Урок 20 Бесплатно Сера

В этом уроке вы узнаете про «мать всех металлов» – серу, чем она вредна и чем полезна, как между собой связано Чёрное море и тухлые яйца, как правильно разбавлять электролит для аккумулятора и ещё много полезного и интересного.

Сера – химический элемент и простое вещество

Сера – химический элемент главной подгруппы VI группы периодической системы элементов.

Эту подгруппу ещё называют халькогены, название это произошло от двух греческих слов – «халькос», что в разных переводах значит «медь» или «руда», и «генос» – «рождаю».

Кислород и сера – это элементы, которые входят в состав многих руд металлов.

Русское слово «сера» восходит к старославянским корням, которые обозначали горючие вещества, смолы.

Латинское sulfur скорее всего произошло от индоевропейского swelp– «гореть».

Сера с древних времён использовалась жрецами храмов при проведении обрядов – она считалась произведением существ из мира духов.

Ещё в Древней Греции сера использовалась в военных действиях – она входила в состав знаменитого «греческого огня».

Алхимики считали серу отцом всех металлов – и теперь мы с вами знаем причину: большинство металлических руд представляют собой именно сульфиды.

На внешнем электронном слое серы шесть электронов, из них два – неспаренных, поэтому сера может принимать два электрона, проявляя степень окисления –2, выступая окислителем.

Но за счёт распаривания остальных четырех электронов на 3d-подуровень максимальная степень окисления серы в соединениях с более сильными окислителями (фтором, кислородом, хлором) +6.

Химически сера очень активна, но всё же встречается в природе в виде простого вещества (самородная сера).

Основной источник самородной серы – вулканический пепел и горные породы вулканического происхождения.

В большинстве случаев сера в природе встречается в виде соединений:

  • пирит (железный колчедан) FeS2
  • медный блеск CuS
  • цинковая обманка ZnS
  • гипс CaS04
  • киноварь HgS

 

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Много серы содержится в морской воде в виде английской соли MgS0– именно она придаёт морской воде горький привкус.

Сера образует три простых вещества (аллотропные модификации):

  • ромбическую
  • моноклинную
  • пластическую

 

Ромбическая сера

Наиболее устойчивая, хрупкое вещество желтого цвета.

Это именно та сера, которую мы все привыкли видеть: сера часто встречается в домашних аптечках (она используется как пищевая добавка, а также как наружное средство при лечении кожных заболеваний), а также сера используется в сельском хозяйстве для окуривания растений от паразитов и грибков.

 

Моноклинная сера

Менее устойчивая модификация, образуется при медленном охлаждении расплавленной серы.

 

Пластическая сера

Неустойчива, получить её можно, если расплавленную серу охладить резко (например, вылить в холодную воду).

 

Моноклинная и пластическая модификации с течением времени самопроизвольно переходят в ромбическую.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Аллотро́пия (от греческого аллос «другой» и тропос «поворот, свойство») — существование веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам — так называемых аллотропных модификаций или форм.

Явление аллотропии обусловлено различным составом молекул простого вещества (аллотропия состава), либо способом размещения атомов или молекул в кристаллической решётке (аллотропия формы)

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Химические свойства и применение серы

Сера – активный неметалл.

В химических реакциях она может быть как окислителем, так и восстановителем.

Окислителем сера выступает в реакциях с металлами, водородом и некоторыми неметаллами.

При комнатной температуре сера реагирует со всеми щелочными и щёлочно-земельными металлами, ртутью, медью, серебром, образуя сульфиды:

Эту реакцию используют в лабораториях для удаления разлитой ртути, пары которой очень токсичны.

Щели, в которые могла попасть разлитая ртуть, посыпают порошком серы.

 С серебром способна реагировать не только сера, но и сероводород в присутствии кислорода воздуха, образуя черный налет сульфида серебра:

Хотя с химической точки зрения в данной реакции окислителем является не сера, а кислород.

Человеческий пот содержит небольшое количество сероводорода (продукт разложения белков, в которых содержится сера).

Именно поэтому серебряные украшения со временем чернеют.

С большинством металлов и водородом сера реагирует при нагревании.

 

Сера является окислителем по отношению к углероду и фосфору, проявляя степень окисления –2, а восстановителем – по отношению ко фтору, кислороду, хлору, проявляя степень окисления +4 и +6.

Многие соединения серы с неметаллами токсичны.

 

Интересен фторид серы SF6 который называется элегаз – тяжелый газ без цвета и без запаха, почти не токсичен из-за большой химической устойчивости,

Интересен он тем, что его используют для демонстрации вытеснения более легких газов, а также влияния тяжелых газов на голосовые связки: эффект после вдыхания элегаза прямо противоположен эффекту от вдыхания гелия.

Сера находит широкое применение и в качестве простого вещества, и в виде соединений – в основном в виде серной кислоты.

 

Элементная сера применяется в производстве:

спичек

пороха

в медицине как наружное средство в составе мазей (об этом я уже говорил чуть ранее)

как средство для защиты растений – горящей серой окуривают посевы: токсичный оксид серы (IV) SOубивает грибки и паразитов

в производстве бетона, пищевых красителей, серной кислоты.

 

Серу используют в производстве резины – она образуется при реакции каучука с серой.

В процессе реакции длинные полимерные цепочки каучука соединяются между собой мостиками из атомов серы.

Этот процесс называется вулканизацией.

Кроме того, сера – жизненно важный химический элемент.

Она входит в состав белков – основных компонентов клеток растительных и животных организмов.

При недостатке серы в организме наблюдаются хрупкость и ломкость костей и выпадение волос.

Из пищевых продуктов серой богаты бобовые растения (горох, чечевица), овсяные хлопья, яйца – все продукты, содержащие много белка.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Сероводород

При взаимодействии с водородом сера образует летучее соединение — сероводород H2S.

Это газ без цвета, пахнет тухлыми яйцами.

Точнее говоря, это тухлые яйца пахнут сероводородом – потому что он образуется при разложении белков.

Немного растворим в воде – при комнатной температуре в одном объёме воды растворяется 2,5 объёма сероводорода.

 

Сероводород в больших количествах содержится в вулканических газах, воде многих минеральных источников, а также в водах мирового океана, в частности, его очень много в Чёрном море на глубинах более 150 м.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Чёрное море получило своё название из-за того, что во время шторма его воды имеют на самом деле чёрный цвет. 

Объясняется это явление большой концентрацией в воде сероводорода и сульфидов.

В лаборатории сероводород получают действием соляной кислоты на сульфид железа:

Сероводород во всех реакциях является активным восстановителем за счёт атома серы в низшей степени окисления (–2).

Он легко горит: на воздухе с образованием серы и воды:

В чистом кислороде сероводород преобразуется до оксида серы (IV) SO2.

При растворении в воде сероводород диссоциирует, поэтому такой раствор проявляет кислотные свойства.

 

В больших количествах сероводород ядовит – он разрушает гемоглобин.

Однако вода минеральных источников, содержащая сероводород, издавна применяется в медицине в виде сероводородных ванн для лечения ревматизма и кожных заболеваний.

Большинство природных минералов серы представляют собой именно сульфиды.

Они используются не только для выплавки металлов, но и для получения серы.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Серная кислота

Серная кислота  H2SO4 – важный ресурс для химической промышленности и её продукт.

Серную кислоту активно использовали ещё алхимики как «купоросное масло».

Купоросное – потому что сульфаты тяжелых металлов издавна называют купоросами.

А масло – потому что чистая серная кислота:

  • тяжелая (в 2 раза тяжелее воды) маслянистая жидкость
  • без запаха
  • не летучая
  • гигроскопичная (быстро поглощает пары воды из воздуха)

 

Она смешивается с водой в любых отношениях, причем при смешении выделяется большое количество тепла.

Например, если в концентрированную серную кислоту влить немного воды – выделяющегося тепла достаточно для её закипания, и вода может тут же разбрызгаться вместе с кислотой.

Поэтому при разбавлении серной кислоты никогда не льют воду в кислоту, а только кислоту в воду, небольшими порциями при постоянном перемешивании.

Вспомните об этом, если вам придется разбавить электролит для аккумулятора.

 

Серная кислота образуется при реакции оксида серы (VI) с водой.

 Серная кислота образуется при реакции оксида серы (VI) с водой

 Оксид серы (VI) SO3– бесцветная летучая жидкость, ниже 17 °С превращается в прозрачную хлопьевидную массу, кипит при 44 °С.

Это типичный кислотный оксид и проявляет все свойства кислотных оксидов – реагирует с основными и амфотерными оксидами, с основаниями, образуя сульфаты – соли серной кислоты.

 

Свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты различаются.

За счет того, что сера находится в максимальной степени окисления +6, серная кислота – окислитель.

Однако её окислительные свойства проявляются только в концентрированном виде.

Разбавленная серная кислота является сильной кислотой, хорошо растворяет большинство металлов с выделением водорода, реагирует с основными и амфотерными оксидами, основаниями с образованием сульфатов.

Концентрированная серная кислота является окислителем и растворяет гораздо больше металлов, чем разбавленная, но уже с выделением оксида серы (IV) SO2, серы S или сероводорода H2S (чем активнее металл, тем меньше степень окисления серы в продукте реакции).

Но также концентрированная серная кислота реагирует и с неметаллами – с серой, фосфором, углеродом – окисляя их до оксидов или кислот.

Концентрированная серная кислота гигроскопична – поглощает пары воды – поэтому её используют как осушитель.

Газы, которые не вступают с ней в реакцию, сушат пропусканием через склянки с концентрированной серной кислотой.

Этот способ подходит для осушения углекислого газа CO2, хлороводорода HCl, хлора Cl2, водорода H2.

А, например, аммиак NH3 с серной кислотой немедленно образует сульфат аммония:

Гигроскопичность серной кислоты проявляется в том, что она обугливает органические веществ.

Например, если её добавить к истолчённому сахару, смесь сразу же чернеет – кислота отнимает от сахара воду, оставляя углерод.

Это свойство серной кислоты объясняет то, что при попадании на кожу она вызывает сильные ожоги.

В лабораториях, где часто работают с концентрированной серной кислотой, под рукой всегда держат раствор питьевой соды – именно этим раствором и большим количеством воды и смывают кислоту с кожи.

 

Серная кислота относится к продуктам основного химического производства.

С ней вы наверняка сталкиваетесь почти каждый день – электролит в свинцово-кислотных аккумуляторах представляет собой 30 % серную кислоту.

Но кроме этого, она также используется при производстве удобрений, при обработке руд для получения редкоземельных металлов, в химическом производстве красителей, взрывчатых веществ, в легкой промышленности для обработки тканей, восстановления наполнителей фильтров для воды.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Заключительный тест

Пройти тест