Сера как химический элемент таблицы менделеева

Содержание серы в различных соединениях

Чистая сера – слишком дорогой продукт для использования в качестве удобрения в больших количествах. Но в районах расположения месторождений серы с недостаточным процентом элемента для использования в промышленности серные породы служат удобрением.

В основном для устранения серной недостаточности используются серосодержащие удобрения:

1. Простой суперфосфат (20 % P₂O₅, 13 % S). С ним на поля поступает преобладающее количество серы. В связи с тем, что потребность в фосфоре и сере приблизительно одинакова, при внесении данного удобрения удовлетворяется и потребность в сере.
2. Сульфат аммония (21 % N, 24 % S) – второе место по снабжению почвы серой.
3. Сернокислый калий (48 % K₂O, 17,6 % S) и калимагнезия (28 % K₂O, 18,3 % S) – калийные, бесхлорные удобрения. Применяются в ограниченном количестве и поэтому играют небольшую роль в обеспечении почв серой.
4. Гипс (18,6 % S) хорошо доступен растениям. Представляет собой быстродействующую нейтральную сернокислую соль кальция.
5. Фосфогипс (22 % S) – отходы химических заводов, выпускающих двойной суперфосфат. Подобен гипсу по составу, но включает в себя примеси фосфора и других элементов. Служит серосодержащим удобрением местного значения. Его недостаток – влажность 30–35 %.
6. Сульфат магния содержит 28–30 % серы. Данное удобрение используется в закрытом грунте.
7. Полисульфид аммония – темная, красно-бурая, до черного цвета жидкость. Содержит около 20 % азота и 40 % серы.
8. Тиосульфат аммония – жидкость красноватого цвета, содержит 12 % азота и 26 % серы.
9. Навоз – содержит серу в количестве до 1 кг SO₃ в 1 т или от 0,6 до 0,15 %.

Кроме указанных удобрений, сера входит в состав сульфатной нитрофоски и некоторых микроэлементов, а также поступает в почву с навозом и пестицидами.

Содержание в природе

В природе сера встречается и в свободном состоянии, и в различных соединениях.

Широко распространены соединения серы с различными металлами. Многие из них считаются ценными рудами (свинцовый блеск, цинковая обманка, медный блеск) и являются источниками получения цветных металлов.

Сера принадлежит к широко распространенным в природе элементам. Встречается в горных породах, минералах, углях, нефти, почвах, присутствует и содержится во всех живых организмах. В геологических отложениях насчитывается около 40 минералов группы сульфидов и столько же минералов группы сульфатов.

В глубоких горизонтах почвы сера представлена в форме пирита, марказита; в сульфатах – в сочетаниях со щелочными и щелочноземельными металлами.

Содержание серы в различных типах почв

Главным источником серы в почвах служат почвообразующие породы. Среднее содержание серы в почве составляет 0,04 %, реже это значение достигает 0,2–0,3 %. В верхних горизонтах серы содержится больше, поскольку она входит в состав перегнойных кислот.

Сульфофиксация

До 80–90 % серы в почве присутствует в органических формах, а 10–20 % – в минеральных. Как правило, это сульфаты калия, натрия, кальция и магния.

Аллотропия

Сера – хрупкое кристаллическое вещество желтоватого цвета. При нагревании плавится, превращаясь в жидкость жёлтого цвета. При увеличении температуры до 200°С становится вязкой тёмно-коричневой массой, напоминающей смолу.

Сера образует аллотропные модификации, которые отличаются физическими свойствами. Краткое описание модификаций приведено в таблице.

Сера это какое вещество простое или сложное (сера строение атома нахождение в природе)

Физические свойства данной модификации: лимонного цвета, полупрозрачны, температура плавления 112,8 ⁰С, октаэдры со срезанными углами.

2. Опишите, как происходит превращение одних модификаций серы в другие. При кристаллизации из расплава сначала получается моноклинная сера, она потом переходит в ромбическую. Если вылить горячую серу в холодную воду, она застывает в виде резины – пластическая сера.

4. Напишите синквейн на тему «Сера». 1) Сера. 2) Жёлтая, нерастворимая. 3) Моноклинная, ромбическая, пластическая. 4) Основа спичек, бумаги, пороха. 5) Серная кислота.

5. Вычислите, какой объём воздуха потребуется для сжигания 250 м3 сероводорода. Какой объём оксида серы (IV) при этом образуется?

Сера – формула в химии (9 класс)

Типичный неметалл – сера – относится к группе халькогенов и находится в VI группе периодической таблицы Менделеева. Сера – один из жизненно важных элементов, входящих в состав живых организмов.

Роль в растении

Основные функции серы

Сера активно участвует в окислительно-восстановительных процессах, активировании энзимов, белковом обмене. Она способствует фиксации азота из атмосферы путем усиления образования клубеньков у бобовых.

Формы и соединения серы в тканях растений

Сера является составной частью белков и содержится в важнейших аминокислотах – цистине и метионине. Встречается данный элемент и в других органических соединениях – в аллил-горчичном масле из горчичных семян, в чесночном масле. Сера входит также в состав гликозидов, витамина В, биотина, некоторых антибиотиков (пенициллина).

Важнейшее соединение, содержащее серу и участвующее в окислительно-восстановительных реакциях – глутатион. В его состав сера входит в виде производного цистина – цистеина. Цистин содержит серу в виде дисульфидной группы, цистеин – в виде сульфгидрильной.

В растущих органах растений с преобладанием синтетических процессов сера обнаруживается в восстановленной форме. По мере старения, когда процессы гидролиза начинают преобладать над процессами синтеза, в растении возрастает количество окисленной формы соединений серы.

Сера поглощается растениями из почвы только в виде аниона серной кислоты (в окисленной форме). Однако во всех выше указанных соединениях она содержится в восстановленной форме (восстановителями сульфатов в растениях выступают углеводы). И именно в таком виде элемент участвует в окислительно-восстановительных процессах, связанных с дыханием.

С органическими веществами сера связана дисульфидной (-S-S-) или сульфгидрильной (-SH) группами. Эти группы выполняют важные функции в процессе окислительно-восстановительных реакций. В частности, сульфгидрильная группа при окислении теряет водород и превращается в дисульфидную группу.

Биологическая роль и функции серы в организме

Для чего нужна сера организму? S играет важную роль в формировании, развитии и поддержании жизнедеятельности многих органов и систем живых организмов, а также представителей растительного мира.

Особенно важна сера для синтеза коллагена – фибриллярного белка, являющегося одной из основ соединительной ткани организма, и соответственно, сухожилий, хрящей, костей, дермы, кровеносных сосудов, мягких тканей, глаз и даже нервных волокон, а также прочих составляющих тело человека и животных. Таким образом обеспечивается эластичность и прочность этих компонентов. Количество коллагена в организме составляет от 25 до 45% всех белков.

Участвует в синтезе кератина – еще одно семейство фибриллярных белков, которые за счет достаточно высокой механической прочности входя в состав эпителиальных клеток, кожного покрова, ногтей, волос, а у животных клювы, рога, копыта, перья, панцири, паутина и т.д. передают им свою крепость. Кератин в симбиозе с коллагеном и эластином придают коже упругость.

Участвует в синтезе меланина – группа высокомолекулярных пигментов, придающих цвет коже, глаз, волос. Помимо функции окраса, меланины обладают свойство поглощать ультрафиолетовые лучи, тем самым защищая организм от солнечного лучевого облучения. Замечен и антиоксидантный эффект меланинов.

Количество серы в организме взрослого среднестатистического человека колеблется в пределах 1,6-2,5 г на 1 кг массы тела (0,16-0,25%). Основная масса макроэлемента присутствует в крови, кожном покрове, суставах, волосах и ногтях.

Сера выполняет и множество других полезных функций, среди которых:

• Участие в синтезе инсулина – гормона, вырабатываемого поджелудочной железой и участвующих во многих обменных процессах, прежде всего, утилизации глюкозы, синтезе белков и жиров;
• Участие в синтезе гемоглобина, который помимо окрашивания крови в красный цвет обладает транспортной функцией в газообмене и переносе кровью питательных веществ ко всем органам и системам;
• Входит в состав различных аминокислот – метионина, цистеина;
• Входит в состав некоторых витаминов – витамина В1 (тиамина), витамина В7 (биотина), липоевой кислоты (синоним витамина N);
• Обладает мощным антиоксидантным действием – тормозит преждевременное окисление полезных веществ в организме, тем самым предотвращает их разложение до того, как произойдет превращение и оказание полезного действия этих веществ на организм;
• Участвует в функционировании и поддержании нормальной работы головного мозга и других элементов нервной системы;
• Обладает антигистаминным, т.е. противоаллергическим действием;
• Очень важен для формирования и роста костей, суставов, ногтей, волос, собственно, как мы уже и говорили;
• Очищает лимфатическую и кровеносную системы от токсинов и других вредных веществ;
• Подавляет выработку в организме медиаторов воспаления, за счет чего помогает ему лучше справляться с воспалительными заболеваниями различных органов;
• Участвует в репродуктивной функции;
• Тормозит старение организма.

Применение серы в других сферах человеческой жизни

• В медицинской практике – для лечения заболеваний кожи и опорно-двигательного аппарата, в качестве слабительного;
• В промышленности – для изготовления серной кислоты, вулканизации каучука, изготовления серных ламп;
• В быту – применяется для изготовления спичек, бумаги, а также обеззараживания помещений (фунгицид) и растений от вредителей;
• В строительстве – для изготовления серобетона;
• Военное дело – для изготовления взрывчатых веществ;
• Для изготовления минеральных удобрений.

Сера в чистом виде – пожароопасное вещество, которое приводило не одно десятилетие к большим пожарам по всему миру, особенно на производственных предприятиях и складах по ее хранению.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Самородная сера

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.

Презентация на тему: » Химический элемент СЕРА. Оглавление 1. Характеристика 2. Историческая справка 3. Распространение серы в природе 4. Физические свойства 5. Химические свойства.» — Транскрипт:

1

Химический элемент СЕРА

2

Оглавление 1. Характеристика 2. Историческая справка 3. Распространение серы в природе 4. Физические свойства 5. Химические свойства 6. Способы получения серы 7. Сорта серы 8. Применение серы

3

Характеристика Знак в таблице — S Атомный номер — 16 Атомная масса — 32,065 Плотность, кг/м³ Температура плавления, — °С113 Температура кипения, — °С444 Теплоемкость, к Дж/(кг·°С) — 0,733 Электроотрицательность — 2,5 Химический элемент — VI группы

4

Историческая справка S : упоминается в Библии, поэмах Гомера. входила в состав «священных» курений считалось, что её запах отгоняет злых духов. давно стала необходимым компонентом зажигательных смесей для военных целей, например «греческого огня» использовалась в пиротехнических целях в Китае (8 в.). Использовалась в лечении кожных заболеваний.

5

Распространение серы в природе Сера находится : В воде морей и океанов В воде морей и океанов В гумусе почв, углях, нефти. В гумусе почв, углях, нефти. В гипсе,глинах и сланцах В гипсе,глинах и сланцах В продуктах извержения вулканов В продуктах извержения вулканов

6

Физические свойства Твердое кристаллическое вещество. Твердое кристаллическое вещество. При плавлении Сера превращается в подвижную желтую жидкость, которая выше 160 °С буреет. При плавлении Сера превращается в подвижную желтую жидкость, которая выше 160 °С буреет. Сера — плохой проводник тепла и электричества. В воде она практически нерастворима. Сера — плохой проводник тепла и электричества. В воде она практически нерастворима. Хорошо растворяется в безводном аммиаке, сероуглероде. Хорошо растворяется в безводном аммиаке, сероуглероде.

7

Химические свойства Сера проявляет степени окисления -2, +4, +6. Сера проявляет степени окисления -2, +4, +6. Не соединяется с N2, I2, Au, Pt и инертными газами. Не соединяется с N2, I2, Au, Pt и инертными газами. При нагревании Сера взаимодействует с металлами, образуя соответствующие сернистые соединения (сульфиды). При нагревании Сера взаимодействует с металлами, образуя соответствующие сернистые соединения (сульфиды).

8

Как получить серу? Элементарную Серу получают из самородной серы. Источник сернистого водорода для производства Серы — коксовые, природные газы, газы крекинга нефти. Элементарную Серу получают из самородной серы. Источник сернистого водорода для производства Серы — коксовые, природные газы, газы крекинга нефти. Na2HAsS2O2 + H2S = Na2HAsS3O + Н2О Na2HAsS2O2 + H2S = Na2HAsS3O + Н2О После продувки воздуха NaHAsS3O + ½O2 = Na2HAsS2O2 + S NaHAsS3O + ½O2 = Na2HAsS2O2 + S

9

Сорта серы Сорта серы Коллоидная Газовая комовая Природная комовая Рафинированная Черенковая

10

Бумажная промышленность Сельское хозяйство Резиновая промышленность Производство красителей Получения черного пороха Производство спичек Медицина Применение серы

11

Группа разработчиков марцинкевич Станислав маслов Кирилл

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:

• окислителем сера является в реакциях с простыми веществами-восстановителями, имеющими меньшую электроотрицательность, чем сера — это водород, металлы, некоторые неметаллы:

  S+2e- → S-2

• восстановителем сера является в реакциях с кислородом, галогенами, кислотами-окислителями

  S-2e- → S+2
  S-4e- → S+4
  S-6e- → S+6

Реакции, в которых сера является окислителем:

• с металлами сера реагирует при нагревании с образованием сульфидов:

  Fe+S = Fe+2S-2
  2Na+S = Na2+1S-2

• с водородом:

  S+H2 = H2+1S-2;
  

• с фосфором:

  3S+2P = P2+3S3-2

• с углеродом:

  C+2S = C+4S2-2

Реакции, в которых сера является восстановителем:

• с кислородом:

  S + O2 = S+4O2-2

• с хлором:

  S + Cl2 = S+2Cl2-1

• с фтором:

  S + 3F2 = S+6F6-1

Взаимодействие серы со сложными веществами:

• реагирует, как восстановитель с кислотами-окислителями при нагревании:

  S + 2H2S+6O4 = 3S+4O2↑ + 2H2O
  S + 2HN+5O3 = H2S+6O4 + 2N+3O↑
  S + 6HN+5O3 = H2S+6O4 + 6N+4O2↑ + 2H2O
  

• в реакциях диспропорционирования с растворами щелочей при нагревании сера выступает и окислителем, и восстановителем:

  3S + 6NaOH = 2Na2S-2 + Na2S+4O3 + 3H2O
  

Добыча серы

Сера добывается одним из нескольких возможных способов, выбор которого зависит от условий залегания вещества. Основными являются всего два – открытый и подземный.

Открытый способ добычи серы является наиболее популярным. Весь процессы добычи вещества данным способом начинается со снятия значительного количества породы экскаваторами, после чего происходит дробление самой руды. Полученные рудные глыбы транспортируются на фабрику для дальнейшего обогащения, после чего отравляются на предприятие, где происходит плавка серы и получения вещества из концентратов.

Кроме этого, также иногда применяется метод Фраша, который заключается в выплавке серы еще под землей. Данный способ целесообразно использоваться в местах глубокого залегания вещества. После расплавки под землей, происходит выкачивание вещества наружу. Для этого формируются скважины, являющиеся основным инструментом для выкачки расплавленного вещества. Метод основан на легкости плавления элемента и небольшой его плотности.

Существует также метод разделения на центрифугах. Однако, он отличается своим одним большим недостатком, основанным на том, что сера, полученная с помощью такого метода, имеет много примесей и требует дополнительной очистки. В результате, метод считается достаточно затратным.

Кроме указанных методов добыча серы в отдельных случаях может также производиться:

• скважинным методом;
• пароводяным методом;
• фильтрационным методом;
• термическим методом;
• экстракционным методом.

Стоит отметить, что вне зависимости от метода, используемого во время извлечения вещества из земных недр, необходимо особое внимание уделять технике безопасности. Это связано с присутствием вместе с залежами серы сероводорода, который является ядовитым для человека и способен воспламеняться

Сера — суточная потребность

Суточная потребность в S до конца не изучена, поэтому диетологи рекомендуют усредненную дозировку, безопасную для различных группы населения. Такой дозой является от 500 до 1300 мг, что зависит главным образом от веса человека – 500 мг при 15-30 кг массы тела и 1300-1500 мг при 120 кг.

В методических рекомендациях Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека №2.3.1.1915-04 от 02.07.2004 г суточная норма серы также не указана.

Суточная доза серы повышается при высоких физических нагрузках на организм – при занятии спортом, поднятии тяжестей и других высоко энергозатратных действиях.

Терапевтическими дозами серы являются от 3,5 до 3 мг в сутки. Замечена эффективность дополнительного приема макроэлемента при артритах, артрозах, амилоидозе, сенной лихорадке.

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — III период, III ряд, VI группа, в новой версии таблицы – 16 группа, 3 период.

• Атомный номер – 16
• Атомная масса – 32,059 а. е. м.
• Электронная конфигурация – 3s2 3p4
• Температура плавления (°С) – 112,85 (386 K)
• Температура кипения (°С) – 444,67 (717,824 К).
• CAS: 7704-34-9.

Физико-химические свойства. Чистая сера – желтые прозрачные и полупрозрачные кристаллы, которые без особого труда легко измельчить в состояние порошка. При наличии примесей может иметь оранжевый, желто-коричневый, бурый и даже черный цвета. Обычно в ней присутствуют добавки глины, сульфатов, карбонатов, битумов и прочих веществ. Блеск маслянистый, жирный.

В природе представлена 2мя формами – α-сера и β-сера. Альфа характеризуется ромбическим видом кристаллов и стойкую структуру при температуре до 96 °С. При воздействии более высоких температур альфа-сера перерождается в бета-серу, которая уже имеет моноклинные кристаллы и становится устойчивой к более высоким температурам. Плотность минерала — 2,05 -2,08 г/см3.

В воде сульфур за счет гидрофобных свойств не тонет, хотя этот минерал и тяжелее H₂O. Однако при добавлении немного спирта или ацетона опускается на дно. Кстати, из-за того, что сульфур находится в составе многих солей и кислот, они также плохо растворяются водой. Сера хорошо растворима в керосине, скипидаре, сероуглероде и канадском бальзаме.

При нагревании S постепенно плавится, преобразовываясь в желтую подвижную жидкость, и при дальнейшем увеличении температуры нагревания до 160 °С желтый цвет сменяется оранжевым, после темно-красным, далее, при 190 °С немного загустевает и через время, при 300 °С снова становится подвижным.

Природные минералы серы

Сера является шестнадцатым по химической распространённости элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.
Важнейшие природные соединения серы: FeS₂ — железный колчедан или пирит, ZnS — цинковая обманка или сфалерит (вюрцит), PbS — свинцовый блеск или галенит, HgS — киноварь, Sb₂S₃ — антимонит. Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах и сланцах. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды. Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

Другие заметки по химии

Месторождения серы

Сера добывается в местах локализации серной руды – месторождениях. По некоторым данным, мировые запасы серы составляют порядка 1,4 миллиардов тонн. На сегодняшний день месторождения серы найдены во многих уголках Земли – в Туркмении, в США, Поволжье, вблизи левых берегов Волги, которые пролегают от Самары и т.д. Иногда полоса породы может распространяться на несколько километров.

Большими серными запасами славятся Техас и Луизиана. Отличающиеся своей красотой серные кристаллы также располагаются в Романье и Сицилии (Италия). Родиной моноклинной серы считается остров Вулькано. Также залежами шестнадцатого элемента периодической системы Менделеева славится Россия, в частности Урал.

Серные руды классифицируются в соответствии с количеством содержащейся в них серы. Так, среди них различают богатые руды (от 25% серы) и бедные (около 12% вещества). Серные месторождения, в свою очередь, распределяются по следующим типам:

1. Стратиформные месторождения (60%). Данный тип месторождений связан с сульфатно-карбонатными толщами. Рудные тела располагаются непосредственно в сульфатных породах. Они могут достигать в размере сотен метров и иметь мощность в несколько десятков метров;
2. Солянокупольные месторождения (35%). Для данного типа характерны серные залежи серого цвета;
3. Вулканогенные (5%). К этому типу относятся месторождения, образованные вулканами молодой и современной структуры. Форма рудного элемента, залегающего в них, пластообразная или линзовидная. Такие месторождения могут содержать порядка 40% серы. Они характерны для Тихоокеанского вулканического пояса.

Характеристика серы

Сера – вещество с переменной степенью окисления. На внешней электронной орбитали серы находятся шесть валентных электронов, для заполнения не хватает ещё двух, поэтому в соединениях с металлами и водородом она проявляет валентность -2.

При взаимодействии с кислородом и галогенами, т. е. с элементами с большей электроотрицательностью, сера может проявлять положительную валентность, например, +4 и +6.

Физические свойства

Как простое вещество, сера образует несколько аллотропных модификаций:

1. Ромбическая – то, что мы привыкли называть обычной серой. Она устойчива при обычных условиях, встречается чаще всего недалеко от действующих или потухших вулканов.
2. Пластическая – представляет собой замкнутые или открытые цепочки соединяющейся между собой серы, получаемые обычно при её сжигании. Имеет самую большую молекулярную массу среди всех разновидностей серы.
3. Моноклинная (S8) – соединение серы, которое в молекулярном виде представляет собой восьмиугольник с атомами серы в вершинах. Выглядит как множество цилиндров, похожих на иглы. При комнатной температуре быстро превращается в ромбическую.

Приблизительная молярная масса одной молекулы моноклинной серы – 256 г/моль. В России сера, в основном, бывает только двух товарных видов: гранулированная и комовая.

Сера – легкоплавкое вещество, температура плавления около 120 градусов. Нерастворима в воде и не намокает про соприкосновении с ней.

Не обладает электролитическими свойствами и теплопроводностью. Плотность серы 2,070 г/см³.

Химические свойства

В соединениях с водородом образует серную (химическая формула H2SO4) со степенью окисления серы +6 и сернистую (H2SO3) со степенью окисления +4 кислоты, которые дают соответственно сульфаты и сульфиты.

В нормальных условиях реагируют с активными металлами и ртутью, образуя сульфиды:

Hg + S = HgS

Na + S = Na2S

Также образует сульфиды при нагревании с большинством неактивных металлов, кроме платины и золота:

Fe + S (t) = Fe2S3

Проявляет восстановительные свойства в реакции с кислородом при нагревании, образуя кислотный оксид:

S + O2 = SO2

В реакциях с водородом образует сернистый газ, летучее бесцветное вещество с неприятным запахом тухлых яиц:

H2 + S = H2S

СВОЙСТВА

Самородная сера

Самородная сера жёлтого цвета, при наличии примесей – жёлто-коричневая, оранжевая, бурая до чёрной; содержит включения битумов, карбонатов, сульфатов, глины. Кристаллы чистой серы прозрачны или полупрозрачны, сплошные массы просвечивают в краях. Блеск смолистый до жирного. Твердость 1-2, спайности нет, излом раковистый. Плотность 2,05 -2,08 г/см3, хрупкая. Легко растворима в канадском бальзаме, в скипидаре и керосине. В HCl и H₂SO₄ нерастворима. HNO₃ и царская водка окисляют серу, превращая её в H₂SO₄. Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов.
Наиболее стабильны циклические молекулы S₈, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S₄, S₆) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую). Формулу серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами.
Плавление серы сопровождается заметным увеличением объёма (примерно 15 %). Расплавленная сера представляет собой жёлтую легкоподвижную жидкость, которая выше 160 °C превращается в очень вязкую тёмно-коричневую массу. Наибольшую вязкость расплав серы приобретает при температуре 190 °C; дальнейшее повышение температуры сопровождается уменьшением вязкости и выше 300 °C расплавленная сера снова становится подвижной. Это связано с тем, что при нагревании серы она постепенно полимеризуется, увеличивая длину цепочки с повышением температуры. При нагревании серы свыше 190 °C полимерные звенья начинают рушиться.
Сера может служить простейшим примером электрета. При трении сера приобретает сильный отрицательный заряд.

Физические и химические свойства

Сера (Sulfur), S – элемент главной подгруппы VI группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 16, атомная масса – 3,07.

Сера при обычных условиях – хрупкие кристаллы желтого цвета.

• Плотность – 2,07 г/см3,
• Температура плавления – +112,8 °С,
• Температура кипения – +444,6 °С.

Сера нерастворима в воде, однако хорошо растворяется в сероуглероде и бензоле. При испарении данных жидкостей можно получить ромбическую серу, кристаллы которой имеют форму октаэдров со срезанными углами или ребрами.

Встречается также моноклинная модификация серы с температурой плавления + 119,3 °С и плотностью 1,96 г/см3. Она устойчива только при температуре выше +96 °С. При более низкой температуре превращается в ромбическую серу.

Различия в свойствах кристаллических модификаций вызваны неодинаковой структурой кристаллов.

Где и как добывают Серу

Такой химический элемент как сера может быть найден в природе либо в относительно чистом виде, либо в виде соединений. До 19 века для получения серы использовался так называемый «Сицилийский процесс». Его суть заключается в том, что серную руду, добытую на глубине, помещали на постамент с отверстием внизу и закидывали ее камнями. Камни нагревали до момента пока сера не начинала плавиться и стекать в отверстие. Плавиться серная руда начинала при температуре около 115°C. Этот процесс был не самым эффективным. Часть серы в ходе процесса сгорала, да и сера получалась не самая чистая. Процесс улучшался четыре раза пока не разработали новый метод.

На смену «Сицилийскому методу» пришел «метод Фраша», который действовал до конца XX века. Он заключается в том, что в месторождении серы сверлятся три скважины. В одну из крайних скважин подаются пары воды с большой температурой. Это делается для того, чтобы сера расплавилась и начала перетекать в среднюю скважину. В другую боковую скважину подается нагретый воздух под огромным давлением. Это действие заставляет расплавленую серу подниматься в центральной скважине на поверхность. Там дело остается за малым – собрать серу. Такой метод позволяет получать довольно чистую серу. Чистота добытой серы обычно составляла от 99.7% до 99.8%, что впринципе достаточно. Этим методом некоторые страны получали даже миллионы тонн очищеной серы в год.

На сегодняшний день серу отделяют при добыче нефти, природного газа и связанных с ними ископаемых ресурсов. При добыче этих полезных ресурсов сероводород выделяется как побочный продукт. Его собирают и с помощью гидродесульфурации очищают до элементарной серы. Этот процесс носит название «Процесс Клауса». Ежегодно таким способом добывается 69 млн. тонн серы. Лидерами по производству серы является Китай, США, Канада и Россия.

Читайте: Кремний как химический элемент таблицы Менделеева

История открытия

Сера (англ. Sulfur, фр. Soufre, нем. Schwefel) в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с древнейших времён. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, ещё 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 её в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, лёгкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов (например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что её считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд. Пресвитер Теофил (XII в.) описывает способ окислительного обжига сульфидной медной руды, известный, вероятно, ещё 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 трёх 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 её из пиритов; последний был распространён в древней Руси. Впервые в литературе он описан у Агриколы. Таким образом, точно происхождение серы не установлено, но, как сказано выше, этот элемент использовался до Рождества Христова, а значит знаком людям с давних времён.

Источники серы

В каких продуктах S содержится больше всего?

Растительные и животные источники (мг на 100 г): мак (640, молоко сухое нежирное (339), индейка (250), соя (244), говядина (230), лосось (225), творог (222), брынза (221), щука (210), морской окунь (210), кета (205), треска (203), сардина (200), нут (198), горбуша (190), горошек зеленый (190), фундук (190), курятина (185), миндаль (178), яйцо куриное (175), чечевица (163), фасоль (160), грецкий орех (100), толокно (95), мука пшечничная высшего сорта (70), лук репчатый (65), грибы белые свежие (47), капуста (37), картофель (35), изюм (30), лук зеленый (24), тыква (18), крыжовник (18), малина (16), салат (16), баклажаны (15), клубника (12).

Химические источники (S): «Сера активная» (таблетки), MSM комплекс в составе БАДов.

Синтез в организме: не синтезируется.

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.