы (SO2)

В воде этот газ производит серную кислоту и сульфиты; сульфиты являются антиоксидантами, которые подавляют рост аэробных бактерий и полезную пищевую добавку в небольших количествах.

Триоксид серы (получаемый в результате катализа из диоксида серы) и серная кислота одинаково сильно кислотны и вызывают коррозию в присутствии воды.

Серная кислота является сильным дегидратирующим агентом, который может удалять имеющиеся молекулы воды и компоненты воды из сахара и органических тканей.

После этой познавательной информации необходимо изучить химические свойства серы, а также ее получение, поэтому я составила таблицу для использования в подготовке к ОГЭ и ЕГЭ по химии.

Таблица: химические свойства серы

1) Получение

Из водных растворов:

2) В промышленности

4) H₂S (газ) → S↓ + H₂ (t > 400 C);

5) SO₂ +C → CO₂ + S↓ (t).

2) SO₂ + C → CO₂ + S↓ (t).

1) CaSO₄ + 4C → 4CO↑ + CaS (t);

2) Химические свойства

Окислительные и
восстановительные свойства

1) С металлами:

3S + 2Al → Al₂S₃ (t);

S + 2Na → Na₂S (расплав);

S + Me → MeS + Q (Me = металлы, кроме Au, Pt, Ir).

2) С неметаллами:

S (тв.) + H₂ → H₂S (150 – 350 C);

2S + C → CS₂ (800-900 C);

3S + 2P → P₂S₃ (расплав);

5S + 2P → P₂S₅ (без доступа воздуха).

3) С щелочами:

3S + 6NaOH → 2NaS + Na₂SO₃ + 3H₂O;

3S + 3Ca(OH)₂ → 2CaS + CaSO₄ + 3H₂O (кипячение);

2S + 4NaOH + 3O₂ → 2Na₂SO₄ + 2H₂O (расплав, t).

4) С кислотами:

S + 2HI → H₂S + I_2.

5) C солями:

3S + 2KClO₃ → 3SO₂↑ + 2KCl (t);

S + 2KMnO₄ → K₂SO₄ + 2MnO₂ (в слабощелочной среде);

Источник