Сера, соединения серы

Сера, соединения серы

Немало сера знаменита,

И в древности её Гомэр воспел,

С ней много тысяч лет прожито,

И человек в ней пользу разглядел.

Сера – элемент VI A  группы, значит, на внешнем энергетическом уровне у неё шесть электронов. По сравнению с кислородом, радиус атома серы больше, меньшее значение электроотрицательности, поэтому восстановительные свойства у неё выражены сильнее. Для серы характерны такие степени окисления, как +4, +6, а в соединении с менее электроотрицательным элементом, её степень окисления -2.

Для серы характерна аллотропия. Сера существует в трёх аллотропных модификациях: ромбической, моноклинной, пластической.

Наиболее известна ромбическая сера. В узлах её кристаллической решётки находятся циклические восьмиатомные молекулы, которые напоминают корону, атомы серы здесь соединены одинарными ковалентными связями. Ромбическая сера – хрупкое жёлтое вещество, легко измельчается в порошок.

Её кристаллы имеют вид октаэдров со срезанными углами. Эти кристаллы окрашены в лимонно-жёлтый цвет, их температура плавления 112,8 ⁰С. При комнатной температуре в эту модификацию превращаются все остальные модификации.

Моноклинная сера получается при кристаллизации из расплава, она представляет собой игольчатые кристаллы, температура плавления которых 119,3 ⁰С.

При нагревании кусочков серы в пробирке она плавится, превращается в жидкость жёлтого цвета. При температуре 160 ⁰С жидкая сера начинает темнеть, приобретая прежний тёмно-коричневый цвет. Если её вылить в холодную воду, то она застывает в виде прозрачной резинообразной массы. Это и есть пластическая сера в виде нитей. Но через несколько дней она также превращается в ромбическую серу.

Сера не растворяется в воде, кристаллы серы в воде тонут, а порошок плавает по поверхности, но она хорошо растворима в сероуглероде.

Сера была известна людям ещё с глубокой древности. Своё название она получила от санскритского слова сира, что значит «светло-жёлтый».  В Древнем Египте сера применялась для приготовления красок, беления тканей и изготовления косметических средств. А в Древнем Риме серу применяли для лечения кожных болезней, в Древней Греции её сжигали в целях дезинфекции воздуха в помещении.

В романе Дюма «Граф Монте-Кристо» аббат Фариа притворился, что у него кожная болезнь, и ему для лечения дали серу, которую он в дальнейшем использовал для изготовления пороха.

Сера вступает в реакции с металлами. Например, в реакции серы с кальцием образуется сульфид кальция. Кальций повышает свою степень окисления с 0 до +2, а сера понижает с 0  до -2. В этой реакции кальций – восстановитель, а сера – окислитель.

Сера вступает в реакцию и с ртутью, при этом образуется сульфид ртути (II). Ртуть повышает свою степень окисления с 0 до +2, а сера понижает степень окисления с 0 до -2. Ртуть выступает в роли восстановителя, а сера – в роли окислителя. Эта реакция лежит в основе удаления и обезвреживания разлитой ртути. Такой процесс называется дэмеркуризацией.

Сера вступает в реакцию с водородом. В результате этой реакции образуется сероводород. Водород повышает свою степень окисления с 0 до +1, а сера понижает с 0 до -2. В этой реакции водород выступает в роли восстановителя, а сера – в роли окислителя.

Сера реагирует с кислородом с обрзованием сернистого газа. В этой реакции сера повышает свою степень окисления с 0 до +4, а кислород понижает с 0 до -2. Сера является восстановителем, а кислород – окислителем.

Проведём эксперимент: наберём в ложечку для сжигания веществ немного серы и нагреем на пламени спиртовки. Сера горит, но на воздухе горение почти незаметно. Опустим горящую серу в колбу с кислородом, сера горит ярким синим пламенем. При этом выделяется газ с характерным резким запахом.

В природе сера встречается в самородном состоянии и в виде соединений. Вам уже известны такие природные соединения серы, как цинковая обманка – ZnS, киноварь – HgS, свинцовый блеск – PbS, пирит, или колчедан – FeS₂, CuS – медный блеск, глауберова соль – Na₂SO₄ ∙ 10H₂O, гипс – CaSO₄ ∙ 2H₂O, горькая, или английская соль – MgSO₄ ∙ 7H₂O.

Сера – жизненно важный химический элемент. Она входит в состав некоторых белков, витаминов и гормонов. Сера участвует в окислительно-восстановительных процессах организма, при недостатке серы в организме наблюдаентся хрупкость и ломкость костей, выпадение волос.

Серой богаты бобовые растения, овсяные хлопья и яйца.

Серу используют в производстве спичек и бумаги, резины и красок, взрывчатых веществ и лекарств, косметических препаратах. В сельском хозяйстве её применяют для борьбы с возбудителями грибных и бактериальных болезней, вредителями растений. Около половины добываемой серы идёт на производство серной кислоты.

Сероводород – H₂S – одно из соединений серы. Сероводород представляет собой бесцветный газ с резким запахом, он ядовит и вызывает отравление даже при незначительном содержании в воздухе. В одном объёме воды растворяется 2,5 объёма сероводорода. Сероводород может накапливаться в организме, соединяясь с железом гемоглобина, что может привести к обморочному состоянию. Сероводород входит в состав некоторых минерльных вод, применяемых с лечебной целью.

Сероводород содержится в вулканических газах и постоянно образуется на дне Черного моря. Он образуется при гниении белка.

При растворении в воде сероводорода образуется слабая сероводородная кислота. Соли сероводородной кислоты называют сульфидами. Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов  и сульфида аммония хорошо растворимы в воде, остальные сульфиды нерастворимы и окрашены в различные цвета. Например, сульфид цинка – ZnS – белого цвета, сульфид свинца (II) – PbS – чёрного цвета, сульфид марганца (II) – MnS – розового цвета.

В лаборатории сероводород получают действием соляной кислоты на сульфид железа (II).

Сероводород горит с образованием сернистого газа и воды.

Но если охладить это пламя, то образуется не сернистый газ, а свободная сера.

В реакциях сероводород является восстановителем, потому что у серы здесь минимальная степень окисления.

Раствор сероводорода в воде – сероводородная кислота.

Поэтому диссоциирует с образованием гидросульфид-иона и сульфид-иона.

Качественной реакцией на сероводородную кислоту и её соли является взаимодействие с растворами солей свинца (II). При этом образуется осадок сульфида свинца (II) чёрного цвета.

Сера образует ещё одно соединение – оксид серы (IV), которое образуется при сгорании серы.  Это бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха и ядовит.

В промышленности оксид серы (IV)  получают при горении серы и полном сгорании сероводорода при обжиге руд.

В лаборатории его получают действием кислот на сульфиты. Например. При взаимодействии сульфита натрия и серной кислоты образуется гидросульфат натрия сернистый газ и вода.

Оксид серы (IV) – кислотный оксид, проявляет все свойства, характерные для кислотных оксидов. При растворении в воде он образует сернистую кислоту. Эта неустойчивая кислота, которая разлагается на исходные вещества.

H₂O + SO₂ ↔ H₂SO₃

Соли сернистой кислоты назывются сульфитами. Эта кислота может образовывать средние и кислые соли. Например, Na₂SO₃ – сульфит натрия – средняя соль, NaHSO₃ – гидросульфит натрия – кислая соль. Эти две соли используют при отбеливании шерсти, шёлка, бумаги и соломы, в качестве консервирующих средств.

Таким образом, сера – элемент VI A группы, у неё шесть электронов на внешнем энергетическом уровне. В соединениях она проявляет степени окисления +4, +6 и -2. Поэтому в реакциях она проявляет восстановительные и окислительные свойства. Для серы характерны аллотропные модификации. Сера в природе находится в свободном состоянии и в виде соединений. Наиболее распространёнными соединениями серы является оксид серы (IV)  и сероводород. Сера и её соединения находят широкое применение во многих областях народного хозяйства.