Интересные факты о сере. Периодическая система элементов менделеева

Сера (S) - неметалл, относящийся к группе халькогенов. Строение атома серы легко определить, обратившись к периодической таблице Менделеева.

Строение

Сера в периодической таблице находится под 16 номером в третьем периоде, VI группе. Относительная атомная масса элемента - 32.

Рис. 1. Положение в периодической таблице.

Природная сера имеет несколько изотопов:

32 S;
33 S;
34 S;
36 S.

Кроме этого, искусственно получено 20 радиоактивных изотопов.

Сера - элемент р-семейства. Атом серы включает ядро с положительным зарядом +16 (16 протонов, 16 нейронов) и 16 электронов, расположенных на трёх электронных оболочках. На внешнем энергетическом уровне находится 6 электронов, которые определяют валентность элемента. До завершения внешнего р-уровня не хватает двух электронов, что определяет степень окисления серы как -2.

Атом серы может переходить в возбуждённое состояние за счёт вакантных 3d-орбиталей (всего пять d-орбиталей). Поэтому атом может проявлять степень окисления +4 и +6.

Рис. 2. Строение атома.

Отрицательную степень окисления сера проявляет в составе солей - Al 2 S 3 , SiS 2 , Na 2 S. Четвёртая степень окисления проявляется в реакциях с галогенами (SCl 4 , SBr 4 , SF 4) и при взаимодействии с кислородом (SO 2). Наивысшая степень окисления (+6) проявляется с наиболее электроотрицательными элементами - H 2 SO 4 , SF 6 , SO 3 .

Электронное строение атома серы - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 или +16 S) 2) 8) 6 .

Физические свойства

Сера - кристаллическое соединение, которое при нагревании приобретает пластичную форму. Цвет неметалла варьирует от ярко-жёлтого до коричневого. Модификации серы зависят от количества атомов серы в молекуле.

Рис. 3. Сера.

Сера - слабый проводник тепла и электрического тока. Не взаимодействует с водой, но хорошо растворяется в органических растворителях - феноле, бензоле, аммиаке, сероуглероде.

В природе сера встречается в виде самородков и в составе руд, минералов, горных пород. Сера находится в сульфидах, сульфатах, каменном угле, нефти, газе. Серу накапливают бактерии, перерабатывающие сероводород.

Химические свойства

Сера - активный элемент, реагирующий при нагревании практически со всеми элементами, кроме инертных газов и N 2 , I 2 , Au, Pt. Сера не взаимодействует с соляной кислотой. Основные реакции серы с элементами описаны в таблице.

*Взаимодействие*	*Продукты реакции*	*Пример*
С металлами	Сульфиды
С кислородом при 280°С	Оксид серы	S + O 2 → SO 2 ; 2S + 3O 2 → 2SO 3
С водородом при нагревании	Сероводород	H 2 + S → H 2 S
С фосфором при нагревании в отсутствии воздуха	Сульфид фосфора	2P + 3S → P 2 S 3
	Фторид серы	S + 3F 2 → SF 6
С углеродом	Сероуглерод
С кислотами		S + 2HNO 3 → 2NO + H 2 SO 4
Со щёлочью	Сульфиды и сульфиты	3S + 6KOH → K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

Сера входит в состав белков. Большое количество серы накапливается в волосах.

Что мы узнали?

Сера - кристаллический неметалл жёлтого цвета. Схема строения атома - +16 S) 2) 8) 6 . Проявляет три степени окисления: -2, +4, +6. Известно 24 изотопа серы. Это активный элемент, вступающий в реакцию с металлами и неметаллами. Образует соли - сульфиты и сульфиды, а также серную кислоту. Сера нерастворима в воде и соляной кислоте. Входит в состав живых организмов. В природе находится в свободном и связанном виде.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 72.

Сера в таблице в таблице Д. И. МинделеевСера (Sulphur - обозн."S" в таблице
Менделеева) -
высокоэлектроотрицательный
элемент, проявляет
неметаллические свойства. В
водородных и кислородных
соединениях находится в составе
различных ионов, образует многие
кислоты и соли. Большинство
серосодержащих солей
малорастворимы в воде

Природные минералы серы

Сера является шестнадцатым по химической
распространенности элементом в земной коре.
Встречается в свободном (самородном) состоянии
и связанном виде.
Важнейшие природное соединение серы FeS2 -
железный колчедан,PbS - свинцовый блеск, HgS -
киноварь. Сера - шестой элемент по содержанию
в природных водах, встречается в основном в виде
сульфат-иона и обуславливает «постоянную»
жесткость пресной воды. Жизненно важный
элемент для высших организмов, составная часть
многих белков, концентрируется в волосах.

Получение серы

Серу получают главным образом выплавкой
самородной серы непосредственно в местах её
залегания под землей. Серные руды добывают разными
способами - в зависимости от условий залегания.
Залежам серы почти всегда сопутствуют скопления
ядовитых газов - соединений серы. К тому же нельзя
забывать о возможности ее самовозгорания.
При добыче руды открытым способом экскаваторы
снимают пласты пород, под которыми залегает руда.
Взрывами рудный пласт дробят, после чего глыбы руды
отправляют на завод, где из концентрата извлекают серу.
В 1890 г. Герман Фраш, предложил плавить серу под
землей и через скважины, подобные нефтяным,
выкачивать ее на поверхность. Сравнительно невысокая
(меньше 120°C) температура плавления серы
подтверждала реальность идеи Фраша. В 1890 г.
начались испытания, приведшие к успеху.

Физически свойства

Сера существенно отличается от кислорода
способностью образовывать устойчивые
гомоцепи. Кристаллическая сера - хрупкое
вещество желтого цвета. Формулу
пластической серы чаще всего записывают
просто S, так как она имеет атомарную
структуру, а не молекулярную. В воде сера
нерастворима, некоторые её модификации
растворяются в органических растворителях,
например сероуглероде.

Химические свойства

При комнатной температуре сера реагирует со
фтором, хлором и концентрированными кислотамиокислителями (HNO3, H2SO4), проявляя восстановительные
свойства:
S + 3F2 = SF6
S + Cl2 = SCl2
S + 6HNO3(конц.) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
S + 2H2SO4(конц.) = 3SO2 + 2H2O
На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид -
бесцветный газ с резким запахом:S + O2 = SO2
При взаимодействии с металлами образует сульфиды.
При нагревании сера реагирует с углеродом,
кремнием, фосфором, водородом.
Сера при нагревании растворяется в щелочах.

Сера в отраслях промышленности

Серу применяют для производства серной
кислоты, вулканизации каучука, как
фунгицид в сельском хозяйстве и как
коллоидная сера - лекарственный
препарат. Также сера в составе
серобитумных композиций применяется
для получения сероасфальта. Также сера
применяется для производства бумаги,
краски, удобрений, бензина и.тд…

Сера занимает почетное 16 место в таблице Менделеева , обозначается "S" - sulfur , что в переводе с латинского означает "жир, горючее вещество". Известно данное вещество еще с древнейших времен.

Представляем интересные факты о сере.

Оно имеет жуткий запах и обладает удушающим действием на человека. Жрецы использовали ее для проведения разных обрядов и священных курений, а военные добавляли в состав различных горючих смесей.

Функции в организме

Ни один процесс в организме не может обойтись без серы. Она является одним из главных составляющих всех существующих белков. Функции, которые возлагаются на работу серы в человеческом организме огромны. Начиная от стабильной работы нервных клеток, уравновешивания сахара в крови и общего повышения иммунитета, заканчивая ранозаживляющими и противовоспалительными действиями.

Заболевания. Сера применяется обязательно при болезнях:

чесотка
аллергия
артрит и остео артроз
экзема

"Чудо"-сера входит в состав лекарств и используется в чистом виде для лечения.

Питание

Кому-то покажется странным, а кто-то об этом давным давно знает, однако сера содержится в массе продуктов, которые мы используем ежедневно, даже на подозревая об этом. К этому числу относятся: все бобовые, злаки и крупы, а также хлебобулочные изделия (!); лук, чеснок и капуста; яблоки, виноград и крыжовник; молочные продукты; рыба.

Неудивительно, что до сегодняшнего дня зафиксированных случаев с дефицитом серы, ничтожно мало. Ведь что-то из перечисленного мы в любом случае употребляем в рацион питания.

Вот еще интересные факты о сере. Чего-то мы точно не знаем.

например, когда мы режем лук и "плачем" - должны сказать "спасибо" именно сере, которая впитывается в почву, где он растет.
в провинции Индонезии существует вулкан, полностью заполненный серой, который носит название Кава Иджен. Она оседает на трубах, после чего рабочие сбивают ее арматурой и несут на взвешивание. Там таким образом они зарабатывают себе на жизнь.

гигиенические "продукты" на основе серы созданы специально для чистки проблемной кожи от угрей и сыпи.
ушная сера , которую нас приучили удалять еще с детства ватными тампонами, "отравляет" нашу жизнь с благородными намерениями. В ней содержатся особые ферменты лизозимы; именно они "не пускают" в наш организм все инородно - бактериальное.

Как видим, сера присутствует в человеческой жизни и его организме непосредственно постоянно. Дефицит, как и избыток, всегда плохо. Следите за своим образом жизни и тогда, такой макроэлемент, как "сульфур ", т е сера будет идти вам на пользу, как внешне, так и внутренне.

Ну конечно и наш стандартный способ получения огня основан на той же сере.

Сера - одно из немногих веществ, которыми уже несколько тысяч лет назад оперировали первые «химики». Она стала служить человечеству задолго до того, как заняла в таблице Менделеева клетку под № 16.

Об одном из самых древних (хотя и гипотетических!) применений серы рассказывают многие старинные книги. Как источник тепла при термообработке грешников серу живописуют и Новый и Ветхий заветы. И если книги такого рода не дают достаточных оснований для археологических раскопок в поисках остатков райских кущ или геенны огненной, то их свидетельство о том, что древние были знакомы с серой и некоторыми ее свойствами, можно принять на веру.

Самородная сера

Одна из причин этой известности - распространенность самородной серы в странах, древнейших цивилизаций. Месторождения этого желтого горючего вещества разрабатывались греками и римлянами, особенно в Сицилии, которая вплоть до конца прошлого века славилась в основном серой.

С древнейших времен серу использовали для религиозно-мистических целей, ее зажигали при различных церемониях и ритуалах. Но так же давно элемент № 16 приобрел и вполне мирские назначения: серой чернили оружие, ее употребляли при изготовлении косметических и лекарственных мазей, ее жгли для отбелки тканей и для борьбы с насекомыми. Добыча серы значительно увеличилась после того, как был изобретен черный порох. Ведь сера (вместе с углем и селитрой) - непременный его компонент.

И сейчас пороховое производство потребляет часть добываемой серы, правда весьма незначительную. В наше время сера - один из важнейших видов сырья для многих химических производств . И в этом причина непрерывного роста мирового производства серы .

Большие скопления самородной серы встречаются не так уж часто. Чаще она присутствует в некоторых рудах. Руда самородной серы - это порода с вкраплениями серы.

Когда образовались эти вкрапления - одновременно с сопутствующими породами или позже? От ответа на этот вопрос зависит направление поисковых и разведочных работ. Но, несмотря на тысячелетия общения с серой, человечество до сих пор не имеет однозначного ответа. Существует несколько теорий, авторы которых придерживаются противоположных взглядов.

Теория сингенеза (т. е. одновременного образования серы и вмещающих пород) предполагает, что образование самородной серы происходило в мелководных бассейнах. Особые бактерии восстанавливали сульфаты, растворенные в воде, до сероводорода, который поднимался вверх, попадал в окислительную зону и здесь химическим путем или при участии других бактерий окислялся до элементной серы. Сера осаждалась на дно, и впоследствии содержащий серу ил образовал руду.

ИЗ ДРЕВНИХ И СРЕДНЕВЕКОВЫХ КНИГ.

«Сера применяется для очищения жилищ, так как многие держатся мнения, что запах и горение серы могут предохранить от всяких чародейств и прогнать всякую нечистую силу».

Плиний Старший.

«Естественная история». I в. н.э.

«Если травы чахлы, бедны соками, а ветви и листва деревьев имеют окраску тусклую, грязную, темноватую вместо блестящего зеленого цвета, это признак, что подпочва изобилует минералами, в которых господствует сера».

«Если руда очень богата серой, ее зажигают на широком железном листе с множеством отверстий, через которые сера вытекает в горшки, наполненные доверху водой».

«Сера входит также в состав ужасного изобретения - порошка, который может метать далеко вперед куски железа, бронзы или камня - орудие войны нового типа».

Агрикола.

«О царстве минералов». XVI в.

КАК ИСПЫТЫВАЛИ СЕРУ в XIV ВЕКЕ. «Если ты хочешь испытать серу, хороша она или нет, то возьми кусок серы в руку и поднеси к уху. Если сера трещит так, что ты слышишь ее треск, значит она хороша; если же сера молчит и не трещит, то она нехороша...»

Этот своеобразный метод определения качества материала на слух (применительно к сере) может быть использован и сейчас. Экспериментально подтвердилось, что «трещит» только сера, содержащая не больше одного процента примесей. Иногда дело не ограничивается только треском - кусок серы раскалывается на части.

УДУШАЮЩИЙ СЕРНЫЙ ГАЗ. Как известно, выдающийся естествоиспытатель древности Плиний Старший погиб в 79 г. н.э. при извержение вулкана. Его племянник в письме историку Тациту писал: «... Вдруг раздались раскаты грома, и от горного пламени покатились вниз черные серные пары. Все разбежались. Плиний поднялся и, опираясь на двух рабов, думал тоже уйти; но смертоносный пар окружил его со всех сторон, его колени подогнулись, он снова упал и задохся».

«Черные серные пары», погубившие Плиния, состояли, конечно, не только из парообразной серы. В состав вулканических газов входят и сероводород, и двуокись серы. Эти газы обладают не только резким запахом, но и большой токсичностью. Особенно опасен сероводород. В чистом виде он убивает человека почти мгновенно. Опасность велика даже при незначительном (порядка 0,01%) содержании сероводорода в воздухе. Сероводород тем более опасен, что он может накапливаться в организме. Он соединяется с железом , входящим в состав гемоглобина, что может привести к тяжелейшему кислородному голоданию и смерти. Сернистый газ (двуокись серы) менее токсичен, однако выпуск его в атмосферу приводил к тому, что вокруг металлургических заводов гибла вся растительность. Поэтому на всех предприятиях, производящих или использующих эти газы, вопросам техники безопасности уделяется особое внимание.

СЕРНИСТЫЙ ГАЗ И СОЛОМЕННАЯ ШЛЯПКА. Соединяясь с водой, сернистый газ образует слабую сернистую кислоту H 2 SO 3 , существующую только в растворах. В присутствии влаги сернистый газ обесцвечивает многие красители. Это свойство используется для отбелки шерсти, шелка, соломы. Но такие соединения, как правило, не обладают большой стойкостью, и белые соломенные шляпки со временем приобретают первоначальную грязно-желтую окраску.

HE АСБЕСТ, ХОТЯ И ПОХОЖ. Сернистый ангидрид SO 3 в обычных условиях представляет собой бесцветную очень летучую жидкость, кипящую при 44,8°С. Твердеет он при - 16,8°С и становится очень похожим на обыкновенный лед. Но есть и другая - полимерная модификация твердого серного ангидрида (формулу его в этом случае следовало бы писать (SO 3) n . Внешне она очень похожа на асбест, ее волокнистую структуру подтверждают рентгенограммы. Строго определенной точки плавления эта модификация не имеет, что свидетельствует о ее неоднородности.

ГИПС и АЛЕБАСТР. Гипс CaSO 4 -2H 2 O - один из самых распространенных минералов. Но распространенные в медицинской практике «гипсовые шипы» делаются не из природного гипса, а из алебастра. Алебастр отличается от гипса только количеством кристаллизационной воды в молекуле, его формула 2CaSO 4 -H 2 O. При «варке» алебастра (процесс идет при 160-170°С в течение 1,5-2 часов) гипс теряет три четверти кристаллизационной воды, и материал приобретает вяжущие свойства. Алебастр жадно захватывает воду, при этом происходит быстрая беспорядочная кристаллизация. Разрастись кристаллики не успевают, но сплетаются друг с другом; масса, образованная ими, в мельчайших подробностях воспроизводит форму, в которой происходит твердение. Химизм происходящего в это время процесса обратен происходящему при варке: алебастр превращается в гипс. Поэтому отливка - гипсовая, маска - гипсовая, повязка - тоже гипсовая, а делаются они из алебастра.

ГЛАУБЕРОВА СОЛЬ. Соль Na 2 SO 4 *10H 2 O, открытая крупнейшим немецким химиком XVII в. Иоганном Рудольфом Глаубером и названная в его честь, до сих пор широко применяется в медицине, стеклоделии, кристаллографических исследованиях. Глаубер так описывал ее: «Эта соль, если она хорошо приготовлена, имеет вид льда; она образует длинные, совершенно прозрачные кристаллы, которые растапливаются на языке, как лед. У нее вкус обыкновенной соли, без всякой едкости. Брошенная на пылающие угли, она не растрескивается с шумом, как обыкновенная кухонная соль, и не воспламеняется со взрывом, как селитра. Она без запаха и выносит любую степень жара. Ее можно применять с выгодой в медицине как снаружи, так и внутрь. Она заживляет свежие раны, не раздражая их. Это превосходное внутреннее лекарство: будучи растворена в воде и дана больному, она очищает кишки».

Минерал глауберовой соли называется мирабилитом (от латинского «mimbilis» - удивительный). Название происходит от имени, которое дал Глаубер открытой им соли; он назвал ее чудесной. Крупнейшее в мире разработки этого вещества находятся в нашей стране, чрезвычайно богата глауберовой солью вода знаменитого залива (теперь озера) Кара-Богаз-Гол.

СУЛЬФИТЫ, СУЛЬФАТЫ, ТИОСУЛЬФАТЫ... Если вы фотолюбитель, вам необходим фиксаж, т. е. натриевая соль серноватистой (тиосерной) кислоты H 2 S 2 O 3 . Тиосульфат натрия Na2S2O3 (он же гипосульфит) служил поглотителем хлора в первых противогазах. Если вы порезались во время бритья, кровь можно остановить кристаллом алюмокалиевых квасцов KAl(SO 4) 2 -12H 2 O. Если вы хотите побелить потолки, покрыть медью какой-либо предмет или уничтожить вредителей в саду - вам не обойтись без темносиних кристаллов медного купороса CuSO 4 *5H 2 O. Если врачи порекомендовали вам очистить желудок, воспользуйтесь горькой солью MgSO4. (Она же придает горький вкус морской воде.)

Широко используются также железный купорос FeSO 4 *7H2O, хромовые квасцы K 2 SO 4 Cr 2 (SO 4) 3 *2H 2 O и многие другие соли серной, сернистой и тиосерной кислот.

КИНОВАРЬ. Если в лаборатории разлили (возникла опасность отравления ртутными парами!), ее первым делом собирают, а те места, из которых серебристые капли не извлекаются, засыпают порошкообразной серой. Ртуть и сера вступают в реакцию даже в твердом состоянии - при простом соприкосновении. Образуется кирпично-красная киноварь - сульфид ртути - химически крайне инертное и безвредное вещество. Выделить ртуть из киновари несложно. Многие другие металлы, в частности железо, вытесняют ртуть из киновари.

СЕРОБАКТЕРИИ. В природе постепенно происходит круговорот серы, подобный круговороту азота или углерода . Растения потребляют серу - ведь ее атомы входят в состав белка. Растения берут серу из растворимых сульфатов, а гнилостные бактерии превращают серу белков в сероводород (отсюда - отвратительный запах гниения). Но есть так называемые серобактерии, которым вообще не нужна органическая пища. Они питаются сероводородом, и в их организмах в результате реакции между H 2 S, CO 2 и O 2 образуются углеводы и элементная сера. Серобактерии нередко оказываются переполнены крупинками серы - почти всю их массу составляет сера с очень небольшой «добавкой» органических веществ.

СЕРА - ФАРМАЦЕВТАМ. Все сульфамидные препараты - сульфидин, сульфазол, норсульфазол, сульгин, сульфадимезин, стрептоцид и другие подавляют активность многочисленных микробов. И все эти лекарства - органические соединения серы. После появления антибиотиков роль сульфамидных препаратов несколько уменьшилась. Впрочем, и многие антибиотики можно рассматривать как органические производные серы. В частности, она обязательно входит в состав пенициллина.

Мелкодисперсная элементная сера - основа мазей, применяемых при лечении грибковых заболеваний кожи.

ЧТО МОЖНО ПОСТРОИТЬ ИЗ СЕРЫ. В 70-х годах в некоторых странах мира производство серы превысило потребности в ней. Поэтому сере стали искать новые применения, прежде всего в таких материалоемких областях, как строительство. В результате этих поисков появились серный пенопласт - как теплоизоляционный материал, бетонные смеси, в которых серой частично или полностью заменен портландцемент, покрытия для автострад, содержащие элементную серу.

ЧЕРНАЯ СЕРА. Соединение необычного состава S 4 N 4 получено американскими химиками в конце 70-х годов. Это вещество получалось при взаимодействии безводного аммиака с одним из хлоридов серы. Соединение - чрезвычайно нестойкое, разлагается со взрывом, и хранят его либо при очень высоком давлении, либо под слоем бензола. В этих оранжево-красных кристаллах обнаружили черные прожилки, которые, как оказалось, состоят из элементной серы. Черная сера из тетранитрида оказалась новой аллотропной модификацией давно известного простого вещества.

НЕМЕТАЛЛ - МЕТАЛЛ. В 1980 г. журнал «Письма в ЖЭТФ» опубликовал сообщение о том, что сера при высоком давлении может переходить в металлическое и даже сверхпроводящее состояние.

Положение в периодической системе: сера находится в 3 периоде, VI группе, главной (А) подгруппе.

Атомный номер серы 16, следовательно, заряд атома серы равен + 16, число электронов 16. Три электронных уровня (равно периоду), на внешнем уровне 6 электронов (равно номеру группы для главных подгрупп).

Схема расположения электронов по уровням:
16 S)))
2 8 6

Ядро атома серы 32 S содержит 16 протонов (равно заряду ядра) и 16 нейтронов (атомная масса минус число протонов: 32 – 16 = 16).

Сера как простое вещество образует две аллотропные модификации: кристаллическая сера и пластическая.

Кристаллическая сера – твердое вещество желтого цвета, хрупкое, легкоплавкое (температура плавления 112° С), нерастворима в воде. Сера и многие руды, содержащие серу, не смачиваются водой. Поэтому порошок серы может плавать на поверхности, хотя сера тяжелее воды (плотность 2 г/см 3).

На этом основан метод обогащения руд под названием флотация: измельченная руда погружается в емкость с водой, через которую продувается воздух. Частички полезной руды подхватываются пузырьками воздуха и выносятся наверх, а пустая порода (например, песок) оседает на дно.

Пластическая сера темного цвета и способна растягиваться, как резина.

Это отличие в свойствах связано со строением молекул: кристаллическая сера состоит из кольцевых молекул, содержащих 8 атомов серы, а в пластической сере атомы соединены в длинные цепи. Пластическую серу можно получить, если нагреть серу до кипения и вылить в холодную воду.

В уравнениях для простоты записывают серу без указания числа атомов в молекуле: S.

Химические свойства:

В реакциях с восстановителями: металлами, водородом, – сера проявляет себя как окислитель (степень окисления -2, валентность II). При нагревании порошков серы и железа образуется сульфид железа:
Fe + S = FeS
Со ртутью, натрием порошок серы реагирует при комнатной температуре:
Hg + S = HgS
При пропускании водорода через расплавленную серу образуется сероводород:
H 2 + S = H 2 S
В реакциях с сильными окислителями сера окисляется. Так, сера горит, образуется оксид серы (IV) – сернúстый газ:
S + O 2 = SO 2

Оксид серы (IV) – кислотный оксид. Реагирует с водой с образованием сернúстой кислоты:

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3

Эта реакция происходит в атмосфере при сжигании каменного угля, который обычно содержит примеси серы. В результате выпадают кислотные дожди, поэтому очень важно подвергать очистке дымовые газы котельных.

В присутствии катализаторов оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):

2SO 2 + O 2 2SO 3 (реакция обратима)

Оксид серы (VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

SO 3 – бесцветная жидкость, кристаллизуется при 17° С, переходит в газообразное состояние при 45° С