Сера

Применение серы: физические свойства, соединения, получение

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.

Применение серы

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.

Чистая сера:

• Необходима для того, чтобы превратить каучук в резину. Этот процесс называют вулканизацией каучука. Резиновая промышленность потребляет до 10% общего объема получаемой серы.
• Входит в состав лекарственных средств против паразитов и заболеваний кожи (чесотка, псориаз и др), средств для ванн против ревматизма и подагры, некоторых лекарств, принимаемых внутрь.
• Применяется в химической промышленности: почти 50% всей производимой в мире серы идет для получения серной кислоты, еще четверть — для получения сульфитов; до 15% используется в производстве инсектицидов для борьбы с вредителями винограда, хлопчатника и некоторых других культур.

Сера требуется для:

• изготовления красок и ультрамарина для лако-красочной промышленности, полимеров и синтетических волокон, диоксида серы, сероуглерода, сульфатов, люминофоров, эбонита, удобрений;
• изготовления многих пиротехнических и взрывчатых смесей, в том числе пороха и состава для спичечных головок;
• изготовления бумаги;
• создания некоторых сталей с особыми свойствами;
• дезинфекции овощехранилищ, птичников, подвалов в сельском хозяйстве;
• виноделия, при хранении овощей и фруктов.

Серосодержащие руды часто являются сырьем для получения цветных металлов.

Серная кислота применяется:

• в электротехнической промышленности для производства аккумуляторов;
• для очистки нефтепродуктов;
• для очистки проволоки и металлического листа от окалины, для травления металлических поверхностей;
• в изготовлении лекарственных средств и красителей;
• в химической промышленности в качестве сырья для производства широкого спектра химических веществ, для осушения газов, для повышения концентрации азотной кислоты.

Оксид серы используется для:

• получения серной и азотной кислоты, олеума, сульфитов, тиосульфатов;
• дезинфекции помещений в сельском хозяйстве, в виноделии, в консервировании плодово-ягодной продукции;
• отбеливания тканей (шерсти, шелка).

Сероводород находит применение в производстве чистой серы и серной кислоты, сульфитов и тиосульфатов.

Сера (англ. Sulphur) — S

Физические свойства

Оптические свойства

Источник: https://vseprokamni.ru/vidy/drugie/primenenie-sery.html

Cера — химические свойства, получение, соединения. VIа группа » HimEge.ru

Сера расположена в VIа группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
На внешнем энергетическом уровне атома серы содержится 6 электронов, которые имеют электронную конфигурацию 3s23p4.

В соединениях с металлами и водородом сера проявляет отрицательную степень окисления элементов -2, в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – положительные +2, +4, +6.

Сера – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения может быть окислителем и восстановителем.

Нахождение серы в природе

Сера 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, в природных водах (в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды). Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

Аллотропные модификации серы

Аллотропия — это способность одного и того же элемента существовать в разных молекулярных формах (молекулы содержат разное количество атомов одного и того же элемента, например, О2 и О3, S2 и S8, Р2 и Р4 и т.д).

Сера отличается способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны  S8,  образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета.

Открытые  цепи 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).

1) ромбическая — S8

t°пл. = 113°C; r = 2,07 г/см3

Наиболее устойчивая модификация.

2)     моноклинная — темно-желтые иглы

t°пл. = 119°C; r = 1,96 г/см3

Устойчивая при температуре более 96°С; при обычных условиях превращается в ромбическую.

3)     пластическая — коричневая резиноподобная (аморфная) масса

Неустойчива, при затвердевании превращается в ромбическую

Получение серы

1. Промышленный метод — выплавление из руды с помощью водяного пара.
2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода):

2H2S + O2 → 2S + 2H2O

2H2S + SO2 → 3S + 2H2O

Химические свойства серы

Окислительные свойства серы
(S0 + 2ē → S-2)

1)      Сера реагирует со щелочными металлами без нагревания:

2Na + S → Na2S

c остальными металлами (кроме Au, Pt) — при повышенной t°:

2Al + 3S  –→  Al2S3

Zn + S  –→  ZnS

2)     С некоторыми неметаллами сера образует бинарные соединения:

H2 + S → H2S

2P + 3S → P2S3

C + 2S → CS2

Восстановительные свойства сера проявляет в реакциях с сильными окислителями:
(S — 2ē → S+2; S — 4ē → S+4; S — 6ē → S+6)

3)     c кислородом:

S + O2  –t° →  S+4O2

2S + 3O2  –t°;pt →   2S+6O3

4)     c галогенами (кроме йода):

S + Cl2 → S+2Cl2

S + 3F2 → SF6

Со сложными веществами:

5)     c кислотами — окислителями:

S + 2H2SO4(конц) → 3S+4O2 + 2H2O

S + 6HNO3(конц) → H2S+6O4 + 6NO2 + 2H2O

Реакции диспропорционирования:

6)     3S0 + 6KOH → K2S+4O3 + 2K2S-2 + 3H2O

7)     сера растворяется в концентрированном растворе сульфита натрия:

S0 + Na2S+4O3 → Na2S2O3 тиосульфат натрия

Биологическая роль р-элементов VIA группы. Применение их соединений в медицине

Источник: http://himege.ru/sera-ximicheskie-svojstva/

Сера

Сера – элемент VIa группы 3 периода периодической таблицы Д.И. Менделеева. Относится к группе халькогенов – элементов VIa группы.

Сера – S – простое вещество имеет светло-желтый цвет. Использовалась еще до нашей эры в составе священных курений при религиозных обрядах.

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

• FeS2 – пирит, колчедан
• ZnS – цинковая обманка
• PbS – свинцовый блеск (галенит), Sb2S3 – сурьмяный блеск, Bi2S3 – висмутовый блеск
• HgS – киноварь
• CuFeS2 – халькопирит
• Cu2S – халькозин
• CuS – ковеллин
• BaSO4 – барит, тяжелый шпат
• CaSO4 – гипс

В местах вулканической активности встречаются залежи самородной серы.

Получение

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

H2S + O2 = S + H2O (недостаток кислорода)

SO2 + C = (t) S + CO2

Серу можно получить разложением пирита

FeS2 = (t) FeS + S

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

H2S + H2SO4 = S + H2O

Химические свойства

• Реакции с неметаллами

На воздухе сера окисляется, образуя сернистый газ – SO2. Реагирует со многими неметаллами, без нагревания – только со фтором.S + O2 = (t) SO2S + F2 = SF6S + Cl2 = (t) SCl2S + C = (t) CS2

• Реакции с металлами

При нагревании сера бурно взаимодействует со многими металлами с образованием сульфидов.K + S = (t) K2SAl + S = Al2S3Fe + S = (t) FeS

• Реакции с кислотами

При взаимодействии с концентрированными кислотами (при длительном нагревании) сера окисляется до сернистого газа или серной кислоты.S + H2SO4 = (t) SO2 + H2OS + HNO3 = (t) H2SO4 + NO2 + H2O

• Реакции с щелочами

Сера вступает в реакции диспропорционирования с щелочами.S + KOH = (t) K2S + K2SO3 + H2O

Сероводород – H2S

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

Получение

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

Al2S3 + H2O = (t) Al(OH)3↓ + H2S↑

FeS + HCl = FeCl2 + H2S↑

Химические свойства

• Кислотные свойства

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).MgO + H2S = (t) MgS + H2OKOH + H2S = KHS + H2O (гидросульфид калия, избыток кислоты)2KOH + H2S = K2S + 2H2OМеталлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, способны вытеснить водород из кислоты.Ca + H2S = (t) CaS + H2

• Восстановительные свойства

Сероводород – сильный восстановитель (сера в минимальной степени окисления S2-). Горит в кислороде синим пламенем, реагирует с кислотами.H2S + O2 = H2O + S (недостаток кислорода)H2S + O2 = H2O + SO2 (избыток кислорода)H2S + HClO3 = H2SO4 + HCl

• Качественная реакция

Качественной реакцией на сероводород является реакция с солями свинца, при котором образуется сульфид свинца.H2S + Pb(NO3)2 = PbS↓ + HNO3

Оксид серы – SO2

Сернистый газ – SO2 – при нормальных условиях бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички).

Получение

В промышленных условиях сернистый газ получают обжигом пирита.

FeS2 + O2 = (t) FeO + SO2

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

K2SO3 + H2SO4 = (t) K2SO4 + H2O + SO2↑

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

Cu + H2SO4(конц.) = (t) CuSO4 + SO2 + H2O

• Кислотные свойства

С основными оксидами, основаниями образует соли сернистой кислоты – сульфиты.K2O + SO2 = K2SO3NaOH + SO2 = NaHSO32NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O

• Восстановительные свойства

Химически сернистый газ очень активен. Его восстановительные свойства продемонстрированы в реакциях ниже.Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O = FeSO4 + H2SO4SO2 + O2 = (t, кат. – Pt) SO3

• Как окислитель

В присутствии сильных восстановителей SO2 способен проявлять окислительные свойства (понижать степень окисления).CO + SO2 = CO2 + SH2S + SO2 = S + H2O

Сернистая кислота

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

Получение

SO2 + H2O ⇄ H2SO3

Химические свойства

• Диссоциация

Диссоциирует в водном растворе ступенчато.H2SO3 = H+ + HSO3-HSO3- = H+ + SO32-

• Кислотные свойства

В реакциях с основными оксидами, основаниями образует соли – сульфиты и гидросульфиты.CaO + H2SO3 = CaSO3 + H2OH2SO3 + 2KOH = 2H2O + K2SO3 (соотношение кислота – основание, 1:2)H2SO3 + KOH = H2O + KHSO3 (соотношение кислота – основание, 1:1)

• Окислительные свойства

С сильными восстановителями сернистая кислота принимает роль окислителя.H2SO3 + H2S = S↓ + H 2O

• Восстановительные свойства

Как и сернистый газ, сернистая кислота и ее соли обладают выраженными восстановительными свойствами.H2SO3 + Br2 = H2SO4 + HBr

Оксид серы VI – SO3

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

Получение

В промышленности данный оксид получают, окисляя SO2 кислородом при нагревании и присутствии катализатора (оксид ванадия – Pr, V2O5).

SO2 + O2 = (кат) SO3

В лабораторных условиях разложением солей серной кислоты – сульфатов.

Fe2(SO4)3 = (t) SO3 + Fe2O3

Химические свойства

• Кислотные свойства

Является кислотным оксидом, соответствует серной кислоте. При реакции с основными оксидами и основаниями образует ее соли – сульфаты и гидросульфаты. Реагирует с водой с образованием серной кислоты.SO3 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O (основание в избытке – средняя соль)SO3 + KOH = KHSO4 + H2O (кислотный оксид в избытке – кислая соль)SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2OSO3 + Li2O = Li2SO4SO3 + H2O = H2SO4

• Окислительные свойства

SO3 – сильный окислитель. Чаще всего восстанавливается до SO2.SO3 + P = SO2 + P2O5SO3 + H2S = SO2 + H2OSO3 + KI = SO2 + I2 + K2SO4

Источник: https://studarium.ru/article/173