Какие физические свойства имеет ромбическая сера
Сера,
её физические и химические свойства. Биологическое значение серы, её применение
(демеркуризация).СЕРА S
Cера в природе
Самородная сера
Сульфиды
PbS – свинцовый блеск
Cu2S – медный блеск
ZnS – цинковая обманка
FeS2 – пирит, серный колчедан, кошачье золото
H2S – сероводород (в минеральных источниках и природном газе)
Белки
Сульфаты
CaSO4 * 2H2O – гипс
MgSO4 * 7H2O – горькая соль (английская)
Na2SO4 *10H2O – глауберова соль (мирабилит)
Физические свойства
Твердое кристаллическое вещество желтого цвета, нерастворима в воде, водой не смачивается (плавает на поверхности), t°кип = 445°С.
Одно из особенных физических свойств серы – флотация, способность мелкого порошка серы всплывать, тогда, как ее крупные кристаллы тонут в воде. Дело в том, что сера не смачивается водой, и ее частички держатся на поверхности воды за счет прилипших к ним мелких пузырьков воздуха. Это свойство используют при отделении самородной серы от примесей. Руду размалывают, заливают водой, а снизу продувают воздухом, сера всплывает, а примеси остаются на дне.
Аллотропия
Для серы характерны несколько аллотропных модификаций, но наиболее известные видоизменения: ромбическая (кристаллическая), моноклинная (игольчатая) и пластическая.
Ромбическая (a – сера) – S8
t°пл. = 113°C; ρ = 2,07 г/см3. Наиболее устойчивая модификация.
Моноклинная (b – сера) – S8
темно-желтые иглы, t°пл. = 119°C; ρ = 1,96 г/см3. Устойчивая при температуре более 96°С; при обычных условиях превращается в ромбическую.
Пластическая Sn
коричневая резиноподобная (аморфная) масса. Неустойчива, при затвердевании превращается в ромбическую.
ПОЛУЧЕНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ СЕРЫ
Взаимопревращение аллотропных модификаций серы
Строение атома серы
Размещение электронов по уровням и подуровням
Основное состояние
1s22s22p63s23p4
Размещение электронов по
орбиталям (последний слой)Степень
окисленияВалентность
-2
В основном состоянии
II
+4
Первое возбуждённое состояние
IV
+6
Второе возбуждённое состояние
VI
Получение серы
1. Промышленный метод – выплавление из руды с помощью водяного пара.
2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода).
2H2S + O2 = 2S + 2H2O
3. Реакция Вакенродера
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
Химические свойства серы
Сера – окислитель S0 + 2ē→ S-2 | Сера – восстановитель: S – 4ē → S+4; S – 6ē →S+6 |
1. Взаимодействие серы со всеми щелочными и щелочноземельными металлами, медью, ртутью, серебром без нагревания: 2Na + S → Na2S ОПЫТ S + Hg = HgS Ртуть обладает высокой летучестью. Её пары ядовиты. Эта реакция лежит в основе удаления и обезвреживания ртути, например из разбитого медицинского термометра. Места, из которых нельзя извлечь капельки ртути, засыпают порошком серы. Сера и ртуть вступают в реакцию при соприкосновении. В результате образуется химически инертное и безвредное вещество. Этот процесс называется демеркуризацией 2. Взаимодействие серы c остальными металлами (кроме Au,Pt) при повышенной t°: 2Al + 3S t→ Al2S3 Zn + S t°→ ZnS ОПЫТ Cu + S t→ CuS ОПЫТ 3.Взаимодействие серы с некоторыми неметаллами с образованием бинарных соединений: H2 + S → H2S 2P + 3S→ P2S3 C + 2S → CS2 | 1. Взаимодействие серы c кислородом: S + O2 t°→ S+4O2 2S + 3O2 t°;pt→ 2S+6O3 2. Взаимодействие серы c галогенами (кроме йода): S + Cl2 → S+2Cl2 **Взаимодействие серы с кислотами – окислителями: S + 2H2SO4(конц) → 3S+4O2 + 2H2O S + 6HNO3(конц) → H2S+6O4 + 6NO2 + 2H2O **Реакции диспропорционирования: 4. 3S0 + 6KOH→ K2S+4O3 + 2K2S-2 + 3H2O |
Тренажёр №1 – Характеристика серы по её положению в периодической системе Д. И. Менделеева
Тренажёр №2 – Химические свойства серы
Тренажёр №3 – Взаимодействие серы с металлами
Применение
Вулканизация каучука, получение эбонита, производство спичек, пороха, в борьбе с вредителями сельского хозяйства, для медицинских целей (серные мази для лечения кожных заболеваний), для получения серной кислоты и т.д.
Применение серы и её соединений
Домашнее задание параграф 21; упражнения 1, 3, 4 стр. 99-100.
Дополнительные зхадания
Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель, восстановитель.
- S + O2
- S + Na
- S + H2
№2. Осуществите превращения по схеме:
Это интересно…
- Содержание серы в организме человека массой 70 кг – 140 г.
- В сутки человеку необходимо 1 г серы.
- Серой богаты горох, фасоль, овсяные хлопья, пшеница, мясо, рыба, плоды и сок манго.
- Сера входит в состав гормонов, витаминов, белков, она есть в хрящевой ткани, в волосах, ногтях. При недостатке серы в организме наблюдается хрупкость ногтей и костей, выпадение волос.
Следите за своим здоровьем!
Знаете ли вы..
- Соединения серы могут служить лекарственными препаратами;
- Сера – основа мази для лечения грибковых заболеваний кожи, для борьбы с чесоткой. Тиосульфат натрия Na2S2O3 используется для борьбы с нею.
- Многие соли серной кислоты содержат кристаллизационную воду: ZnSO4×7H2O и CuSO4×5H2O. Их применяют как антисептические средства для опрыскивания растений и протравливания зерна в борьбе с вредителями сельского хозяйства.
- Железный купорос FeSO4×7H2O используют при анемии.
- BaSO4 применяют при рентгенографическом исследовании желудка и кишечника.
- Алюмокалиевые квасцы KAI(SO4)2×12H2O – кровоостанавливающее средство при порезах.
- Минерал Na2SO4×10H2O носит название «глауберова соль» в честь открывшего его в VIII веке немецкого химика Глаубера И.Р.Глаубер во время своего путешествия внезапно заболел. Он ничего не мог есть, желудок отказывался принимать пищу. Один из местных жителей направил его к источнику. Как только он выпил горькую соленую воду, сразу стал есть. Глаубер исследовал эту воду, из нее выкристаллизовалась соль Na2SO4×10H2O. Сейчас ее применяют как слабительное в медицине, при окраске хлопчато- бумажных тканей. Соль также находит применение в производстве стекла.
- Тысячелистник обладает повышенной способностью извлекать из почвы серу и стимулировать поглощение этого элемента с соседними растениями.
- Чеснок выделяет вещество – альбуцид, едкое соединение серы. Это вещество предотвращает раковые заболевания, замедляет старение, предупреждает сердечные заболевания.
Источник
СЕРА ЭТО
(Sulfur), S — хим. элемент VI группы периодической системы элементов; ат. н. 16, ат. м. 32,06. Светло-желтые ромбические кристаллы. В соединениях проявляет степени окисления —2, +2, +3, +4, +5 и +6. Природная С. состоит из стабильных изотопов 32S (95,02%), 33S (0,75%), 34S (4,21%) и 36S (0,02%).
Известны искусственные радиоактивные изотопы 29S, 30S, 31S, 36S, 37S и 38S с периодами полураспада соответственно 0,195; 1,35 и 2,40— 3,18 сек; 87,9 дней; 5,04 и 172 мин. С. применяли с древних времен для изготовления косметических средств, меди препаратов, красок, отбеливания тканей, дезинфекции и т. п. По распространенности в природе С. занимает 15 место среди др. элементов.
Ее содержание в земной коре 5 х 10-2%, в мировом океане 9 х 10-2%. В природе встречается в виде серы самородной и в виде соединений, напр. сульфидов (антимонит Sb2S3, аргентит Ag2S, арсенопирит FeAsS, галенит PbS, кобальтин CoAsS, ковален CuS, киноварь HgS, пирит FeS2) и сульфатов (ангидрита CaSО4, барита BaSО4, гипса CaSО4·2H2О).
Кроме того, сера содержится в каменных углях, битумных сланцах, нефти, водах различных горячих минер, источников, растительных и животных тканях, газах вулканического происхождения и т. п., также служащих сырьем для пром. получения серы. Известно несколько модификаций С Энантиотропными формами являются ромбическая α-S, устойчивая ниже т-ры 95,60 С, и моноклинная β3-S, устойчивая выше т-ры 95,6° С.
Ромбическая сера
Ромбическая С— желтого цвета, нерастворима в воде, растворяется в сероуглероде, анилине, толуоле, четыреххлористом углероде, феноле и в др. неполярных растворителях, обладает малой твердостью, большой хрупкостью. Моноклинную С. получают, медленно нагревая ромбическую в интервале т-р 95,6—119,25° С.
Если нагревание вести быстро, то ромбическая С. плавится при т-ре 112,8° С, превращаясь в подвижную жидкость соломенного цвета, называемую лямбда-серой, или циклооктасерой λ-S. Эта жидкость растворима в сероуглероде. При резком охлаждении жидкой С. образуется аморфная темно-красная пластическая С, нерастворимая в сероуглероде и называемая мю-серой, или кетоносерой μ-S. Метастабильная мю- сера быстро переходит в ромбическую.
При нагревании жидкой С. относительное содержание мю-серы увеличивается. Вязкость мю-серы больше, чем λ-S, поэтому при нагревании она из подвижной (с вязкостью 0,065 nз при т-ре 155° С) становится вязкой (с вязкостью 933 nз при т-ре 1879 С) жидкостью. С дальнейшим повышением т-ры вязкость уменьшается до 0,83 nз при т-ре 444,6° С.
Модификации элемента
В жидкой С. образуется также пи-модификация по схеме λ — S ⇄ μ — S + π — S Ее можно отделить от мю-серы, используя меньшую растворимость в сероуглероде. В процессе хранения пи-модификация превращается в мю-серу. При быстром охлаждении раствора С. в бензоле или спирте выделяется твердая нестабильная гамма-модификация.
У ромбической и моноклинной С, лямбда-серы и пи модификации — восьми-звенное кольцеобразное пространственное строение, у мю-серы — открытые цепочки. Разрыв кольцеобразных молекул наблюдается при т-ре более 160° С. Выше т-ры 190° С происходит уменьшение длины цепочек.
В парообразном состоянии С. представлена набором молекул S8, S6, S4 и S2. При повышении т-ры увеличивается относительное количество молекул с меньшим числом атомов, а выше т-ры 1500° С начинается диссоциация на атомы. Твердая и жидкая С. диамагнитна. Парообразная сера (S2) парамагнитна.
Поверхностное натяжение (дин/см): 60,83 (т-ра 120° С); 57,67 (т-ра 150° С) и 39,4 (т-ра 445° С). Элементарная С. активно взаимодействует со многими металлами, неметаллами, неорганическими и органическими соединениями. С азотом, йодом, золотом, платиной и инертными газами непосредственно не взаимодействует. К числу важнейших относятся соединения С. с водородом, кислородом и галогенами.
С водородом она образует сульфаны (сероводород H2S, двухсернистый водород H2S2, трех-сернистый водород H2S3 и т. д.). Водные растворы сульфанов обладают св-вами слабых двухосновных к-т. Водород в них может быть замещен на металлы, галогены, органические радикалы. Соли сульфанов наз. сульфидами, или полисульфидами. Первый член сульфанов — бесцветный ядовитый газ, обладающий сильными восстановительными св-вами. Остальные сульфаны — малоустойчивые желтоватые маслянистые жидкости.
Соединения серы с кислородом
При сгорании С. и сульфидов в среде кислорода или воздуха образуется сернистый газ SО2, растворяющийся в воде с образованием слабой двухосновной сернистой к-ты H2SО3, соли к-рой (сульфиты) — сильные восстановители. Каталитическим окислением сернистого газа получают газообразную трехокись серы SО3, при растворении к-рой в воде образуется сильная двухосновная серная к-та H2SО4, соли к-рой наз. сульфатами.
Растворением SО3 в серной к-те получают олеум, состоящий в основном из пиросерной к-ты H2S2О7. Известны малоустойчивые окислы серы S2О, SO, S2О3, SО4, S2О7 и S3O10. С. легко взаимодействует с галогенами. Помимо галогенопроизводных сульфанов общей ф-лы SXT2, она образует соединения с фтором — SFe, S2F10 и SF4, с хлором — SCl4. Получены соединения С. с азотом: азотистая сера N4S4, четырехсерный азот N2S4 и сернистый азот N2S5; с фосфором сера образует тиоангидриды P4S3, P4S6, P4S7 и P4S10; с углеродом — сероуглерод CS2, сероокись COS и др.
Выплавка серы
Один из осн. способов получения С.— выплавка из самородных руд. По геотехническому методу перегретую воду подают по скважине под землю в рудное тело, после чего выплавившуюся жидкую С. высокой чистоты давлением горячего воздуха поднимают на поверхность. Применяют термические методы, по к-рым С. выплавляют или испаряют из руды в ретортах либо вращающихся печах.
По экстракционному методу С. извлекают из руды с помощью растворителей, напр. сероуглерода. Применяют также пароводяной и флотационный методы, по к-рым используют выплавку в автоклавах острым паром. Кроме того, С. получают из соединений, напр. окисляя кислородом воздуха сероводород, водяной, генераторный, коксовый и природный газы, газы крекинга нефти, сульфиды и др. либо восстанавливая углем двуокись серы, сульфаты кальция и бария (гипс, тяжелый шпат). Очищают С. дистилляцией.
В зависимости от способа получения различают С. природную комовую (выплавленную из руд) и газовую комовую (полученную восстановлением сульфатной либо окислением сульфидной серы). Рафинированной наз. природную комовую серу, очищенную перегонкой; черенковой — серу, сконденсированную в жидкость, разлитую в формы и закристаллизованную. Порошкообразную С, полученную конденсацией, наз. серным цветом.
Особовысоко-дисперсную С. наз. коллоидной. Примерно половина всей мировой добычи С. используется в произ-ве серной к-ты, четверть — в бумажной пром-сти при получении сульфитцеллюлозы, остальное — в сельском хозяйстве, резиновой пром-сти, в произ-ве искусственных волокон, взрывчатых веществ, красителей, медицинских препаратов и др. Добавки С. улучшают обрабатываемость автоматных сталей и антифрикционные св-ва спеченных антифрикционных материалов. С. ухудшает мех. св-ва металлов, вследствие чего их подвергают внепечной обработке — обессериванию.
Распространение в природе
В природной сере четыре стабильных изотопа: ³²S (95,06%), ³³S (0,74%), ³⁴S (4,18%), ³⁶S(~0,014%) искусственно получены еще три изотопа серы, в коре земли серы около 0,1 масс. %. Встречается она в свободном (самородном) Состоянии и в виде соединений (сульфидов и сульфатов). Месторождения самородной серы имеются по берегам Волги , на Кавказе, на Камчатке. Богаты самородной серой США, Италия и Япония.
В виде природных сульфидов сера находится в рудах: пирите (железный колчедан) FeS2, медном блеске Cu2S, свинцовом блеске PbS, цинковой обманке ZnS, киновари HgS и др.; природные сульфаты— гипс СаSO4·Н2O, ангидрит СаSO4, тяжелый шпат ВаSO4, горькая соль MgSO4·7H2O и мирабилитNa2SO4·10H2O, добываемый из вод залива Кара-Богаз-Гол.
Кроме того, с вулканическими газами выделяются двуокись серы SO2 и сероводород H2S. Последний содержится также в водах минеральных источников (Мацеста, Пятигорск ) и в Черном море (на глубине более-200 м).
Биологическое значение
Велико биологическое значение серы: она входит в состав белков растений и животных. А сероводород, выделяющийся при гниении мяса рыбы или яиц, — это продукт разложения белковых веществ. Особенно богаты серой белки волос человека, а у животных и птиц—белки шерсти, перьев, копыт и рогов. Соединения, содержащие серу сообщают горький вкус и острый запах хрену, луку, чесноку.
Существуют бактерии, восстанавливающие сульфаты до сероводорода, а также бактерии, окисляющие сероводород до свободной серы .
Элементарная сера не токсична для высших животных, но убивает грибки .
Получение серы
В промышленности серу получают из залежей самородной серы, из сероводорода и двуокиси серы (отходов коксохимического производства), из сульфидов некоторых металлов (например, из серного колчедана FeS2).
Переработка самородной серы заключается в отделении ее от сопутствующих пород (песка, глины, известняка и т. п.). Выплавляют серу в автоклавах, в которые загружают серный концентрат, смоченный водой, и пропускают перегретый водяной пар при температуре 140—150 С под давлением 6 атм. При этом расплавленная сера собирается в нижней части автоклава, а затем выпускается через специальные отверстия в формы.
В некоторых странах (например, в США) распространен метод подземной выплавки серы. Обычно сквозь слой песка к залежам серы прокладывают колонну из трех труб, вложенных одна в другую. Через наружную трубу нагнетают водяной пар при температуре 160—170° С, плавящий серу под землей, через внутреннюю подают горячий воздух под давлением 10—18 атм. Тогда по средней трубе расплавленная сера поднимается на поверхность земли.
Получая серу из пирита, нагревают его в специальных печах до 600 °С, и он разлагается с выделением свободной серы:
FeS2 = S + FeS
Получают серу также из полиметаллических сульфидных руд. Выплавляемую в автоклавах серу называют комовой; она содержит еще много примесей. Очищают ее перегонкой в специальных печах, соединенных с кирпичными камерами. Пары серы, поступая в камеру, охлаждаются, и сера осаждается на стенках в виде серного цвета — желтого кристаллического продукта, самого чистого технического сорта серы.
При нагревании камеры выше 120 С пары серы сгущаются в жидкость, застывающую в формах в виде палочек черенковой серы. Сельское хозяйство получает от промышленности также серу молотую (размол комовой серы) для опыливания растении и серу коллоидную — тонкодисперсный продукт, дающий с водой устойчивую суспензию, пригодную для опрыскивания растений.
Физические свойства
Чистая сера — хрупкое кристаллическое вещество желтого цвета, хорошо растворима в сероуглероде, бензоле, анилине; в воде она не растворяется. Сера плохо проводит теплоту и электричество.
У серы несколько аллотропических модификаций: ромбическая (или октаэдрическая), призматическая (или моноклинная) и пластическая.
Кристаллы ромбической серы имеют форму октаэдров плотность ее 2,07 г/см³, плавится при 112,8° С.
При медленном охлаждении расплавленной серы получается моноклинная модификация плотностью 1,96 г/см³ с температурой плавления 119 °С. Кристаллы ее постепенно превращаются в ромбическую серу как наиболее устойчивую.
Если расплавленную и нагретую почти до кипения серу быстро охладить (вливая струей в холодную воду), получается коричневая резиноподобная масса — пластическая сера, однако она тоже неустойчива и при хранении превращается в ромбическую.
Аллотропия серы
Аллотропия серы обусловлена не разным числом атомов в молекуле, как у кислорода, а различным строением восьмиатомных молекул S8. При нагревании до 112° С сера превращается в желтую легкоподвижную жидкость, при 250° С приобретает красно-бурый цвет и вязкость, выше 300°С снова становится жидкой. Наконец, при 444,6° С она закипает, выделяя оранжево-желтые пары. Эти превращения — результат изменений в строении молекул серы. В кристаллах серы молекулы S8 имеют кольчатое строение:
По мере нагревания кольца разрываются и образуются молекулы с открытой цепью атомов:
Расплавленная сера состоит еще из молекул S8, S6, пары ее содержат уже молекулы S6, S4 и S2. Термическая диссоциация молекул S2 на атомы наблюдается при температуре 1700° С.
Химические свойства серы
В химическом отношении сера — типичный неметалл, активно взаимодействует со многими металлами, образуя сульфиды. Реагирует сера и с некоторыми неметаллами: кислородом, водородом (при нагревании), галогенами. Например, пропуская хлор в расплавленную серу, получают хлорид серы, в котором она проявляет степень окисления +1. Молекулярная масса хлорида серы, определенная по плотности пара, соответствует формуле S2Cl2. Это жидкость имеет температуру кипения 137° С, растворяет серу, которая разлагается водой:
S2Cl2 + 2H2O = 2HCl + H2S + SO2
Хлорид серы(I) S2Cl2 используют для вулканизации каучука.
Дихлорид SCl2 и тетрахлорид серы SCl4 большого применения не нашли . Из других соединений с галогенами известны бромид серы (I) S2Br2 и фторид серы (VI) SF6.
Применение серы
Сельское хозяйство молотая сера или серный цвет используют для опыливания растений против возбудителей грибковых заболеваний и некоторых вредителей. Сжигая серу, получают двуокись , которой окуривают зернохранилища и склады, уничтожают амбарных вредителей.
В ветеринарии применяют серные мази для лечения накожных заболеваний. Сера входит в состав многих медицинских препаратов (сульфидина, сульфазола и др.). Большие количества серы расходует резиновая промышленность на вулканизацию каучука. Сера используется для изготовления черного пороха, сероуглерода, спичек, некоторых красителей.
Статья на тему Сера
Источник