Какими свойствами обладает сера

Сера (Sulfur, S) – химический элемент и макроэлемент для организма, участвующий в синтезе коллагена, кератина, а также входящий в состав меланина. Таким образом, сера непосредственно поддерживает формирование и здоровье соединительной ткани, хрящей, сухожилий, волос, ногтей, кожного покрова.

В связи с этим, главными признаками дефицита серы является частые переломы и другие травмы опорно-двигательного аппарата, ухудшение внешнего вида и здоровья волос, ногтей, развитие различных дерматитов и дерматозов.

Наиболее известным применением серы в быту является – спички, благодаря которой они, собственно, и зажигаются.

Самородная сера в природе имеет вид кристаллоподобных прозрачных или полупрозрачных образований желтого цвета с маслянистым блеском. При нагревании измельченный порошок от желтого цвета меняется до оранжевого и темно-красного, постепенно преобразовываясь в жидкое состояние.

Количество серы в коре Земли (кларк) по одним из последних данных за 1964 г1 составляет 260 мг/кг, причем еще 25 годами ранее, правда другой автор — Ферсман А. Е. писал, что в 1939 г кларк серы составлял 1000 мг на 1 кг. Собственно, учитывая 2ю мировую и развитие индустриализации, в которых серы выступала значимым элементом во многих сферах жизнедеятельности человека уменьшение объемов этого ископаемого вполне логична.

В связи с особенностью образования серы – вулканические извержения, разложение гипсовых пород, выветривание сульфидов и прочие физико-химические действия, основные природные источники вещества находятся в местах вулканической активности, добычи природного газа, скопления сероводорода.

Наиболее часто встречающиеся соединения серы – пирит (FeS2), халькопирит (CuFeS2), киноварь (HgS), сфалерит (ZnS), галенит (PbS), ковеллин (CuS) и прочие. Ее частицы также находятся в составе нефти, природном газе, угле, сланце, природных минеральных водах. Кстати, именно сульфур придает многим «минералкам» жесткость.

Свое наименование «Sulfur» (сульфур) сера получила от латинского слова «sulpur», которое предположительно связывают с индоевропейским корнем «*swelp», в переоде означающего «гореть». По теории же русско-немецкого лингвиста Макса Фасмера старословянское «сѣра» произошло от латинского «сera», означающего в переводе «воск». Как бы то ни было, по физикохимическим свойствам этого вещества и «swelp» и «сera» неплохо его характеризуют.

История – краткая справка

Первые упоминания в использовании серы датированы задолго до Рождения Иисуса Христа. Так, еще древнегреческий поэт Гомер, живший в 9-8 ст. до н.э. описывал применение серы в военном деле – в качестве зажигательных смесей. Для изготовления пороха и других пиротехнических горючих смесей сульфур использовали и китайцы, причем уже в 8 веке по Рождеству.

Сульфур также применялся древними жрецами для различных религиозных ритуалов.

Во втором тысячелетии S нашел широкое применение в алхимии, его также считали одной из обязательных основ любого металла.

Естественную природу серы и ее свойства с помощью различных опытов и сжиганию уже установил французский химик-естествоиспытатель Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794 гг.)

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — III период, III ряд, VI группа, в новой версии таблицы – 16 группа, 3 период.

• Атомный номер – 16
• Атомная масса – 32,059 а. е. м.
• Электронная конфигурация – [Ne] 3s2 3p4
• Температура плавления (°С) – 112,85 (386 K)
• Температура кипения (°С) – 444,67 (717,824 К).
• CAS: 7704-34-9.

Физико-химические свойства. Чистая сера – желтые прозрачные и полупрозрачные кристаллы, которые без особого труда легко измельчить в состояние порошка. При наличии примесей может иметь оранжевый, желто-коричневый, бурый и даже черный цвета. Обычно в ней присутствуют добавки глины, сульфатов, карбонатов, битумов и прочих веществ. Блеск маслянистый, жирный.

В природе представлена 2мя формами – α-сера и β-сера. Альфа характеризуется ромбическим видом кристаллов и стойкую структуру при температуре до 96 °С. При воздействии более высоких температур альфа-сера перерождается в бета-серу, которая уже имеет моноклинные кристаллы и становится устойчивой к более высоким температурам. Плотность минерала — 2,05 -2,08 г/см3.

В воде сульфур за счет гидрофобных свойств не тонет, хотя этот минерал и тяжелее H2O. Однако при добавлении немного спирта или ацетона опускается на дно. Кстати, из-за того, что сульфур находится в составе многих солей и кислот, они также плохо растворяются водой. Сера хорошо растворима в керосине, скипидаре, сероуглероде и канадском бальзаме.

При нагревании S постепенно плавится, преобразовываясь в желтую подвижную жидкость, и при дальнейшем увеличении температуры нагревания до 160 °С желтый цвет сменяется оранжевым, после темно-красным, далее, при 190 °С немного загустевает и через время, при 300 °С снова становится подвижным.

Биологическая роль и функции серы в организме

Для чего нужна сера организму? S играет важную роль в формировании, развитии и поддержании жизнедеятельности многих органов и систем живых организмов, а также представителей растительного мира.

Особенно важна сера для синтеза коллагена – фибриллярного белка, являющегося одной из основ соединительной ткани организма, и соответственно, сухожилий, хрящей, костей, дермы, кровеносных сосудов, мягких тканей, глаз и даже нервных волокон, а также прочих составляющих тело человека и животных. Таким образом обеспечивается эластичность и прочность этих компонентов. Количество коллагена в организме составляет от 25 до 45% всех белков.

Участвует в синтезе кератина – еще одно семейство фибриллярных белков, которые за счет достаточно высокой механической прочности входя в состав эпителиальных клеток, кожного покрова, ногтей, волос, а у животных клювы, рога, копыта, перья, панцири, паутина и т.д. передают им свою крепость. Кератин в симбиозе с коллагеном и эластином придают коже упругость.

Участвует в синтезе меланина – группа высокомолекулярных пигментов, придающих цвет коже, глаз, волос. Помимо функции окраса, меланины обладают свойство поглощать ультрафиолетовые лучи, тем самым защищая организм от солнечного лучевого облучения. Замечен и антиоксидантный эффект меланинов.

Количество серы в организме взрослого среднестатистического человека колеблется в пределах 1,6-2,5 г на 1 кг массы тела (0,16-0,25%). Основная масса макроэлемента присутствует в крови, кожном покрове, суставах, волосах и ногтях.

Сера выполняет и множество других полезных функций, среди которых:

• Участие в синтезе инсулина – гормона, вырабатываемого поджелудочной железой и участвующих во многих обменных процессах, прежде всего, утилизации глюкозы, синтезе белков и жиров;
• Участие в синтезе гемоглобина, который помимо окрашивания крови в красный цвет обладает транспортной функцией в газообмене и переносе кровью питательных веществ ко всем органам и системам;
• Входит в состав различных аминокислот – метионина, цистеина;
• Входит в состав некоторых витаминов – витамина В1 (тиамина), витамина В7 (биотина), липоевой кислоты (синоним витамина N);
• Обладает мощным антиоксидантным действием – тормозит преждевременное окисление полезных веществ в организме, тем самым предотвращает их разложение до того, как произойдет превращение и оказание полезного действия этих веществ на организм;
• Участвует в функционировании и поддержании нормальной работы головного мозга и других элементов нервной системы;
• Обладает антигистаминным, т.е. противоаллергическим действием;
• Очень важен для формирования и роста костей, суставов, ногтей, волос, собственно, как мы уже и говорили;
• Очищает лимфатическую и кровеносную системы от токсинов и других вредных веществ;
• Подавляет выработку в организме медиаторов воспаления, за счет чего помогает ему лучше справляться с воспалительными заболеваниями различных органов;
• Участвует в репродуктивной функции;
• Тормозит старение организма.

Применение серы в других сферах человеческой жизни

• В медицинской практике – для лечения заболеваний кожи и опорно-двигательного аппарата, в качестве слабительного;
• В промышленности – для изготовления серной кислоты, вулканизации каучука, изготовления серных ламп;
• В быту – применяется для изготовления спичек, бумаги, а также обеззараживания помещений (фунгицид) и растений от вредителей;
• В строительстве – для изготовления серобетона;
• Военное дело – для изготовления взрывчатых веществ;
• Для изготовления минеральных удобрений.

Сера в чистом виде – пожароопасное вещество, которое приводило не одно десятилетие к большим пожарам по всему миру, особенно на производственных предприятиях и складах по ее хранению.

Сера — суточная потребность

Суточная потребность в S до конца не изучена, поэтому диетологи рекомендуют усредненную дозировку, безопасную для различных группы населения. Такой дозой является от 500 до 1300 мг, что зависит главным образом от веса человека – 500 мг при 15-30 кг массы тела и 1300—1500 мг при 120 кг.

В методических рекомендациях Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека №2.3.1.1915-04 от 02.07.2004 г суточная норма серы также не указана.

Суточная доза серы повышается при высоких физических нагрузках на организм – при занятии спортом, поднятии тяжестей и других высоко энергозатратных действиях.

Терапевтическими дозами серы являются от 3,5 до 3 мг в сутки. Замечена эффективность дополнительного приема макроэлемента при артритах, артрозах, амилоидозе, сенной лихорадке.

Нехватка серы — симптомы

Дефицит S может вызывать следующие нарушения в работе организма:

• Побледнение кожи, появление на кожном покрове пигментных пятен (развитие витилиго) и склонность к заболеваниям кожи – дерматитам, дерматозам, экземе и псориазу;
• Потускнение, сечение и выпадение волос;
• Склонность к расслоению и ломкости ногтей;
• Расстройство со стулом в виде периодических запоров;
• Со стороны сердечно-сосудистой системы могут наблюдаться тахикардия и повышенное артериальное давление;
• Склонность к аллергическим реакциям;
• Дискомфортные ощущения, хруст и боль в суставах (артралгия) и мышцах (миалгия), особенно при физическим нагрузках;
• Предрасположенность к травмам опорно-двигательного аппарата и развитие патологий в позвоночнике в виде патологических лордоза и кифоза, а также остеохондроза, сколиоза;
• Повышение уровня сахара в крови (гипергликемия) и появление риска на сахарный диабет;
• Снижение функции печени, вплоть до развития жировой дистрофии;
• Нарушения со стороны функционирования нервной системы – повышенная раздражительность, ухудшение умственной деятельности, предрасположенность к стрессам и неврозам, апатии, развитие вегето-сосудистой дистонии.
• Осложнением при длительном дефиците серы может свидетельствовать атрофия печени, ломкость кровеносных сосудов, множественные внутренние кровотечения, нарушения обмена белков и углеводов.

Причины нехватки S

• Недостаточное питание, жесткие диеты, голодовки, употребление некачественных продуктов питания, особенно на фоне тяжелого физического труда;
• Прием повышенных доз селена (Se), молибдена (Mo) и бария (Ba).

Применение серы в медицине

Применение S целесообразно в следующих случаях:

• При запорах — в качестве слабительного средства;
• Для лечения заболеваний кожи – экземы, дерматитов, чесотки;
• Для борьбы с некоторыми видами паразитов, например — гельминтов;
• Лечение подагры – в составе гарлемского бальзама;
• Профилактика заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Избыток серы

Передозировка серой в случае употребления продуктов питания маловероятна и медицинскими специалистами практически нигде не описана. Иногда встречаются факты избыточного скопления внутри серы в следствие злоупотребления сульфитами, т.е. серосодержащие вещества, которых большое количество в пиве и других алкогольных напитках, копченостях, уксусе, некоторых свежих овощах (картофель и др.).

Особенно тяжело протекают отравления летучими серосодержащими веществами — сероводородом, серным ангидридом, сернистым газом и прочими.

Отравление серой сопровождается следующими симптомами:

• Со стороны кожного покрова – кожный зуд, появление крапивницы и других видов сыпи, развитие фурункулеза;
• Со стороны нервной системы – головные боли, головокружения, судороги, ухудшение мыслительной функции, психозы, в плоть до потери сознания (при остром отравлении);
• Со стороны органов зрения – покраснение глаз, светобоязнь, боль в глазах, развитие конъюнктивита, чувство инородных предметов в глазах, повышенное слезотечение, повреждение роговицы;
• Со стороны ЖКТ – тошнота, диарея, снижение аппетита;
• Общие – снижение массы тела, слабость, ухудшение слуховой функции, анемия.

В случае вдыхания сероводорода в течение нескольких минут у человека появляются признаки удушья и потеря сознания, судороги и паралич, вплоть до остановки дыхания.

При тяжелых поражениях серой человек может умереть.

Причины переизбытка S в организме

• Злоупотребление препаратами, в которых содержится это вещество;
• Нарушение метаболизма серы;
• Пренебрежение правилами безопасности при работе с летучими серными веществами – отсутствие приспособлений индивидуальной защиты (респираторов, масок и прочих).

Источники серы

В каких продуктах S содержится больше всего?

Растительные и животные источники (мг на 100 г): мак (640, молоко сухое нежирное (339), индейка (250), соя (244), говядина (230), лосось (225), творог (222), брынза (221), щука (210), морской окунь (210), кета (205), треска (203), сардина (200), нут (198), горбуша (190), горошек зеленый (190), фундук (190), курятина (185), миндаль (178), яйцо куриное (175), чечевица (163), фасоль (160), грецкий орех (100), толокно (95), мука пшечничная высшего сорта (70), лук репчатый (65), грибы белые свежие (47), капуста (37), картофель (35), изюм (30), лук зеленый (24), тыква (18), крыжовник (18), малина (16), салат (16), баклажаны (15), клубника (12).

Химические источники (S): «Сера активная» (таблетки), MSM комплекс в составе БАДов.

Синтез в организме: не синтезируется.

Взаимодействие серы с другими веществами

Лучшая усвояемость серы наблюдается при достаточном количестве в организме фтора (F), железа (Fe).

Ухудшение усвояемости S наблюдается при высоких дозах в организме селена, молибдена, бария, свинца и мышьяка.

Видео

Обсудить S и другие минералы на форуме…

Источники

1. «Обилие химических элементов в Земной коре: новая таблица». Автор: Taylor S.R., Журнал «Геохимия и Космохимия» 29 том, №8, 1964 г. Страницы 1273—1285.