Сера

Сера, или Сера (S), химический элемент VI группы периодической системы элементов, атомов вес 32,064; неметалл; желтая кристаллическая субстанция. Выступает в природе в самородном состоянии и в виде сульфидов тяжелых металлов ( пирита и др.).. Серу применяют преимущественно в химической промышленности для производства серной кислоты, синтетического волокна, сернистых красителей, дымного пороха, в резиновой промышленности, также в сельском хозяйстве, фармацевтике и т.д..

1. Распространение в природе

Сера - достаточно распространенный элемент, на нее приходится около 0,1% массы земной коры. В природе она встречается как в свободном состоянии - так называемая самородная сера, но значительно чаще сера встречается в связанном виде, т.е. в виде различных соединений. Важнейшие из них - железный колчедан, или пирит FeS _2, цинковая обманка ZnS, свинцовый блеск PbS, медный блеск Cu ₂ S, гипс CaSO ₄ ? 2H ₂ O, мирабилит Na ₂ SO ₄ ? 10H ₂ O подобное. В небольших количествах сера содержится в каменном угле и нефти, а также во всех растительных и животных организмах, поскольку она входит в состав белков.

1.1. Месторождения самородной серы

Сера самородная

Сера самородная

Месторождения самородной серы является в Украине (Роздольское и другие в Львовской области), в Туркмении (пустыня Каракумы), Поволжье (Куйбышевская область) и в других районах. В Украине месторождения самородной серы впервые открыто 1887 на Керчинской полуострове (Чекура-Кояцьке месторождение), его эксплуатацию начато 1928 (в 1930-х pp. годовая добыча 600 - 700 т), прекращено 1941 через почти полное исчерпание сырья. В 1950-х pp. было открыто Предкарпатский сероносным бассейн, самый богатый в Восточной Европе, один из богатейших в мире. В пределах Украины (он залегает также на территории Польши и Румынии бассейн простирается до 300 км в длину и 40 - 50 км в ширину. Залежи серы залегают в слоях миоцена на глубине от 20 - 30 до 300 - 500 м, большинство их можно добывать открытым способом. Существует около 20 месторождений серы: крупнейшие из них: Роздольское (на его базе с 1958 работает мощный горно-химический комбинат), Немировское, Вязивский (на его базе действует Яворивский горно-химический комбинат), Любенск, Сорокивське. Гуменецкая, Жидачевское, Подорожнянське, Товмацкого. Содержание серы в серной руде колеблется от 14 до 27%. На Раздольского комбинате применяется автоклавовий витоп серы, на Яворивском - подземный.

См.. также

• Предкарпатский сероносным бассейн

2. История

Элементарную природу серы установил Лавуазье в своих опытах по сжиганию.

3. Физические свойства

Кристаллы серы.

Кристаллы серы.

Сера - кристаллическое вещество желтого цвета. Она очень хрупкая и легко растирается в мельчайших порошок. Встречается в трех аллотропных формах: две кристаллические ( ромбическая и моноклинная, по способу соединения атомов в кристалле) и аморфная. Электрического тока и тепла почти не проводит. Плавится при 112,8 ? С, кипит при 444,6 ? С. Пары серы при быстром охлаждении переходят в твердое состояние в виде очень тонкого порошка (серной цвета), минуя жидкое состояние. В воде сера не растворяется и не смачивается водой, но в бензоле C ₆ H ₆ и особенно в сероуглероде CS ₂ растворяется хорошо.

4. Химические свойства

Сера относится к главной подгруппы шестой группы периодической системы Менделеева. Порядковый номер ее 16. Имея в наружном слое шесть электронов: (+ 16), 2,8,6 - атомы серы проявляют свойства окислителя и, присоединяя от атомов Других элементов два недостающие им электроны, превращаются в отрицательно двухвалентные ионы: S ⁰ + 2е = S ^{2 -.} Но сера - менее активный окислитель, чем кислород, поскольку его валентные электроны более удаленные от ядра атома и слабо с ним связанные, чем валентные электроны атомов кислорода. В отличие от кислорода сера может проявлять свойства и восстановителя: S ⁰ - 6e = S ^{6 +} или S ⁰ - 4e = S ^{4 +.} Восстановительные свойства серы проявляются при взаимодействии ее с сильным от нее окислителем, т.е. с веществами, атомы которых имеют большую силу к приобщению электронов.

Сера может непосредственно реагировать почти со всеми металлами (кроме благородных), но преимущественно при нагревании. Так, если смесь порошков серы и железа нагреть хоть в одном месте, чтобы началась реакция, то дальше вся смесь сама собой накалится (за счет теплоты реакции) и превратится в черную хрупкое вещество - моносульфид железа:

• Fe + S = FeS

Смесь порошков серы и цинка при поджог реагирует очень бурно, со вспышкой. В результате реакции образуется сульфид цинка:

• Zn + S = ZnS

С ртутью сера реагирует даже при обычной температуре. Так, при растирании ртути с порошком серы возникает черное вещество - сульфид ртути:

• Hg + S = HgS

При высокой температуре сера реагирует также с водородом с образованием сероводорода:

• H ₂ + S = H ₂ S

При взаимодействии с металлами и водородом сера играет роль окислителя, а сама восстанавливается до ионов S ^{2 -} Поэтому во всех сульфидах сера негативно двухвалентное. Сера сравнительно легко реагирует и с кислородом. Так, подожжено сера горит на воздухе с образованием диоксида серы SO ₂ (сульфитного ангидрида) и в очень незначительном количестве триоксида серы SO ₃ (сульфатного ангидрида).

• S + O ₂ = SO ₂
• 2S + 3O ₂ = 2SO ₃

При этом окислителем является кислород, а сера - восстановителем. В первой реакции атом серы теряет четыре, а во второй - шесть валентных электронов, вследствие чего сера в соединении SO ₂ положительно четырехвалентный, а в SO ₃ - положительно ШЕСТИВАЛЕНТНАЯ.

5. Получение и применение

Элементарную серу получают обычно из природного самородной серы. Для отделения серы от посторонних примесей ее выплавляют в автоклавах. Автоклавы - это железные цилиндры, в которые загружают руду и нагревают перегретого водяного паром до 150 ? С под давлением 6 атм .. Расплавленная сера стекает вниз, а пустая порода остается. Выплавленная из руды сера еще содержит определенное количество примесей.

Вполне чистую серу получают перегонкой в ​​специальных печах, соединенных с большими камерами. Пары серы в холодной камере сразу переходят в твердое состояние и оседают на стенках в виде очень тонкого порошка светло-желтого цвета. Когда камера нагревается до 120 ? С, то пары серы превращаются в жидкость. Расплавленную серу разливают в деревянные цилиндрические формы, где она и застывает. Такое серу называют черенков.

Сера широко применяется в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно в химической промышленности для производства серной кислоты H ₂ SO _4, сероуглерода CS _2, некоторых красителей и других химических продуктов. Значительные количества серы потребляет резиновая промышленность для вулканизации каучука, т.е. для превращения каучука в резину. Серу используют также в спичечном производстве, в пиротехнике, в производстве черного пороха и т.д.. В медицине сера идет для изготовления серной мази при лечении кожных болезней. В сельском хозяйстве сернистый цвет применяют для борьбы с вредителями хлопчатника и виноградной лозы.

См.. также

• Предкарпатский сероносным бассейн
• Розицькит
• Сера в углях
• Список минералов
• Добыча серы в кратере вулкана (Рус.)

Литература

• Глоссарий терминов по химии / / Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им .. Л.М.Литвиненка НАН Украины, Донецкий национальный университет - М.: "Вебер", 2008. - 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
• Горный энциклопедический словарь: в 3 т. / Под ред. В. С. Белецкого. - Донецк: Восточный издательский дом, 2001-2004. ISBN 966-7804-19-4
• Ф. А. Деркач "Химия" Л. 1968