Какие свойства проявляет сера и почему

Какие свойства проявляет сера и почему thumbnail

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
окисления

Валентность

 -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.

  1. S + O2
  2. S + Na
  3. 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 – 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.

Сера

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.

Основное и возбужденное состояние атома серы

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.

Природные соединения 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) SO2

    S + F2 = SF6

    S + Cl2 = (t) SCl2

    S + C = (t) CS2

    Горение серы в кислороде

  • Реакции с металлами
  • При нагревании сера бурно взаимодействует со многими металлами с образованием сульфидов.

    K + S = (t) K2S

    Al + S = (t) Al2S3

    Fe + 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 + H2O

    S + HNO3 = (t) H2SO4 + NO2 + H2O

  • Реакции с щелочами
  • Сера вступает в реакции диспропорционирования с щелочами.

    S + KOH = (t) K2S + K2SO3 + H2O

  • Реакции с солями
  • Сера вступает в реакции с солями. Например, в кипящем водном растворе сера может реагировать с сульфитами с образованием тиосульфатов.

    Na2SO3 + S → (t) Na2S2O3

    Реакция серы и щелочи

Сероводород – H2S

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

Сероводород

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↑

Сульфид железа и соляная кислота

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 + H2O

    KOH + H2S = KHS + H2O (гидросульфид калия, избыток кислоты)

    2KOH + H2S = K2S + 2H2O

    Металлы, 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

    Горение сероводорода

  • 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).

Сернистый газ

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 = K2SO3

    NaOH + SO2 = NaHSO3

    2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O

    Сульфит натрия

  • Восстановительные свойства
  • Химически сернистый газ очень активен. Его восстановительные свойства продемонстрированы в реакциях ниже.

    Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O = FeSO4 + H2SO4

    SO2 + O2 = (t, кат. – Pt) SO3

  • Как окислитель
  • В присутствии сильных восстановителей SO2 способен проявлять окислительные свойства (понижать степень окисления).

    CO + SO2 = CO2 + S

    H2S + 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 + H2O

    H2SO3 + 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

    Получение бромоводорода

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 + H2O

    Сульфат кальция

    SO3 + Li2O = Li2SO4

    SO3 + H2O = H2SO4

  • Окислительные свойства
  • SO3 – сильный окислитель. Чаще всего восстанавливается до SO2.

    SO3 + P = SO2 + P2O5

    SO3 + H2S = SO2 + H2O

    SO3 + KI = SO2 + I2 + K2SO4

    Выделение йода

    © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

    Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
    (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
    без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
    обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Какие свойства проявляет сера и почему

Сера – важнейший элемент в современной промышленности.

Особые свойства серы (антисептические и антипаразитарные) делают её незаменимым компонентном многих лекарственных препаратов.

Что такое сера и как она выглядит

Сера – химический элемент, находящийся по 16 номером в таблице Д. И. Менделеева и обозначающийся буквой S (по первой букве латинского названия Sulphur).

Какие свойства проявляет сера и почему

Молярная масса серы равна 32, 065 г/моль, атомная масса — 32,066 а. е. м. Это вещество может быть как ярко-желтого, так и коричневого цвета.

Какие свойства проявляет сера и почему

Различают порошкообразную (молотую) и жидкую серу.

Характеристика серы

Сера – вещество с переменной степенью окисления. На внешней электронной орбитали серы находятся шесть валентных электронов, для заполнения не хватает ещё двух, поэтому в соединениях с металлами и водородом она проявляет валентность -2.

Какие свойства проявляет сера и почему

При взаимодействии с кислородом и галогенами, т. е. с элементами с большей электроотрицательностью, сера может проявлять положительную валентность, например, +4 и +6.

Физические свойства

Как простое вещество, сера образует несколько аллотропных модификаций:

  1. Ромбическая – то, что мы привыкли называть обычной серой. Она устойчива при обычных условиях, встречается чаще всего недалеко от действующих или потухших вулканов.
  2. Пластическая – представляет собой замкнутые или открытые цепочки соединяющейся между собой серы, получаемые обычно при её сжигании. Имеет самую большую молекулярную массу среди всех разновидностей серы.
  3. Моноклинная (S8) – соединение серы, которое в молекулярном виде представляет собой восьмиугольник с атомами серы в вершинах. Выглядит как множество цилиндров, похожих на иглы. При комнатной температуре быстро превращается в ромбическую.

Какие свойства проявляет сера и почему

Приблизительная молярная масса одной молекулы моноклинной серы – 256 г/моль. В России сера, в основном, бывает только двух товарных видов: гранулированная и комовая.

Сера – легкоплавкое вещество, температура плавления около 120 градусов. Нерастворима в воде и не намокает про соприкосновении с ней.

Не обладает электролитическими свойствами и теплопроводностью. Плотность серы — 2,070 г/см³.

Химические свойства

В соединениях с водородом образует серную (химическая формула H2SO4) со степенью окисления серы +6 и сернистую (H2SO3) со степенью окисления +4 кислоты, которые дают соответственно сульфаты и сульфиты.

Какие свойства проявляет сера и почему

В нормальных условиях реагируют с активными металлами и ртутью, образуя сульфиды:

Hg + S = HgS

Na + S = Na2S

Также образует сульфиды при нагревании с большинством неактивных металлов, кроме платины и золота:

Fe + S (t) = Fe2S3

Проявляет восстановительные свойства в реакции с кислородом при нагревании, образуя кислотный оксид:

S + O2 = SO2

В реакциях с водородом образует сернистый газ, летучее бесцветное вещество с неприятным запахом тухлых яиц:

H2 + S = H2S

Области применения

Широко применяется в медицине, обладает антисептическими и антипаразитарными свойствами, используется для дезинфекции помещений и избавления от паразитов.

Какие свойства проявляет сера и почему

В низких концентрациях способствует формированию новых клеток эпидермиса, из-за чего её часто используют для лечения воспалений. Помимо этого сера имеет слабительное действие, а при приеме внутрь оказывает отхаркивающий эффект.

Благодаря легковоспламеняемости и горючим свойствам, сера хорошо горит. Например, самое простое, где можно взять серу, это открыть полный спичечный коробок — сера входит в состав спичечной головки.

Какие свойства проявляет сера и почему

При трении головка касается шероховатой поверхности (например, наждачной бумаги), и спичка легко загорается.

Серная кислота (H2SO4) – важнейший продукт химической промышленности, используется в качестве электролита в свинцовых аккумуляторах, применяется для получения соляной, азотной, борной и других кислот.

Какие свойства проявляет сера и почему

Серная кислота является необходимым сульфирующим средством при получении многих лекарственных веществ и красок.

Сероводород (H2S) используется для выделения чистой серы, сульфитов и серной кислоты из растворов.

Оксиды серы (SO2 и SO3) находят применения в производстве серной и азотной кислот, а также используются в бытовой химии: входят в состав отбеливателей, дезинфицирующих средств.

Нахождение серы в природе

Какие свойства проявляет сера и почему

Чаще всего в природе находится самородная сера (S), однако встречаются и её соединения с другими элементами: FeS2 (сульфат железа (II), пирит), ZnS (сульфат цинка, цинковая обманка), CaSO4*2H2O (гипс), PbS (сульфат свинца, свинцовый блеск) и другие.

Биологическая роль серы

Сера содержится в живых организмах, особенно много её в белках ногтей, волос, копыт. Общая масса серы в человеческом организме составляет около 130 грамм. Также это вещество встречается в составе некоторых витаминов и гормонов.

Сера обладает уникальными химическими и физическими свойствами, благодаря чему является важнейшим компонентом промышленности и незаменима при создании лекарственных препаратов.

Источник