Сера расположена в VIа группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
На внешнем энергетическом уровне серы содержится 6 электронов, которые имеют 3s 2 3p 4 . 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:

FeS 2 - железный колчедан или пирит,

ZnS - цинковая обманка или сфалерит (вюрцит),

PbS - свинцовый блеск или галенит,

HgS - киноварь,

Sb 2 S 3 - 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, О 2 и О 3 , S 2 и S 8 , Р 2 и Р 4 и т.д).

Сера отличается способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны S 8 , 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 — S 8

t°пл. = 113°C; r = 2,07 г/см 3

Наиболее устойчивая модификация.

2) моноклинная — темно-желтые иглы

t°пл. = 119°C; r = 1,96 г/см 3

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):

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O

1. Реакция Вакенродера:

2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O

Химические свойства серы

Окислительные свойства серы
(S 0 + 2ē → S -2 )

1) Сера реагирует со щелочными без нагревания:

S + O 2 – t° → S +4 O 2

2S + 3O 2 – t °; pt → 2S +6 O 3

4) (кроме йода):

S + Cl 2 → S +2 Cl 2

S + 3F 2 → SF 6

Со сложными веществами:

5) c кислотами — окислителями:

S + 2H 2 SO 4 (конц) → 3S +4 O 2 + 2H 2 O

S + 6HNO 3 (конц) → H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Реакции диспропорционирования:

6) 3S 0 + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O

7) сера растворяется в концентрированном растворе сульфита натрия:

S 0 + Na 2 S +4 O 3 → Na 2 S 2 O 3 тиосульфат натрия

Урок химии по теме "Оксид серы( VI ). Серная кислота.»

Хайруддинов Борис Анатольевич.

Цели:

Образовательные – создать условия для самостоятельного изучения химических свойств серной кислоты, промышленного значения и применения серной кислоты и её солей.

Развивающие – содействовать развитию умений анализировать содержание учебного материала, проводить химический эксперимент, развитию умений составлять ионные и окислительно-восстановительные уравнений химических реакций.

Воспитательные – способствовать развитию познавательной активности учащихся, умению формулировать и высказывать свои мысли, логически рассуждать.

Задачи:

Образовательные : рассмотреть физические и химические свойства (общие с другими кислотами и специфические) серной кислоты, получение, показать большое значение серной кислоты и её солей в народном хозяйстве, обратить внимание учащихся на экологическую проблему, связанную с производством серной кислоты.

Воспитательные : Продолжить формирование у учащихся диалектико-материалистического понимания природы.

Развивающие : Развитие умений и навыков, работа с учебником и дополнительной литературой, правила работы на рабочем столе, умение систематизировать и обобщать, устанавливать причинно-следственные связи, доказательно и грамотно излагать свои мысли, делать выводы, составлять схемы, зарисовывать .

Тип урока: Комбинированный.

Оборудование: Компьютер, проектор, экран, презентация, ПСХЭ им. Д. И. Менделеева; таблица “Электрохимический ряд напряжений металлов”; спиртовки, пробирки, держатели, химический штатив.

Реактивы: H 2 SO 4 (разб. и конц.), индикаторы, медь, цинк, гидроксид натрия (раствор), карбонат натрия, хлорид бария, сахар C 12 H 22 O 11 .

Формы и методы работы на уроке: фронтальный, объяснительно – иллюстративный, наглядный, ИКТ.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний учащихся. На прошлом уроке мы изучили оксид серы(IV) и сернистую кислоту, их физические и химические свойства.

Индивидуальная работа по карточкам (2 ученика по выбору) :

Карточка 1
С какими из перечисленных веществ, формулы которых: H 2 O, BaO, CO 2 , может взаимодействовать с оксидом серы (4). Составьте уравнения химических реакций.

Карточка 2
С какими из перечисленных веществ, формулы которых: Pb(NO 3 ) 2 , H 2 O, O 2 , CO 2 , может взаимодействовать сероводород. Составьте уравнения химических реакций.

Фронтальный опрос:

Где в природе встречается сероводород?

Какое значение имеет сероводород?

Какими физическими свойствами обладает сернистый газ?

Какой это оксид, и какие свойства он проявляет?

Какие соли образует сернистая кислота? Где используется сернистый газ и соли сернистой кислоты?

Какими свойствами обладает сернистая кислота H 2 SO 3 ?

3. Изучение нового материала: Оксид серы (VI) - SO 3 (серный ангидрид) (слайд)

«И пролил Господь на Содом и Гоморру дождём серу и огонь от Господа с неба.

И ниспроверг города, и всю окрестность, и всех жителей городов. И встал Авраам …и посмотрел к Содому и Гоморре, и на всё пространство окрестности, и увидел: вот, дым поднимается с земли, как дым из печи…». (Библия. Бытие 19: 24-28). В 2000 году британские археологи установили точное местонахождение этих уничтоженных городов на дне Мертвого моря.Интересна гипотеза этой катастрофы греческого географа Страбона, основанная на его находках и исследованиях, которая вырисовывает ужасающую картину: землетрясение, пожар, а затем еще и дождь из серной кислоты. По мнению Страбона, была гибель этих городов.

Вопрос учащимся: Как по вашему мнению, возможно ли подтверждение гипотезы Страбона с точки зрения рассмотренных свойств оксида серы(VI)? Оксид серы или серный ангидрид, при обычных условиях представляет собой бесцветную жидкость, кипящую при 44,6*С, при 16,8*С она застывает в металлическую прозрачную массу. при нагревании выше 50*С кристаллы не плавясь возгораются. Крайне гигроскопичен. Серный ангидрид весьма энергично, с выделением большого количества теплоты, взаимодействует с водой, образуя серную кислоту. При растворении SO 3 в воде выделяется большое кол-во теплоты, и если прибавить к воде большое кол-во SO 3 сразу, то может произойти взрыв. SO 3 хорошо растворяется в конц. серной кислоте, образуя так называемый олеум. Обладает всеми свойствами кислотных оксидов: реагирует с основными оксидами и основаниями.

Взаимодействует с водой образованием серной кислоты: (слайд)

SO 3 + H 2 O=H 2 SO 4

Взаимодействует с основаниями:

2К OH + SO 3 =К 2 SO 4 + H 2 O ; образуется при окислении сернистого газа: 2 SO 2 + O 2= 2 SO 3 кат-р: t ’, V 2 O 5 ;

4 . Мотивация познавательной деятельности:

Учитель:

“Я растворю любой металл.
Меня алхимик получал
В реторте глиняной простой.
Слыву я главной кислотой...
Когда сама я растворяюсь в воде,
То сильно нагреваюсь…”

Учитель: О какой кислоте идет речь?

Ученики: Серная кислота

Я хочу вам рассказать сказку о серной кислоте. Сказка называется “Приключения Серной кислоты”.(слайд)

В одном химическом королевстве у Королевы Воды и Его Величества Оксида Серы Шестивалентного родился младенец.

Всем хотелось, чтобы на свет появился мальчик – наследник престола. Но как только младенцу повязали синюю ленточку, она тут же покраснела. Все поняли, что родилась девочка.

Опыт 1. В колбу с раствором серной кислоты добавляем синий лакмус. Окраска изменилась на красную.

Девочке дали красивое имя – Кислота, а фамилию отца – Серная. Давайте вспомним её состав и строение.

Физические свойства.

Учитель: Серная кислота – бесцветная, тяжёлая, нелетучая жидкость, гигроскопична (водотнимающая). Поэтому её используют для осушения газов. При растворении её в воде происходит очень сильное разогревание. Помните, что нельзя вливать воду в концентрированную серную кислоту!

– Какое существует правило растворения концентрированной серной кислоты?

Почему именно так разбавляют серную кислоту?

(серная кислота почти в 2 раза тяжелее воды и при растворении разогревается ).

Серная кислота – сильный электролит, но как двухосновная кислота, диссоциация идет ступенчато.

Написать ступенчатую диссоциацию серной кислоты.

Таким образом, образуется два вида солей: средняя и кислая .

Получение. Серная кислота подросла и стала интересоваться своими многочисленными родственниками. Вместе с родителями она составила генеалогическое дерево – всю родословную кислоты.

(слайд)

Сера---→Оксид серы(IV) ---→Оксид серы(VI) ---→Серная кислота---→Сульфаты
Кислород---→Вода---→Серная кислота---→Сульфаты.

И Серная кислота поняла, что в будущем своего сыночка – наследника престола назовет Сульфатом.

Учитель: Что можно использовать в качестве хим. сырья для производства серной кислоты? (сера, сероводород, сернистый газ, серный ангидрид и сульфиды металлов).

Давайте теперь подробно рассмотрим физические и химические свойства серной кислоты

Нахождение в природе .

Учитель: Многие считают, что серная кислота получается только искусственно. Это неверно. Серная кислота и оксид серы(6) найдены в некоторых водах вулканического происхождения.

Свойства серной кислоты .

Учитель: Прежде чем выяснить, химические свойства серной кислоты давайте вспомним общие свойства кислот.

– Какими химическими свойствами обладают кислоты? (с металлами, оксидами, основаниями, солями).

– По каким признакам можно определить, что произошла химическая реакция? (запах, цвет, газ, осадок).

Много ли, мало ли времени прошло с тех пор, как исполнилось кислоте 18 лет, но только захотелось ей отправиться в путешествие. Захотелось мир посмотреть, себя показать. Долго шла она по дороге и дошла до развилки. На обочине она увидела большой камень, на котором было написано: Направо пойдёшь – к кислотам придёшь, налево пойдёшь – к солям попадёшь, Прямо пойдёшь – свой путь найдёшь. Задумалась кислота. Как найти правильный путь? Давайте поможем ей.

Помним и соблюдаем правила техники безопасности.

Опыт 2 Возьмите две пробирки.

В одну пробирку поместите Zn, в другую пробирку поместите Cu, в обе пробирки прилейте раствор серной кислоты.

Что наблюдаете?

Запишите уравнения химических реакций в окислительно – восстановительном виде .

Вывод 1: Растворимая серная кислота взаимодействует с металлами до водорода. Сера в серной кислоте проявляет только окислительные свойства. Почему? (т.к. сера находится в высшей степени окисления)

Задание 3

Опыт 3 В пробирку налейте раствор NaOH, затем добавьте фенолфталеин.

Что наблюдаете?

Добавьте раствор серной кислоты.

Что наблюдаете?

Вывод 3: Растворимая серная кислота взаимодействует с основаниями.

В своем пути Серная кислота познакомилась с двумя принцами. Одного звали Карбонат Натрия, другого Хлорид бария. Но с первым принцем серная кислота не нашла общего языка – при приближении к Карбонату Натрия он исчез, после него остались лишь пузырьки газа. А второй принц сделал серной кислоте предложение и подарил ей шикарное Белое свадебное платье.

Опыт 4 Возьмите две пробирки.

В одну пробирку прилейте раствор Na 2 CO 3 , в другую пробирку раствор BaCl 2 , в обе пробирки прилейте раствор серной кислоты.

Что наблюдаете?

Вывод 4: Растворимая серная кислота взаимодействует с солями.

Вывод 5: Разбавленная серная кислота обладает общими свойствами, характерными для всех кислот.

Учитель: Кроме того, серная кислота имеет специфические свойства. Концентрированная серная кислота способна отщеплять от органических веществ воду, обугливая их.

После свадьбы Серная кислота вместе с женихом отправились в путешествие. День был жаркий и они решили отдохнуть и выпить сладкого чая. Но как только кислота дотронулась до сахара, то увидела нечто странное. Опыт 5 . Сахар и конц. Серная кислота.

Хлорид бария и ее невеста Серная кислота дошли до ювелирного магазина, чтобы купить свадебные кольца. Когда кислота подошла к витрине, ей сразу же захотелось примерить украшения. Но когда она надела на свой палец колечки из меди и серебра, они тут же растворились. Только изделия из золота и платины остались в неизменном виде. Почему? (Ученики отвечают).

Через некоторое время у Серной кислоты и Хлорида бария родился чудесный малыш, у него были белоснежные волосы и назвали его Сульфатом Бария. Вот и сказки конец, а кто слушал – МОЛОДЕЦ!

Применение.

(Серная кислота осталась жить в городе и принесла много пользы.)

Учитель: Серная кислота – важнейший продукт основной химической промышленности: производство минеральных удобрений, металлургия, очистка нефтепродуктов. Её соли, например медный купорос используют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений (работа по таблице учебника).

1. Производство минеральных удобрений.
2. Очистка нефтепродуктов.
3. Синтез красителей и лекарств.
4. Производство кислот и солей.
5. Сушка газов.
6. Металлургия.

Закрепление: Наше закрепление будет проходить в форме игры. Наш класс разделен на три команды, за каждый правильный ответ команда получает жетон. Наш 1-й конкурс «разминка» девиз «Кто мало знает, для того и это много. Кто много знает, тому и этого мало.»

1. Какими физическими свойствами обладает серная кислота? 2. Как отличить сульфаты от других солей? 3. Применение сернистой кислоты.

4. Назовите её аллотропные видоизменения серы.
5. Чем отличаются по свойствам два оксида серы? 6. Как их получают и где используют?
7. Сравните по строению и свойствам озон и кислород.
8. Каким способом можно получит сернистую кислоту?
9. Почему её называют «купоросным маслом»?
10. Какие соли образует сернистая кислота? « Если природа дает добро, то химические реакции идут сами по себе», это девиз нашего следующего конкурса – «Превращалки». Осуществить « цепочку » превращений . 1) Zn -> ZnSO4 -> Zn(OH)2 -> ZnSO4 -> BaSO4

2) S -> SO2 -> SO3 -> H2SO4 -> K2SO4

3)S->H2S->SO2->Na2SO3->BaSO3

3-й конкурс «Химики и Химички», девиз конкурса « Одна голова хорошо, а две лучше»

Графический диктант : да «+», нет «-»

1.Оксид серы (IV) это сернистый газ?

2 .Оксид серы (IV) – бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха, ядовит?

3 . Оксид серы (IV) плохо растворим в воде? -

4. Сернистый газ обладает свойствами кислотного оксида при растворении его в воде образуется серная кислота?

5. SO 2 реагирует с основными оксидами?

6 .SO 2 реагирует со щелочами?

7. В оксиде серы (IV) SO 2 степень окисления +2? -

8.Сернистый газ проявляет свойства окислителя и восстановителя?

9 .Первая помощь при отравлении газами: сероводородом, сернистым газом: промывание носа, полости рта 2% раствором гидрокарбоната натрия NaHCO 3 , покой, свежий воздух.

10. Сернистая кислота диссоциирует ступенчато?

11. H 2 SO 3 образует два ряда солей:- средние (сульфиты), - кислые (гидросульфиты)

Домашнее задание: § 21, с. 78, упр. № 2, 3.

Сера

СЕ́РА -ы; ж.

1. Химический элемент (S); легко воспламеняющееся вещество жёлтого цвета (применяется в промышленности, военном деле, сельском хозяйстве, медицине).

2. Жёлтое жирное вещество, образующееся на стенках ушного канала. Прочистить от серы уши.

◁ Се́рный (см.).

се́ра

(лат. Sulfur), химический элемент VI группы периодической системы. Жёлтые кристаллы. Устойчива в двух модификациях - ромбической (плотность 2,07 г/см 3 , t пл 112,8°C) и моноклинной (плотность 1,96 г/см 3 , t пл 119°C). В воде нерастворима. На воздухе устойчива; при горении даёт SO 2 , с металлами образует сульфиды. В природе - самородная сера, сульфиды, сульфаты. Серу выплавляют из самородных руд; получают также окислением кислородом воздуха сероводорода, содержащегося в природном, нефтяном, коксовом газах, и другими методами. Около 50% серы идёт на получение серной кислоты, 25% - на получение сульфитов (используются в бумажной промышленности), остальная - для борьбы с болезнями растений, вулканизации, синтеза красителей, производства спичек и др.

СЕРА

СЕ́РА (лат. Sulfur), S, химический элемент с атомным номером 16, атомная масса 32,066. Химический символ серы S произносится «эс». Природная сера состоит из четырех стабильных нуклидов (см. НУКЛИД) : 32 S (содержание 95,084% по массе), 33 S (0,74 %), 34 S (4,16%) и 36 S (0,016 %). Радиус атома серы 0,104 нм. Радиусы ионов: иона S 2– 0,170 нм (координационное число 6), иона S 4+ 0,051 нм (координационное число 6) и иона S 6+ 0,026 нм (координационное число 4). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома серы от S 0 до S 6+ равны, соответственно, 10,36, 23,35, 34,8, 47,3, 72,5 и 88,0 эВ. Сера расположена в VIA группе периодической системы Д. И. Менделеева, в 3-м периоде, и принадлежит к числу халькогенов. Конфигурация внешнего электронного слоя 3s 2 3p 4 . Наиболее характерны степени окисления в соединениях –2, +4, +6 (валентности соответственно II, IV и VI). Значение электроотрицательности серы по Полингу 2,6. Сера относится к числу неметаллов.
В свободном виде сера представляет собой желтые хрупкие кристаллы или желтый порошок.
Историческая справка
Сера встречается в природе в свободном (самородном) состоянии, поэтому она была известна человеку уже в глубокой древности. Сера привлекала внимание характерной окраской, голубым цветом пламени и специфическим запахом, возникающим при горении (запах сернистого газа). Считалось, что горящая сера отгоняет нечистую силу. В Библии говорится об использовании серы для очищения грешников. У человека средневековья запах «серы» ассоциировался с преисподней. Применение горящей серы для дезинфекции упоминается Гомером. В Древнем Риме с помощью сернистого газа отбеливали ткани.
Издавна использовалась сера в медицине - ее пламенем окуривали больных, ее включали в состав различных мазей для лечения кожных заболеваний. В 11 в. Авиценна (Ибн Сина (см. ИБН СИНА) ), а затем и европейские алхимики полагали, что металлы, в том числе золото и серебро, состоят из находящихся в различных соотношениях серы и ртути. Поэтому сера играла важную роль в попытках алхимиков найти «философский камень» и превратить недрагоценные металлы в драгоценные. В 16 в. Парацельс (см. ПАРАЦЕЛЬС) считал серу наряду с ртутью и «солью» одним из основных «начал» природы, «душою» всех тел.
Практическое значение серы резко возросло после того, как изобрели черный порох (в состав которого обязательно входит сера). Византийцы в 673 г., защищая Константинополь, сожгли флот неприятеля с помощью так называемого греческого огня - смеси селитры, серы, смолы и других веществ - пламя которого не гасилось водой. В средние века в Европе применялся черный порох, по составу близкий к смеси греческого огня. С тех пор началось широкое использование серы для военных целей.
Издавна было известно и важнейшее соединение серы - серная кислота. Один из создателей ятрохимии (см. ЯТРОХИМИЯ) , монах Василий Валентин, в 15 в. подробно описал получение серной кислоты путем прокаливания железного купороса (старинное название серной кислоты - купоросное масло).
Элементарную природу серы установил в 1789 А. Лавуазье (см. ЛАВУАЗЬЕ Антуан Лоран) . В названиях химических соединений, содержащих серу, часто содержится приставка «тио» (например, применяемый в фотографии реактив Na 2 S 2 O 3 имеет название тиосульфат натрия). Происхождение этой приставки связано с греческим названием серы - theion.
Нахождение в природе
Сера довольно широко распространена в природе. В земной коре ее содержание оценивается в 0,05% по массе. В природе часто встречаются значительные залежи самородной серы (обычно вблизи вулканов); в Европе они расположены на юге Италии, в Сицилии. Большие залежи самородной серы имеются в США (в штатах Луизиана и Техас), а также в Средней Азии, в Японии, в Мексике. В природе сера встречается как россыпями, так и в виде кристаллических пластов, иногда образуя изумительные по красоте группы полупрозрачных желтых кристаллов (так называемые друзы).
В вулканических местностях часто наблюдается выделение из-под земли газа сероводорода H 2 S; в этих же регионах сероводород встречается в растворенном виде в серных водах. Вулканические газы часто содержат также сернистый газ SO 2 .
На поверхности нашей планеты широко распространены месторождения различных сульфидных соединений. Наиболее часто среди них встречаются: железный колчедан (пирит (см. ПИРИТ) ) FeS 2 , медный колчедан (халькопирит) CuFeS 2 , свинцовый блеск (см. ГАЛЕНИТ) PbS, киноварь (см. КИНОВАРЬ) HgS, сфалерит (см. СФАЛЕРИТ) ZnS и его кристалическая модификация вюртцит (см. ВЮРТЦИТ) , антимонит (см. АНТИМОНИТ) Sb 2 S 3 и другие. Известны также многочисленные месторождения различных сульфатов, например, сульфата кальция (гипс CaSO 4 ·2H 2 O и ангидрит CaSO 4), сульфата магния MgSO 4 (горькая соль), сульфата бария BaSO 4 (барит), сульфата стронция SrSO 4 (целестин), сульфата натрия Na 2 SO 4 ·10H 2 O (мирабилит) и др.
Каменные угли содержат в среднем 1,0-1,5% серы. Сера может входить и в состав нефти. Целый ряд месторождений природного горючего газа (например, Астраханское) содержат как примесь сероводород.
Сера относится к элементам, которые необходимы для живых организмов, так как она является существенной составной частью белков. Белки содержат 0,8-2,4% (по массе) химически связанной серы. Растения получают серу из сульфатов, содержащихся в почве. Неприятные запахи, возникающие при гниении трупов животных, объясняются главным образом выделением соединений серы (сероводорода и меркаптанов (см. ТИОЛЫ) ), образующихся при разложении белков. В морской воде присутствует около 8,7·10 -2 % серы.
Получение
Серу получают, в основном, выплавляя ее из горных пород, содержащих самородную (элементарную) серу. Так называемый геотехнологический способ позволяет получать серу без подъема руды на поверхность. Этот способ был предложен в конце 19 в. американским химиком Г. Фрашем, перед которым встала задача извлечения на поверхность земли серы из месторождений юга США, где песчаный грунт резко усложнял ее добычу традиционным шахтным методом.
Фраш предложил использовать для подъема серы на поверхность перегретый водяной пар. Перегретый пар по трубе подают в подземный слой, содержащий серу. Сера плавится (ее температура плавления немного ниже 120°С) и по трубе, расположенной внутри той, по которой под землю закачивают водяной пар, поднимается наверх. Для того, чтобы обеспечить подъем жидкой серы, через самую тонкую внутреннюю трубу нагнетают сжатый воздух.
По другому (термическому) методу, получившему особое распространение в начале 20 в. на Сицилии, серу выплавляют, или возгоняют, из дробленной горной породы в специальных глиняных печах.
Существуют и другие методы выделения самородной серы из породы, например, экстракцией сероуглеродом или флотационными методами.
В связи с тем, что потребность промышленности в сере очень велика, разработаны методы ее получения из сероводорода H 2 S и сульфатов.
Метод окисления сероводорода до элементарной серы был впервые разработан в Великобритании, где значительные количества серы научились получать из остающегося после получении соды Na 2 CO 3 по методу французского химика Н. Леблана (см. ЛЕБЛАН Никола) сульфида кальция CaS. Метод Леблана основан на восстановлении сульфата натрия углем в присутствии известняка CaCO 3 .
Na 2 SO 4 + 2C = Na 2 S + 2CO 2 ;
Na 2 S + CaCO 3 = Na 2 CO 3 + CaS.
Соду затем выщелачивают водой, а водную суспензию плохо растворимого сульфида кальция обрабатывают диоксидом углерода:
CaS + CO 2 + H 2 O = CaCO 3 + H 2 S
Образующийся сероводород H 2 S в смеси с воздухом пропускают в печи над слоем катализатора. При этом за счет неполного окисления сероводорода образуется сера:
2H 2 S + O 2 = 2H 2 O +2S
Аналогичный метод используют для получения элементарной серы и из сероводорода, сопутствующего природным газам.
Так как современная техника нуждается в сере высокой чистоты, разработаны эффективные методы рафинирования серы. При этом используют, в частности, различия в химическом поведении серы и примесей. Так, мышьяк и селен удаляют, обработав серу смесью азотной и серной кислот.
Использованием методов, основанных на дистилляции и ректификации, удается получить высокочистую серу с содержанием примесей 10 –5 –10 –6 % по массе.
Физические и химические свойства
Атомы серы обладают уникальной способностью образовывать устойчивые гомоцепи, т. е. цепи, состоящие только из атомов S (энергия связи S–S составляет около 260 кДж/моль). Гомоцепи серы имеют зигзагообразную форму, так как в их образовании принимают участие электроны, расположенные в соседних атомах на взаимно перпендикулярных р-орбиталях. Эти цепи могут достигать большой длины, или, наоборот, образовывать замкнутые кольца S 20 , S 8 , S 6 , S 4 .
Поэтому сера образует несколько десятков как кристаллических, так и аморфных модификаций, отличающихся как составом молекул и полимерных цепей, так и способом их упаковки в твердом состоянии.
При нормальном давлении и температурах до 98,38 °C стабильна a-модификация серы (иначе эту модификацию называют ромбической), образующая лимонно-желтые кристаллы. Ее кристаллическая решетка орторомбическая, параметры элементарной ячейки a = 1,04646, b = 1,28660, c = 2,4486 нм. Плотность 2,07 кг/дм 3 . Выше 95,39 °C стабильна b -модификация серы (так называемая моноклинная сера). При комнатной температуре параметры элементарной ячейки моноклинной b-S a = 1.090, b = 1.096, c = 1,102 нм, t = 83,27 °С. Плотность b-S 1,96 кг/дм 3 .
В структурах как a-, так и b-модификаций серы имеются неплоские восьмичленные циклические молекулы S 8 . Такие молекулы немного похожи на короны.
Две эти модификации серы отличаются взаимной ориентацией молекул S 8 в кристаллической решетке.
Еще одну модификацию серы - так называемую ромбоэдрическую серу - можно получить выливанием раствора тиосульфата натрия Na 2 S 2 O 3 в концентрированную соляную кислоту при 0 °C с последующей экстракцией серы толуолом (см. ТОЛУОЛ) . После испарения растворителя возникают ромбоэдрические кристаллы, содержащие молекулы S 6 в форме кресла.
Аморфную серу (плотность 1,92 г/см 3) и резиноподобную пластическую серу получают при резком охлаждении расплавленной серы (выливая расплав в холодную воду). Эти модификации состоят из нерегулярных зигзагообразных цепей S n . При длительном выдерживании при температурах 20-95 °C все модификации серы превращаются в a-серу.
Температура плавления ромбической a -серы 112,8 °С, а моноклинной b-серы 119,3 °С. И в том, и в другом случае образуется легкоподвижная желтая жидкость, которая при температуре около 160 °С темнеет; ее вязкость повышается, и при температуре выше 200 °С расплавленная сера становится темно-коричневой и вязкой, как смола. Это объясняется тем, что сначала в расплаве разрушаются кольцевые молекулы S 8 . Возникающие фрагменты объединяются друг с другом с образованием длинных цепей S µ из нескольких сотен тысяч атомов. Дальнейшее нагревание расплавленной серы (выше температуры 250 °C) ведет к частичному разрыву цепей, и жидкость снова становится более подвижной. На рис. показана температурная зависимость вязкости жидкой серы. Около 190 °C ее вязкость примерно в 9000 раз больше, чем при 160 °C.
При температуре 444,6 °C расплавленная сера закипает. В зависимости от температуры в ее парах можно обнаружить молекулы S 8 , S 6 , S 4 и S 2 . Изменение состава молекул вызывает изменение окраски паров серы от оранжево-желтого до соломенно-желтого цвета. При температуре выше 1500 °C молекулы S 2 диссоциируют на атомы.
Молекулы S 2 парамагнитны (см. ПАРАМАГНЕТИК) и построены аналогично молекуле O 2 . Во всех других состояниях сера диамагнитна (см. ДИАМАГНЕТИК) .
В воде сера практически нерастворима. Некоторые ее модификации растворяются в органических жидкостях (толуоле, бензоле) и особенно хорошо - в сероуглероде CS 2 и жидком аммиаке NH 3 .
Сера - достаточно активный неметалл. Даже при умеренном нагревании она окисляет многие простые вещества, но и сама довольно легко окисляется кислородом и галогенами.
S + O 2 = SO 2 , S + 3F 2 = SF 6 ,
2S + Cl 2 = S 2 Cl 2 (c примесью SCl 2)
С водородом при нагревании сера образует сероводород H 2 S и в небольшом количестве сульфаны (соединения состава H 2 S n):
H 2 + S H 2 S.
Примеры реакций серы с металлами:
2Na + S = Na 2 S, Ca + S = CaS, Fe + S = FeS
Образующиеся в этих реакциях сульфиды характеризуются не постоянным, а, как правило, переменным составом. Так, состав сульфида кальция может непрерывно изменяться в границах от CaS до CaS 5 . Полисульфиды типа СаS n или Na 2 S n при взаимодействии, например, с соляной кислотой образуют сульфаны H 2 S n , причем значение n может составлять от 1 до приблизительно 10.
Концентрированная серная кислота при нагревании окисляет серу до SO 2:
S + 2H 2 SO 4 = 2H 2 O + 3SO 2 ­.
Царская водка (смесь азотной и соляной кислот) окисляет серу до серной кислоты.
Разбавленная азотная кислота, соляная кислота без окислителей и серная кислота на холоде с серой во взаимодействие не вступают. При нагревании в кипящей воде или растворах щелочей сера диспропорционирует:
3S + 6NaOH 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O;
Сера может присоединяться к сульфидам
Na 2 S + (n–1)S = Na 2 S n
и к сульфитам:
Na 2 SO 3 + S = Na 2 S 2 O 3
В результате протекания данной реакции из сульфита натрия Na 2 SO 3 образуется тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 .
При нагревании сера реагирует почти со всеми элементами, кроме инертных газов, иода, азота, платины и золота.
Известно несколько оксидов серы. Кроме устойчивых диоксида серы SO 2 [другие названия: сернистый газ, сернистый ангидрид, оксид серы (IV)] и триоксида серы SO 3 [другие названия: серный газ, серный ангидрид, оксид серы (VI)], получены неустойчивые оксиды S 2 O (при пропускании тока SO 2 через тлеющий разряд) и S 8 O (при взаимодействии H 2 S c SOCl 2). Пероксиды SO 4 и S 2 O 7 образуются при пропускании SO 2 в смеси с кислородом через тлеющий разряд или за счет окисления SO 2 озоном.
Кислотному диоксиду серы SO 2 соответствует неустойчивая кислота средней силы H 2 SO 3 (сернистая кислота):
Н 2 О + SO 2 H 2 SO 3 ,
а кислотному триоксиду серы SO 3 - сильная двухосновная серная кислота (см. СЕРНАЯ КИСЛОТА) H 2 SO 4:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
И сернистой кислоте H 2 SO 3 , и серной H 2 SO 4 соответствуют по два ряда солей: кислые [соответственно гидросульфиты NaHSO 3 , Ca(HSO 3) 2 и др. и гидросульфаты КНSO 4 , NaНSO 4 и другие] и средние [сульфиты Na 2 SO 3 , K 2 SO 3 и сульфаты CaSO 4 , Fe 2 (SO 4) 3 ].
Сера входит в состав многих органических соединений (см. статьи Тиофен (см. ТИОФЕН) , Тиолы (см. ТИОЛЫ) и другие).
Применение
Около половины производимой серы используется на производство серной кислоты, около 25% расходуется для получения сульфитов, 10-15% - для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур (главным образом винограда и хлопчатника) (наибольшее значение здесь имеет раствор медного купороса CuSO 4 ·5H 2 O), около 10% используется резиновой промышленностью для вулканизации резины. Серу применяют при производстве красителей и пигментов, взрывчатых веществ (она до сих пор входит в состав пороха), искусственных волокон, люминофоров (см. ЛЮМИНОФОРЫ) . Серу используют при производстве спичек, так как она входит в состав, из которого изготовляют головки спичек. Серу до сих пор содержат некоторые мази, которыми лечат заболевания кожи. Для придания сталям особых свойств в них вводят небольшие добавки серы (хотя, как правило, примесь серы в сталях нежелательна).
Биологическая роль
Сера постоянно присутствует во всех живых организмах, являясь важным биогенным элементом (см. БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ) . Ее содержание в растениях составляет 0,3-1,2 %, в животных 0,5-2 % (морские организмы содержат больше серы, чем наземные). Биологическое значение серы определяется прежде всего тем, что она входит в состав аминокислот метионина (см. МЕТИОНИН) и цистеина (см. ЦИСТЕИН) и, следовательно, в состав пептидов (см. ПЕПТИДЫ) и белков. Дисульфидные связи –S–S– в полипетидных цепях участвуют в формировании пространственной структуры белков, а сульфгидрильные группы (–SH) играют важную роль в активных центрах ферментов. Кроме того, сера входит в молекулы гормонов, важных веществ. Много серы содержится в кератине волос, костях, нервной ткани. Неорганические соединения серы необходимы для минерального питания растений. Они служат субстратами окислительных реакций, осуществляемых распространенными в природе серобактериями (см. СЕРОБАКТЕРИИ) .
В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится около 1402 г серы. Суточная потребность взрослого человека в сере - около 4.
Однако по своему отрицательному воздействию на окружающую среду и человека сера (точнее, ее соединения) стоит на одном из первых мест. Основной источник загрязнения серой - сжигание каменного угля и других видов топлива, содержащих серу. При этом около 96% серы, содержащейся в топливе, попадает в атмосферу в виде сернистого газа SO 2 .
В атмосфере сернистый газ постепенно окисляется до оксида серы (VI). Оба оксида - и оксид серы (IV), и оксид серы (VI) - взаимодействуют с парами воды с образованием кислотного раствора. Затем эти растворы выпадают в виде кислотных дождей. Оказавшись в почве, кислотные воды угнетают развитие почвенной фауны и растений. В результате создаются неблагоприятные условия для развития растительности, особенно в северных регионах, где к суровому климату добавляется химическое загрязнение. В результате гибнут леса, нарушается травяной покров, ухудшается состояние водоемов. Кислотные дожди разрушают изготовленные из мрамора и других материалов памятники, более того, они вызывают разрушение даже каменных зданий и изделий из металлов. Поэтому приходится принимать разнообразные меры по предотвращению попадания соединений серы из топлива в атмосферу. Для этого подвергают очистке от соединений серы нефть и нефтепродукты, очищают образующиеся при сжигании топлива газы.
Сама по себе сера в виде пыли раздражает слизистые оболочки, органы дыхания и может вызывать серьезные заболевания. ПДК серы в воздухе 0,07 мг/м 3 . - сераль, я … Русское словесное ударение

Жен. одно из простых (несложных, неразлагаемых) веществ, плавкое и сильно горючее ископаемое вулканического рожденья; как товар, зовут ее: сера горючая. Порох делается из селитры и серы, с углем. Черенковая сера, отлитая палочками. | Сера, серка … Толковый словарь Даля

СЕРА - СЕРА, Sulfur, хим. элемент VІ гр. Менделеевской системы, символ S, порядковый номер 16, ат. в. 32,07. Известна с древнейших времен. В природе встречается в виде залежей водного (нептунического) и вулканического. происхождения. Встречается также в … Большая медицинская энциклопедия

СЕРА - хим. элемент, символ S (лат. Sulfur), ат. н. 16, ат. м. 32,06. Существует в виде нескольких аллотропных модификаций; среди них сера моноклинной модификации (плотность 1960 кг/м3, tпл = 119°С) и ромбическая сера (плотность 2070 кг/м3, ίπι = 112,8… … Большая политехническая энциклопедия

- (обозначается S), химический элемент VI группы ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ, неметалл, известный с древности. Встречается в природе как в виде отдельного элемента, так и в виде сульфидных минералов, таких как ГАЛЕНИТ и ПИРИТ, и сульфатных минералов,… … Научно-технический энциклопедический словарь

В мифологии ирландских кельтов Сера отец Парталона (см. глава 6). Согласно некоторым источникам, именно Сера, а не Парталон был мужем Дилгнейд. (

Сера относится к элементу, находящемуся в VI-й группе главной подгруппы периодической системы Д.И.Менделеева. Его электронная конфигурация атома 1s22s22p63s23p4.

Химические свойства.

1. Свойства простого вещества.

Сера может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Окислителем сера является в первую очередь по отношению к металлам:

S + 2Na = Na2S S + Ca = CaS 3S +2Al = Al2S3

В качестве окислителя сера проявляет свои свойства и при взаимодействии с неметаллами:

S + H2 = H2S 3S + 2P = P2S3 2S + C = CS2

Однако с неметаллами, имеющими электроотрицательность бóльшую, чем у серы, она реагирует в качестве восстановителя:

S +3F2 = SF6 S + Cl2 = SCl2

Сера реагирует со сложными веществами, как правило, окислителями. Причём азотная кислота окисляет её до серной кислоты:

S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

Другие окислители окисляют серу до степени окисления (+4):

S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O 3S + 2KClO3 = 3SO2 + 2KCl

По механизму реакции ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ сера реагирует с щелочами. В процессе этой реакции образуются соединения серы (-2) и (+4):

3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O

Непосредственно с водой сера не реагирует, однако при нагревании подвергается дисмутации в атмосфере водяного пара.

Сера может быть получена в процессе реакций:

SO2 + 2CO = S + 2CO2 Na2S2O3 + 2HCl = S + SO2 + 2NaCl + H2O

Соединение серы (-2) с водородом называется сероводород – H2S. Сероводород – газ без цвета, неприятного запаха, тяжелее воздуха, очень ядовит, мало растворим в воде. Сероводород можно получить различными способами. Oбычно, в лаборатории, сероводород получают, действуя на сульфиды сильными кислотами:

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

Для сероводорода и его солей характерны восстановительные свойства:

H2S + SO2 = 3S + 2H2O

В лаборатории сероводород получают:

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

Cероводород легко окисляется галогенами, оксидом серы, хлоридом железа (III):

H2S + Cl2 = 2HCl + S 2H2S + SO2 = 2H2O + 3S H2S + 2FeCl3 = 2FeCl2 + S + 2HCl

На воздухе сероводород окисляет серебро, чем и объясняется почернение серебряных изделий со временем:

2H2S + 4Ag + O2 = 2Ag2S + 2H2O

Взаимодействие с кислородом

Оксид серы (IV)

Сернистый газ SO2 – бесцветный газ с удушливым резким запахом. При растворении его в воде (при 00С 1 объем воды растворяет более 70 объемовSO2) образуется сернистая кислотаH2SO3, которая известна только в растворах.

В лабораторных условиях для получения SO2действуют на твердый сульфит натрия концентрированной серной кислотой:

Na2SO3 + 2H2SO4 = 2NaHSO4 + SO2 + H2O

В промышленности SO2получают при обжиге сульфидных руд, например пирита:

Сера горит в кислороде при 280 °С, на воздухе при 360 °С, при этом образуется смесь оксидов:

Оксид серы (VI)

Серный ангидрид SO3при комнатной температуре представляет собой бесцветную легко летучую жидкость (tкип=44,80С,tпл=16,80С), которая со временем переходит в асбестовидную модификацию, состоящую из блестящих шелковистых кристаллов. Волокна серного ангидрида устойчивы лишь в запаянном сосуде. Поглощая влагу воздуха, они превращаются в густую бесцветную жидкость – олеум (от лат.oleum– «масло»). Хотя формально олеум можно рассматривать как растворSO3 вH2SO4, на самом деле он представляет собой смесь различных пиросерных кислот:H2S2O7,H2S3O10и т.д. С водойSO3взаимодействует очень энергично: при этом выделяется так много теплоты, что образующиеся мельчайшие капельки серной кислоты создают туман. Работать с этим веществом нужно крайне осторожно.

2S + 3O2 = 2SO3.

Оксид серы (VI) энергично соединяется с водой, образуя серную кислоту:

SO3 + H2O = H2SO4

Нахождение серы в природе

Сера широко распространена в природе. Она составляет 0,05% массы земной коры. В свободном состоянии (самородная сера) в больших количествах встречается в Италии (остров Сицилия) и США. Месторождения самородной серы имеются в Куйбышевской области (Поволжье), в государствах Средней Азии, в Крыму и других районах.

Сера часто встречается в виде соединений с другими элементами. Важнейшими ее природными соединениями являются сульфиды металлов: FeS2– железный колчедан, или пирит;HgS – киноварь и др., а также соли серной кислоты (кристаллогидраты):CaSO4ּ2H2O – гипс,Na2SO4ּ10H2O– глауберова соль,MgSO4ּ7H2O– горькая соль и др.

Физические свойства серы

Природная сера состоит из смеси четырех устойчивых изотопов: ,.

Сера образует несколько аллотропных модификаций. Устойчивая при комнатной температуре ромбическая серапредставляет собой желтый порошок, плохо растворимый в воде, но хорошо растворимый в сероуглероде, анилине и некоторых других растворителях. Плохо проводит теплоту и электричество. При кристаллизации из хлороформаCHCl3 или из сероуглеродаCS2 она выделяется в виде прозрачных кристаллов октаэдрической формы. Ромбическая сера состоит из циклических молекулS8, имеющих форму короны. При 1130Cона плавится, превращаясь в желтую легкоподвижную жидкость. При дальнейшем нагревании расплав загустевает, так как в нем образуются длинные полимерные цепочки. А если нагреть серу до 444,60С, она закипает. Выливая кипящую серу тонкой струйкой в холодную воду, можно получить пластическую серу –резиноподобную модификацию, состоящую из полимерных цепочек. При медленном охлаждении расплава образуются темно-желтые игольчатые кристаллы моноклинной серы. (tпл=1190C). Подобно ромбической сере, эта модификация состоит из молекулS8. При комнатной температуре пластическая и моноклинная сера неустойчивы и самопроизвольно превращаются в порошок ромбической серы.

Выполнила

студентка группы СВ-53

Руководитель семинаров по химии

Кафедры химии

Профессор В.Ф. Захаров

Москва, 2002

Нахождение серы в природе.

Физические свойства серы.

Химические свойства серы и ее соединений.

1) Свойства простого вещества.

Свойства оксидов:

оксид серы (IV);

оксид серы (VI).

Свойства кислот и их солей:

сернистая кислота и ее соли;

сероводород и сульфиды;

серная кислота и ее соли.

Использование серы в медицине.

Общая характеристика подгруппы кислорода

В подгруппу кислорода входят пять элементов: кислород, сера, селен, теллур и полоний (полоний – радиоактивный элемент). Это p-элементы VI группы периодической системы Д.И. Менделеева. Они имеют групповое название – халькогены, что означает «образующие руды».

Свойства элементов подгруппы кислорода

Свойства
Порядковый номер
Валентные электроны
Энергия ионизации атома, эВ
Относительная электроотрицательность
Степень окисления в соединениях
Радиус атома, нм

У атомов халькогенов одинаковое строение внешнего энергетического уровня – ns 2 np 4 . Этим объясняется сходство их химических свойств. Все халькогены в соединениях с водородом и металлами проявляют степень окисления –2, а в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – обычно +4 и +6. для кислорода, как и для фтора, не типична степень окисления, равная номеру группы. Он проявляет степень окисления обычно –2 и в соединениях с фтором +2.

Водородные соединения элементов подгруппы кислорода отвечают формуле H 2 R (R – символ элемента): H 2 O , H 2 S , H 2 Se , H 2 Te . Они называются хальководородами. При растворении их в воде образуются кислоты (формулы те же). Сила этих кислот возрастает с ростом порядкового номера элемента, что объясняется уменьшением энергии связи в ряду соединений H 2 R . Вода, диссоциирующая на ионы H + и ОН - , является амфотерным электролитом.

Сера, селен и теллур образуют одинаковые формы соединений с кислородом типа RO 2 и RO 3 . Им соответствуют кислоты типа H 2 RO 3 и H 2 RO 4 . С ростом порядкового номера элемента сила этих кислот убывает. Все они проявляют окислительные свойства, а кислоты типа H 2 RO 3 также и восстановительные.

Закономерно изменяются свойства простых веществ: с увеличением заряда ядра ослабевают неметаллические и возрастают металлические свойства. Так, кислород и теллур – неметаллы, но последний обладает металлическим блеском и проводит электрический ток.