Содержание
Сера. Описание, свойства, происхождение и применение минерала
- Главная
- Другое
- Сера. Описание, свойства, происхождение и применение минерала
НОВОСТИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ
Сера — минерал из класса самородных элементов. Сера представляет собой пример хорошо выраженного энантиоморфного полиморфизма. В природе образует 2 полиморфные модификации: a-сера ромбическая и b-сера моноклинная. При атмосферном давлении и температуре 95,6°С a-сера переходит в b-серу. Сера жизненно необходима для роста растений и животных, она входит в состав живых организмов и продуктов их разложения, ее много, например, в яйцах, капусте, хрене, чесноке, горчице, луке, волосах, шерсти и т.д. Она присутствует также в углях и нефти.
- Структура
- Свойства
- Морфология
- Происхождение
- Применение
- Классификация
- Физические свойства
- Оптические свойства
- Кристаллографические свойства
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура и две сингонии серы
Самородная сера обычно представлена a-серой, которая кристаллизуется в ромбической сингонии, ромбо-дипирамидальный вид симметрии. Кристаллическая сера имеет две модификации; одну из них, ромбическую, получают из раствора серы в сероуглероде (CS2) испарением растворителя при комнатной температуре. При этом образуются ромбовидные просвечивающие кристаллы светложелтого цвета, легко растворимые в CS2. Эта модификация устойчива до 96° С, при более высокой температуре стабильна моноклинная форма. При естественном охлаждении расплавленной серы в цилиндрических тиглях вырастают крупные кристаллы ромбической модификации с искаженной формой (октаэдры, у которых частично «срезаны» углы или грани). Такой материал в промышленности называется комовая сера. Моноклинная модификация серы представляет собой длинные прозрачные темножелтые игольчатые кристаллы, также растворимые в CS2. При охлаждении моноклинной серы ниже 96° С образуется более стабильная желтая ромбическая сера.
СВОЙСТВА
Самородная сера
Самородная сера жёлтого цвета, при наличии примесей — жёлто-коричневая, оранжевая, бурая до чёрной; содержит включения битумов, карбонатов, сульфатов, глины. Кристаллы чистой серы прозрачны или полупрозрачны, сплошные массы просвечивают в краях. Блеск смолистый до жирного. Твердость 1-2, спайности нет, излом раковистый. Плотность 2,05 -2,08 г/см3, хрупкая. Легко растворима в канадском бальзаме, в скипидаре и керосине. В HCl и h3SO4 нерастворима. HNO3 и царская водка окисляют серу, превращая её в h3SO4. Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов.
Наиболее стабильны циклические молекулы S8, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S4, S6) цепями и открытыми цепями. Такой состав 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). Формулу серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами.
Плавление серы сопровождается заметным увеличением объёма (примерно 15 %). Расплавленная сера представляет собой жёлтую легкоподвижную жидкость, которая выше 160 °C превращается в очень вязкую тёмно-коричневую массу. Наибольшую вязкость расплав серы приобретает при температуре 190 °C; дальнейшее повышение температуры сопровождается уменьшением вязкости и выше 300 °C расплавленная сера снова становится подвижной. Это связано с тем, что при нагревании серы она постепенно полимеризуется, увеличивая длину цепочки с повышением температуры. При нагревании серы свыше 190 °C полимерные звенья начинают рушиться.
Сера может служить простейшим примером электрета. При трении сера приобретает сильный отрицательный заряд.
МОРФОЛОГИЯ
Самородная сера
Образует усечённо-дипирамидальные, реже дипирамидальные, пинакоидальные или толстопризматические кристаллы, а также плотные скрытокристаллические, сливные, зернистые, реже тонковолокнистые агрегаты. Главные формы на кристаллах: дипирамиды (111) и (113), призмы (011) и (101), пинакоид (001). Также сростки и друзы кристаллов, скелетные кристаллы, псевдосталактиты, порошковатые и землистые массы, налёты и примазки. Для кристаллов характерны множественные параллельные срастания.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Самородная сера
Сера образуется при вулканических извержениях, при выветривании сульфидов, при разложении гипсоносных осадочных толщ, а также в связи с деятельностью бактерий. Главные типы месторождений самородной серы — вулканогенные и экзогенные (хемогенно-осадочные). Экзогенные месторождения преобладают; они связаны с гипсо-ангидритами, которые под воздействием выделений углеводородов и сероводорода восстанавливаются и замещаются серно-кальцитовыми рудами. Такой инфильтрационно-метасоматический генезис имеют все крупнейшие месторождения. Самородная сера часто образуется (кроме крупных cкоплений) в результате окисления h3S. Геохимические процессы её образования существенно активизируются микроорганизмами (сульфатредуцирующими и тионовыми бактериями). Сопутствующие минералы — кальцит, арагонит, гипс, ангидрит, целестин, иногда битумы. Среди вулканогенных месторождений самородной серы главное значение имеют гидротермально-метасоматические (например, в Японии), образованные сероносными кварцитами и опалитами, и вулканогенно-осадочные сероносные илы кратерных озёр. Образуется также при фумарольной деятельности. Образуясь в условиях земной поверхности, самородная сера является всё же не очень устойчивой и, постепенно окисляясь, даёт начало сульфатам, гл. образом гипсу.
Используется в производстве серной кислоты (около 50% добываемого количества). В 1890 г. Герман Фраш предложил плавить серу под землёй и извлекать на поверхность через скважины, и в настоящее время месторождения серы разрабатывают главным образом путём выплавки самородной серы из пластов под землёй непосредственно в местах её залегания. Сера также в больших количествах содержится в природном газе (в виде сероводорода и сернистого ангидрида), при добыче газа она откладывается на стенках труб, выводя их из строя, поэтому её улавливают из газа как можно быстрее после добычи.
ПРИМЕНЕНИЕ
Сера входит в состав спичечной головки
Примерно половина производимой серы используется в производстве серной кислоты. Серу применяют для вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная — лекарственный препарат. Также сера в составе серобитумных композиций применяется для получения сероасфальта, а в качестве заместителя портландцемента — для получения серобетона. Сера находит применение для производства пиротехнических составов, ранее использовалась в производстве пороха, применяется для производства спичек.
Сера (англ. Sulphur) — S
Молекулярный вес | 32.06 г/моль |
Происхождение названия | Латинское sulfur (происходящее из эллинизированного написания этимологического sulpur), предположительно, восходит к индоевропейскому корню *swelp — «гореть» |
IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
КЛАССИФИКАЦИЯ
Strunz (8-ое издание) | 1/B.![]() |
Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.CC.05 |
Dana (7-ое издание) | 1.3.4.1 |
Dana (8-ое издание) | 1.3.5.1 |
Hey’s CIM Ref. | 1.51 |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Цвет минерала | жёлтый, серно-жёлтый, коричневато- или зеленовато-жёлтый, оранжевый, белый |
Цвет черты | бесцветный |
Прозрачность | прозрачный, полупрозрачный |
Блеск | смоляной, жирный |
Спайность | несовершенная по {001}, {110} и {111} |
Твердость (шкала Мооса) | 1.5 — 2.5 |
Излом | неровный, раковистый |
Прочность | очень хрупкая |
Отдельность | отдельность по {111} |
Плотность (измеренная) | 2.![]() |
Радиоактивность (GRapi) | 0 |
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Тип | двухосный (+) |
Показатели преломления | nα = 1.958 nβ = 2.038 nγ = 2.245 |
Максимальное двулучепреломление | δ = 0.287 |
Оптический рельеф | очень высокий |
Плеохроизм | видимый |
Рассеивание | относительно слабое r<v |
Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | не флюоресцентный |
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Точечная группа | mmm (2/m 2/m 2/m) — ромбо-дипирамидальный |
Пространственная группа | Fddd |
Сингония | Ромбическая (орторомбическая) |
Параметры ячейки | a = 10.![]() |
Двойникование | Двойники по {101}, {011}, {110} довольно редки |
31790
ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ К НАМ В СОЦСЕТЯХ:
Сера
Сера / Sulphur (S) |
|
---|---|
Атомный номер |
16 |
Внешний вид простого вещества |
светло-желтое хрупкое твердое вещество, в чистом виде без запаха |
Свойства атома |
|
Атомная масса (молярная масса) |
32,066 а. ![]() |
Радиус атома |
127 пм |
Энергия ионизации (первый электрон) |
999,0 (10,35) кДж/моль (эВ) |
Электронная конфигурация |
[Ne] 3s2 3p4 |
Химические свойства |
|
Ковалентный радиус |
102 пм |
Радиус иона |
30 (+6e) 184 (-2e) пм |
Электроотрицательность (по Полингу) |
2,58 |
Электродный потенциал |
0 |
Степени окисления |
6, 4, 2, -2 |
Термодинамические свойства простого вещества |
|
Плотность |
2,070 г/см³ |
Молярная теплоёмкость |
22,61 Дж/(K·моль) |
Теплопроводность |
0,27 Вт/(м·K) |
Температура плавления |
386 K |
Теплота плавления |
1,23 кДж/моль |
Температура кипения |
717,824 K |
Теплота испарения |
10,5 кДж/моль |
Молярный объём |
15,5 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества |
|
Структура решётки |
орторомбическая |
Параметры решётки |
a=10,437 b=12,845 c=24,369 Å |
Отношение c/a |
— |
Температура Дебая |
n/a K |
S |
16 |
32,066 |
|
[Ne]3s23p4 |
|
Сера |
Се́ра (Sulphur — обозн. «S» в таблице Менделеева) — высокоэлектроотрицательный элемент, проявляет неметаллические свойства. В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли. Многие серосодержащие соли малорастворимы в воде
Природные минералы серы
Схема атома серы
Сера является шестнадцатым по химической распространенности элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде. Важнейшие природные соединения серы FeS2 — железный колчедан или пирит, ZnS — цинковая обманка или сфалерит (вюрцит), PbS — свинцовый блеск или галенит, HgS — киноварь, Sb2S3 — антимонит. Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах и сланцах. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды. Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.
История открытия и происхождение названия
Сера (Sulfur, франц. Sufre, нем. Schwefel) в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с древнейших времен. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, еще в доисторические времена. Именно из-за этих свойств сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Сера считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов. Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. Уже у Гомера описаны «сернистые испарения», смертельное действие выделений горящей серы. Сера, вероятно, входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников.
Около VIII в. китайцы стали использовать ее в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, лёгкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов (например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что ее считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд. Пресвитер Теофил (XII в.) описывает способ окислительного обжига сульфидной медной руды, известный, вероятно, еще в древнем Египте.
В период арабской алхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой сера почиталась обязательной составной частью (отцом) всех металлов. В дальнейшем она стала одним из трех принципов алхимиков, а позднее «принцип горючести» явился основой теории флогистона. Элементарную природу серы установил Лавуазье в своих опытах по сжиганию. С введением пороха в Европе началось развитие добычи природной серы, а также разработка способа получения ее из пиритов; последний был распространен в древней Руси. Впервые в литературе он описан у Агриколы. Таким образом точно происхождение серы не установлено, но как сказано выше этот элемент использовался до Рождества Христова, а значит знаком людям с давних времен.
Происхождение названия
Происхождение латинского sulfur неизвестно. Русское название элемента обычно производят от санскритского «сира» — светло-желтый. Возможно родство «серы» с древнееврейским «серафим» — множественным числом от «сераф» — букв. сгорающий, а сера хорошо горит. В древнерусском и старославянском «сера» — вообще горючее вещество, в том числе и жир.
Происхождение серы
Большие скопления самородной серы встречаются не так уж часто. Чаще она присутствует в некоторых рудах. Руда самородной серы — это порода с вкраплениями чистой серы.
Когда образовались эти вкрапления — одновременно с сопутствующими породами или позже? От ответа на этот вопрос зависит направление поисковых и разведочных работ. Но, несмотря на тысячелетия общения с серой, человечество до сих пор не имеет однозначного ответа. Существует несколько теорий, авторы которых придерживаются противоположных взглядов.
Теория сингенеза (то есть одновременного образования серы и вмещающих пород) предполагает, что образование самородной серы происходило в мелководных бассейнах. Особые бактерии восстанавливали сульфаты, растворенные в воде, до сероводорода, который поднимался вверх, попадал в окислительную зону и здесь химическим путем или при участии других бактерий окислялся до элементарной серы. Сера осаждалась на дно, и впоследствии содержащий серу ил образовал руду.
Теория эпигенеза (вкрапления серы образовались позднее, чем основные породы) имеет несколько вариантов. Самый распространенный из них предполагает, что подземные воды, проникая сквозь толщи пород, обогащаются сульфатами. Если такие воды соприкасаются с месторождениями нефти или природного газа, то ионы сульфатов восстанавливаются углеводородами до сероводорода. Сероводород поднимается к поверхности и, окисляясь, выделяет чистую серу в пустотах и трещинах пород.
В последние десятилетия находит все новые подтверждения одна из разновидностей теории эпигенеза — теория метасоматоза (в переводе с греческого «метасоматоз» означает замещение). Согласно ей в недрах постоянно происходит превращение гипса CaSO4-h3O и ангидрита CaSО4 в серу и кальцит СаСО3.
Данная теория создана в 1935 году советскими учеными Л. М. Миропольским и Б. П. Кротовым. В ее пользу говорит, в частности, такой факт.
В 1961 году в Ираке было открыто месторождение Мишрак. Сера здесь заключена в карбонатных породах, которые образуют свод, поддерживаемый уходящими вглубь опорами (в геологии их называют крыльями). Крылья эти состоят в основном из ангидрита и гипса. Такая же картина наблюдалась на отечественном месторождении Шор-Су.
Геологическое своеобразие этих месторождений можно объяснить только с позиций теории метасоматоза: первичные гипсы и ангидриты превратились во вторичные карбонатные руды с вкраплениями самородной серы. Важно не только соседство минералов — среднее содержание серы в руде этих месторождений равно содержанию химически связанной серы в ангидрите. А исследования изотопного состава серы и углерода в руде этих месторождений дали сторонникам теории метасоматоза дополнительные аргументы.
Но есть одно «но»: химизм процесса превращения гипса в серу и кальцит пока не ясен, и потому нет оснований считать теорию метасоматоза единственно правильной. На земле и сейчас существуют озера (в частности, Серное озеро близ Серноводска), где происходит сингенетическое отложение серы и сероносный ил не содержит ни гипса, ни ангидрита.
Разнообразие теорий и гипотез о происхождении самородной серы — результат не только и не столько неполноты наших знаний, сколько сложности явлений, происходящих в недрах. Еще из элементарной школьной математики все мы знаем, что к одному результату могут привести разные пути. Этот закон распространяется и на геохимию.
Получение
Серу получают главным образом выплавкой самородной серы непосредственно в местах её залегания под землей. Серные руды добывают разными способами — в зависимости от условий залегания. Залежам серы почти всегда сопутствуют скопления ядовитых газов — соединений серы. К тому же нельзя забывать о возможности ее самовозгорания.
Добыча руды открытым способом происходит так. Шагающие экскаваторы снимают пласты пород, под которыми залегает руда. Взрывами рудный пласт дробят, после чего глыбы руды отправляют на сероплавильный завод, где из концентрата извлекают серу.
В 1890 г. Герман Фраш, предложил плавить серу под землей и через скважины, подобные нефтяным, выкачивать ее на поверхность. Сравнительно невысокая (113°C) температура плавления серы подтверждала реальность идеи Фраша. В 1890 г. начались испытания, приведшие к успеху.
Известно несколько методов получения серы из серных руд: пароводяные, фильтрационные, термические, центрифугальные и экстракционные.
Также сера в больших количествах содержится в природном газе в газообразном состоянии (в виде сероводорода, сернистого ангидрида). При добыче она откладывается на стенках труб и оборудования, выводя их из строя. Поэтому её улавливают из газа как можно быстрее после добычи. Полученная химически чистая мелкодисперсная сера является идеальным сырьём для химической и резиновой промышленности.
Крупнейшее месторождение самородной серы вулканического происхождения находится на острове Итуруп с запасами категории A+B+C1 — 4227 тыс. тонн и категории C2 — 895 тыс. тонн, что достаточно для строительства предприятия мощностью 200 тыс. тонн гранулированной серы в год.
Производители
Основными производителями серы в России являются предприятия ОАО Газпром: ООО Газпром добыча Астрахань и ООО Газпром добыча Оренбург, получающие ее как побочный продукт при очистке газа.
Физические свойства
Природный сросток кристаллов самородной серы
Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов серы. Наиболее стабильны циклические молекулы S8, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество желтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S4, S6) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета. Формулу пластической серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами. В воде сера нерастворима, некоторые её модификации растворяются в органических растворителях, например сероуглероде. Серу применяют для производства серной кислоты, вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная — лекарственный препарат. Также сера в составе серобитумных композиций применяется для получения сероасфальта, а в качестве заместителя портландцемента — для получения серобетона.
Химические свойства
Горение серы
При комнатной температуре сера реагирует со фтором и хлором, проявляя восстановительные свойства:
S + 3F2 = SF6
S + Cl2 = SCl2
С концентрированными кислотами-окислителями (HNO3, H2SO4) сера реагирует только при длительном нагревании, окисляясь:
S + 6HNO3(конц.) = H2SO4 + 6NO2 ↑ + 2H2O
S + 2H2SO4(конц. ) = 3SO2 ↑ + 2H2O
На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид — бесцветный газ с резким запахом:
S + O2 = SO2
С помощью спектрального анализа установлено, что на самом деле процесс окисления серы в двуокись представляет собой цепную реакцию и происходит с образованием ряда промежуточных продуктов: моноокиси серы S2O2, молекулярной серы S2, свободных атомов серы S и свободных радикалов моноокиси серы SO.
При взаимодействии с металлами образует сульфиды. 2Na + S = Na2S
При добавлении к этим сульфидам серы образуются полисульфиды: Na2S + S = Na2S2
При нагревании сера реагирует с углеродом, кремнием, фосфором, водородом:
C + 2S = CS2 (сероуглерод)
Сера при нагревании растворяется в щёлочах — реакция диспропорционирования
3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O
Пожароопасные свойства серы
Тонкоизмельченная сера склонна к химическому самовозгоранию в присутствии влаги, при контакте с окислителями, а также в смеси с углем, жирами, маслами. Сера образует взрывчатые смеси с нитратами, хлоратами и перхлоратами. Самовозгорается при контакте с хлорной известью.
Средства тушения: распыленная вода, воздушно-механическая пена.
Обнаружение горения серы является трудной проблемой. Пламя сложно обнаружить человеческим глазом или видеокамерой, спектр голубого пламени лежит в основном в ультрафиолетовом диапазоне. Горение происходит при низкой температуре. Для обнаружения горения тепловым извещателем необходимо размещать его непосредственно близко к сере. Пламя серы не излучает в инфракрасном диапазоне. Таким образом оно не будет обнаружено распространенными инфракрасными извещателями. Ими будут обнаруживаться лишь вторичные возгорания. Пламя серы не выделяет паров воды. Таким образом детекторы ультрафиолетовых извещателей пламени, использующие соединения никеля, не будут работать.
Для эффективного обнаружения пламени рекомендуется использовать ультрафиолетовые извещатели с детекторами на основе молибдена. Они имеют спектральный диапазон чувствительности 1850…2650 ангстрем, который подходит для обнаружения горения серы.
Так как воздух по объему состоит приблизительно из 21 % кислорода и 79 % азота и при горении серы из одного объема кислорода получается один объем SO2, то максимальное теоретически возможное содержание SO2 в газовой смеси составляет 21 %. На практике горение происходит с некоторым избытком воздуха и объемное содержание SO2 в газовой смеси меньше теоретически возможного составляя обычно 14…15 %.
Горение серы протекает только в расплавленном состоянии аналогично горению жидкостей. Верхний слой горящей серы кипит, создавая пары, которые образуют слабосветящееся пламя высотой до 5 см. Температура пламени при горении серы составляет 1820 °C
Пожары на складах серы
В декабре 1995 года на открытом складе серы предприятия, расположенного в городе Сомерсет Вест Западной Капской провинции Южно-Африканской Республики произошел крупный пожар, погибли два человека.
16 января 2006 г. около пяти вечера на череповецком предприятии «Аммофос» загорелся склад с серой. Общая площадь пожара — около 250-ти квадратных метров. Полностью ликвидировать его удалось лишь в начале второго ночи. Жертв и пострадавших нет.
15 марта 2007 рано утром на ООО «Балаковский завод волоконных материалов» произошел пожар на закрытом складе серы. Площадь пожара составила 20 кв.м. На пожаре работало 4 пожарных расчета с личным составом в 13 человек. Примерно через полчаса пожар был ликвидирован. Никто не пострадал.
4 и 9 марта 2008 года произошло возгорание серы в Атырауской области в хранилище серы ТШО на Тенгизском месторождении. В первом случае очаг возгорания удалось потушить быстро, во втором случае сера горела 4 часа. Объём горевших отходов нефтепереработки, к каковым по казахстанским законам отнесена сера, составил более 9 тысяч килограммов.
В апреле 2008 недалеко от поселка Кряж Самарской области загорелся склад, на котором хранилось 70 тонн серы. Пожару была присвоена вторая категория сложности. К месту происшествия выехали 11 пожарных расчетов и спасатели. В тот момент, когда пожарные оказались около склада, горела еще не вся сера, а только ее небольшая часть — около 300 килограммов. Площадь возгорания вместе с участками сухой травы, прилегающими к складу, составила 80 квадратных метров. Пожарным удалось быстро сбить пламя и локализовать пожар: очаги возгорания были засыпаны землей и залиты водой.
В июле 2009 в Днепродзержинске горела сера. Пожар произошел на одном из коксохимических предприятий в Баглейском районе города. Огонь охватил более восьми тонн серы. Никто из сотрудников комбината не пострадал.
|
Характерные химические свойства кислорода и серы.
Химические свойства кислорода
Химический элемент кислород может существовать в виде двух аллотропных модификаций, т.е. образует два простых вещества. Оба этих вещества имеют молекулярное строение. Одно из них имеет формулу O2 и имеет название кислород, т.е. такое же, как и название химического элемента, которым оно образовано.
Другое простое вещество, образованное кислородом, называется озон. Озон в отличие от кислорода состоит из трехатомных молекул, т.е. имеет формулу O3.
Поскольку основной и наиболее распространенной формой кислорода является молекулярный кислород O2, прежде всего мы рассмотрим именно его химические свойства.
Химический элемент кислород находится на втором месте по значению электроотрицательности среди всех элементов и уступает лишь фтору. В связи с этим логично предположить высокую активность кислорода и наличие у него практически только окислительных свойств. Действительно, список простых и сложных веществ, с которыми может реагировать кислород огромен. Однако, следует отметить, что поскольку в молекуле кислорода имеет место прочная двойная связь, для осуществления большинства реакций с кислородом требуется прибегать к нагреванию. Чаще всего сильный нагрев требуется в самом начале реакции (поджиг) после чего многие реакции идут далее уже самостоятельно без подвода тепла извне.
Среди простых веществ не окисляются кислородом лишь благородные металлы (Ag, Pt, Au), галогены и инертные газы.
Сера сгорает в кислороде с образованием диоксида серы:
Фосфор в зависимости от избытка или недостатка кислорода может образовать как оксида фосфора (V), так и оксид фосфора (III):
Взаимодействие кислорода с азотом протекает в крайне жестких условиях, в виду того что энергии связи в молекулах кислорода и особенно азота очень велики. Также свой вклад в сложность протекания реакции делает высокая электроотрицательность обоих элементов. Реакция начинается лишь при температуре более 2000 oC и является обратимой:
Не все простые вещества, реагируя с кислородом образуют оксиды. Так, например, натрий, сгорая в кислороде образует пероксид:
а калий – надпероксид:
Чаще всего, при сгорании в кислороде сложных веществ образуется смесь оксидов элементов, которыми было образовано исходное вещество. Так, например:
Однако, при сгорании в кислороде азотсодержащих органических веществ вместо оксида азота образуется молекулярный азот N2. Например:
При сгорании в кислороде хлорпроизводных вместо оксидов хлора образуется хлороводород:
Химические свойства озона:
Озон является более сильным окислителем, чем кислород. Обусловлено это тем, что одна из кислород-кислородных связей в молекуле озона легко рвется и в результате образуется чрезвычайно активный атомарный кислород. Озон в отличие от кислорода не требует для проявления своих высоких окислительных свойств нагревания. Он проявляет свою активность при обычной и даже низкой температурах:
PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2
Как было сказано выше, серебро с кислородом не реагирует, однако, реагирует с озоном:
2Ag + O3 = Ag2O + O2
Качественной реакцией на наличие озона является то, что при пропускании исследуемого газа через раствор иодида калия наблюдается образование йода:
2KI + O3 + H2O = I2↓ + O2 + 2KOH
Химические свойства серы
Сера как химический элемент может существовать в нескольких аллотропных модификациях. Различают ромбическую, моноклинную и пластическую серу. Моноклинная сера может быть получена при медленном охлаждении расплава ромбической серы , а пластическая напротив получается при резком охлаждении расплава серы, предварительно доведенного до кипения. Пластическая сера обладает редким для неорганических веществ свойством эластичности – она способна обратимо растягиваться под действием внешнего усилия, возвращаясь в исходную форму при прекращении этого воздействия. Наиболее устойчива в обычных условиях ромбическая сера и все иные аллотропные модификации со временем переходят в нее.
Молекулы ромбической серы состоят из восьми атомов, т.е. ее формулу можно записать как S8. Однако, поскольку химические свойства всех модификаций достаточно схожи, чтобы не затруднять запись уравнений реакций любую серу обозначают просто символом S.
Сера может взаимодействовать и с простыми и со сложными веществами. В химических реакциях проявлет как окислительные, так и восстановительные свойства.
Окислительные свойства серы проявляются при ее взаимодействии с металлами, а также неметаллами, образованными атомами менее электроотрицательного элемента (водород, углерод, фосфор):
Как восстановитель сера выступает при взаимодействии с неметаллами, образованными более электроотрицательными элементами (кислород, галогены), а также сложными веществами с ярко выраженной окислительной функцией, например, серной и азотной концентрированной кислотами:
Также сера взаимодействует при кипячении с концентрированными водными растворами щелочей. Взаимодействие протекает по типу диспропорционирования, т.е. сера одновременно и понижает, и повышает свою степень окисления:
Химические свойства серы / Справочник :: Бингоскул
Сера на наружном энергетическом уровне содержит 6 электронов, из которых два непарные. Так же как и кислород располагается в VI группе главной подгруппе периодической системы химических элементов. Впрочем, по сравнению с атомами кислорода атомы серы имеют больший радиус, меньшее значение электроотрицательности. В связи с этим может проявлять восстановительные и окислительные свойства. В качестве восстановителя формирует соединения со степенями окисления +2, +4, +6. По отношению к водороду и металлам сера показывает окислительные свойства со степенью окисления –2.
I. Окислительные свойства
- Взаимодействует с металлами
- При обычных условиях реагирует со щелочными, щелочноземельными металлами, медью, ртутью, серебром.
Mg + S → MgS
Hg + S → HgS - С такими металлами как цинк, алюминий и железо реакция протекает при повышенных температурах. Смесь порошков серы и алюминия или порошков серы и цинка при поджигании реагирует мгновенно с ослепительной вспышкой. Образуются в виде белых порошков сернистый алюминий или сернистый цинк. При этом часть продуктов реакции в виде мельчайших частичек выбрасывается в воздух, образуя белое облачко.
Zn + S → ZnS
2Al + 3S → Al2S3Соединения серы с металлами называют сульфидами.
- При обычных условиях реагирует со щелочными, щелочноземельными металлами, медью, ртутью, серебром.
- Сера взаимодействует также с водородом. При медленном пропускании водорода в пробирку с кипящей жидкой серой у отверстия газоотводной трубки ощущается запах тухлых яиц. Это – запах газообразного соединения серы с водородом – сероводорода.
h3 + S → H2S↑
II. Восстановительные свойства
- При взаимодействии со сложными веществами, с выраженными окислительными свойствами, сера проявляет себя восстановителем.
S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 +3H2O
S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O
3S + 2 KClO3 = 3SO2 + 2 KClПо механизму реакции диспропорционирования сера реагирует со щелочами:
3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O
- Сера легко соединяется с кислородом.
При воспламенении в воздухе она горит синим пламенем с образованием бесцветного диоксида серы. При этом возникает резкий характерный запах.
S + O2 → SO2↑
При внесении горящей серы в кислород сгорание ее ускоряется, и пламя становиться ярко-синим.
Сера может быть получена в процессе реакций:
SO2 + 2CO = S + 2CO2
Na2S2O3 + 2HCl = S + SO2 + 2NaCl + H2O
Смотри также:
- Номенклатура неорганических веществ
- Характерные химические свойства простых веществ – металлов: щелочных, щелочноземельных, магния, алюминия; переходных металлов (меди, цинка, хрома, железа)
- Характерные химические свойства простых веществ – неметаллов: водорода, галогенов, кислорода, серы, азота, фосфора, углерода, кремния
- Характерные химические свойства оксидов: оснóвных, амфотерных, кислотных
- Характерные химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов
- Характерные химические свойства кислот
- Характерные химические свойства солей: средних, кислых, оснóвных; комплексных ( на примере соединений алюминия и цинка)
- Взаимосвязь различных классов неорганических веществ
химический элемент Сера Sulfur-Sulphur — «Химическая продукция»
Что такое
Сера, sulfur-sulphur, характеристики, свойства
Сера — это химический элемент S элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S (лат. sulfur). В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли. Многие серосодержащие соли малорастворимы в воде.
Сера класс химических элементов
Элемент S — относится к группе, классу хим элементов (…)
Элемент S свойство химического элемента Сера Sulfur-Sulphur
Основные характеристики и свойства элемента S…, его параметры.
формула химического элемента Сера Sulfur-Sulphur
Химическая формула Серы:
Атомы Сера Sulfur-Sulphur химических элементов
Атомы Sulfur-Sulphur хим. элемента
Sulfur-Sulphur Сера ядро строение
Строение ядра химического элемента Sulfur-Sulphur — S,
История открытия Сера Sulfur-Sulphur
Открытие элемента Sulfur-Sulphur — точное время открытия серы не установлено, но этот элемент использовался до нашей эры.
Сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Она считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов.
Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. Уже у Гомера описаны «сернистые испарения», смертельное действие выделений горящей серы. Сера, вероятно, входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников.
Около VIII века китайцы стали использовать её в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, лёгкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов (например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что её считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд.
Пресвитер Теофил (XII век) описывает способ окислительного обжига сульфидной медной руды, известный, вероятно, ещё в древнем Египте.
В период арабской алхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой сера почиталась обязательной составной частью (отцом) всех металлов.
В дальнейшем она стала одним из трёх принципов алхимиков, а позднее «принцип горючести» явился основой теории флогистона. Элементарную природу серы установил Лавуазье в своих опытах по сжиганию.
С введением пороха в Европе началось развитие добычи природной серы, а также разработка способа получения её из пиритов; последний был распространён в древней Руси. Впервые в литературе он описан у Агриколы.
Сера в природе
Большие скопления самородной серы (с содержанием > 25 %) редки, они встречаются в местах вулканической активности, им сопутствуют сернистые фумаролы и сернистые воды.
Серная руда разрабатывается в месторождениях самородной серы, добывается из сульфидных руд и промышленных газов.
Серные бактерии могут окислять сероводород от гниющих органических остатков до серы и накапливать её
Природные минералы серы
Сера является шестнадцатым по химической распространённости элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и в связанном виде.
Важнейшие природные минералы серы: FeS2 — железный колчедан, или пирит, ZnS — цинковая обманка, или сфалерит (вюрцит), PbS — свинцовый блеск, или галенит, HgS — киноварь, Sb2S3 — антимонит, Cu2S — халькозин, CuS — ковеллин, CuFeS2 — халькопирит.
Сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах и сланцах. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обусловливает «постоянную» жёсткость пресной воды. Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.
Сера Sulfur-Sulphur происхождение названия
Откуда произошло название Sulfur-Sulphur …
Распространённость Сера Sulfur-Sulphur
Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, S …
Получение Сера Sulfur-Sulphur
Sulfur-Sulphur — получение элемента —
В древности и в средние века серу добывали, вкапывая в землю большой глиняный горшок, на который ставили другой, с отверстием в дне. Последний заполняли породой, содержащей серу, и затем нагревали. Сера плавилась и стекала в нижний горшок.
В настоящее время серу получают главным образом путём выплавки самородной серы непосредственно в местах её залегания под землёй. Серные руды добывают разными способами — в зависимости от условий залегания. Залежам серы почти всегда сопутствуют скопления ядовитых газов — соединений серы. К тому же нельзя забывать о возможности её самовозгорания.
При добыче руды открытым способом экскаваторами снимают пласты пород, под которыми залегает руда. Взрывами рудный пласт дробят, после чего глыбы руды отправляют на сероплавильный завод, где из концентрата извлекают серу.
В 1890 г. Герман Фраш предложил плавить серу под землёй и через скважины, подобные нефтяным, выкачивать её на поверхность. Сравнительно невысокая (113 °C) температура плавления серы подтверждала реальность идеи Фраша. В 1890 г. начались испытания, приведшие к успеху.
Методы получения серы из серных руд
Известно несколько методов получения серы из серных руд:
- пароводяные,
- фильтрационные,
- термические,
- центрифугальные
- экстракционные.
Сера в больших количествах содержится в природном газе в газообразном состоянии (в виде сероводорода, сернистого ангидрида). При добыче она откладывается на стенках труб и оборудования, выводя их из строя. Поэтому её улавливают из газа как можно быстрее после добычи. Полученная химически чистая мелкодисперсная сера является идеальным сырьём для химической и резиновой промышленности.
Серу из природного сернистого газа получают методом Клауса. Для этого используются так называемые серные ямы, где происходит дегазация серы, на выходе получают модифицированную серу — продукт, широко использующийся в производстве асфальта. Технологические установки для получения серы обычно включают в себя ямы недегазированной серы, ямы дегазации, ямы хранения дегазированной серы, а также налив жидкой серы и склад комовой серы.
Стены ямы обычно делают из кирпича, дно заливают бетоном, а сверху закрывают яму алюминиевой крышей. Так как сера — это весьма агрессивная среда, ямы периодически приходится полностью реконструировать.
Крупнейшее месторождение самородной серы вулканического происхождения находится на острове Итуруп с запасами категории A+B+C1 — 4227 тыс. тонн и категории C2 — 895 тыс. тонн, что достаточно для строительства предприятия мощностью 200 тыс. тонн гранулированной серы в год.
Физические свойства Сера Sulfur-Sulphur
Основные свойства Sulfur-Sulphur
Изотопы Sulfur-Sulphur Сера, таблица изотопов серы
Наличие и определение изотопов Sulfur-Sulphur — природная Сера состоит из четырёх стабильных изотопов:
32S (95,02 %), 33S (0,75 %), 34S (4,21 %), 36S (0,02 %).
Получены также искусственные радиоактивные изотопы
31S (T½ = 2,4 с), 35S (T½ = 87,1 сут), 37S (Т½= 5,04 мин) и другие.
Изотопы серы — разновидности атомов (и ядер) химического элемента серы, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.
S свойства изотопов Сера Sulfur-Sulphur
Символ нуклида |
Z ( p ) | N( n ) | Масса изотопа( а. ![]() |
Период полураспада (T 1/2 ) | Спин и чётность ядра |
---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | |||||
26 S | 16 | 10 | 26,02788 | 10,0 мс | 0+ |
27 S | 16 | 11 | 27,01883 | 15,5 мс | 5/2+ |
28 S | 16 | 12 | 28,00437 | 125,0 мс | 0+ |
29 S | 16 | 13 | 28,99661 | 187,0 мс | 5/2+ |
30 S | 16 | 14 | 29,984903 | 1,178 с | 0+ |
31 S | 16 | 15 | 30,9795547 | 2,572 с | 1/2+ |
32 S | 16 | 16 | 31.97207100(15) | стабилен | 0+ |
33 S | 16 | 17 | 32,97145876 | стабилен | 3/2+ |
34 S | 16 | 18 | 33,96786690 | стабилен | 0+ |
35 S | 16 | 19 | 34,96903216 | 87,51 сут | 3/2+ |
36 S | 16 | 20 | 35,96708076 | стабилен | 0+ |
37 S | 16 | 21 | 36,97112557 | 5,05 мин | 7/2- |
38 S | 16 | 22 | 37,971163 | 170,3 мин | 0+ |
39 S | 16 | 23 | 38,97513 | 11,5 с | 5/2- |
40 S | 16 | 24 | 39,97545 | 8,8 с | 0+ |
41 S | 16 | 25 | 40,97958 | 1,99 с | 7/2- |
42 S | 16 | 26 | 41,98102 | 1,013 с | 0+ |
43 S | 16 | 27 | 42,98715 | 260,0 мс | 3/2- |
43m S | 319 кэВ | 480,0 нс | 7/2- | ||
44 S | 16 | 28 | 43,99021 | 100,0 мс | 0+ |
45 S | 16 | 29 | 44,99651 | 68,0 мс | 3/2- |
46 S | 16 | 30 | 46,00075 | 50,0 мс | 0+ |
47 S | 16 | 31 | 47,00859 | 20,0 мс | 3/2- |
48 S | 16 | 32 | 48,01417 | 10,0 мс | 0+ |
49 S | 16 | 33 | 49,02362 | 200,0 нс | 3/2- |
Химические свойства Сера Sulfur-Sulphur
Определение химических свойств Sulfur-Sulphur
Меры предосторожности Сера Sulfur-Sulphur
Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Sulfur-Sulphur
Стоимость Сера Sulfur-Sulphur
Рыночная стоимость S, цена Сера Sulfur-Sulphur
Юникод
В Юникоде есть алхимический символ серы.
Кодировка по Unicode и HTML
Графема | Unicode | HTML | |||
---|---|---|---|---|---|
Код | Название | Шестнадцатеричное | Десятичное | Мнемоника | |
🜍 | U+1F70D | ALCHEMICAL SYMBOL FOR SULFUR | 🜍 |
🜍 |
— |
Примечания
Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент S
- Соединения серы
- Жупел
- Акарициды
- Ушная сера
- Desulfobulbus propionicus — бактерия, осуществляющая диспропорционирование серы
Сера, ее физические и химические свойства. – УчМет
учитель
химии высшей категории
Овчинникова
С.М.
МОУ
Обшаровская СОШ № 2
Цель
урока: Дать общую характеристику
халькогенов. Охарактеризовать серу в
свете трех форм существования этого
химического элемента: в форме атомов,
простых веществ, а следовательно, и
аллотропию ее, а также в форме некоторых
соединений серы.
Сегодня
на уроке мы должны:
-
Повторить
и закрепить положение элементов,
строение их атомов на основании их
положения в Периодической Системе Д.И.
Менделеева. -
Познакомиться
с месторождениями и соединениями серы.
Более полно изучить физические и
химические свойства её. -
Закрепить
навыки окислительно-восстановительных
процессов и совершенствовать свои
знания в умении делать выводы. Т.е. вы
будете думать, решать, обобщать, поэтому
пытайтесь, осмеливайтесь делать то,
чего ещё никто не пытался делать до
вас.
А для
этого мы с вами немного повторим.
Назовите
мне, пожалуйста, современную формулировку
Периодического закона.
А каков
же физический смысл закона?
Как
изменяются неметаллические свойства
в главных подгруппах сверху вниз?
Слайд
1. Периодическая система Д.И.М.
Итак,
VI группа, главная подгруппа.
Давайте дадим характеристику и сравним
строения атомов этих элементов на
основании положения в Периодической
системе Д.И. Менделеева.
Что
общего можно выделить в строении атома
этих элементов?
Как вы
догадались, сегодняшний урок посвящен
одному из самых интересных химических
элементов, соединения которого известны
с глубокой древности.
В
средние века считалось, что это
обязательная составная часть всех
веществ.
В жизни
современного человека, соединения этого
элемента играют заметную роль, что нашло
отражение в художественной литературе.
Тема
нашего урока «Сера и ее свойства»
Слайд
№2. Сера и ее свойства.
Свойства
серы можно прогнозировать по положению
химического элемента.
Слайд
№3. Сера в П.С.
Мы
выяснили, сера в П.С., находясь в одной
подгруппе с О имеет сходное с ним строение
внешнего электронного слоя.
Попытаемся
узнать, какова же внутренняя структура
кристаллической S.
Слайд
№ 4. Молекулы серы.
Оказывается, что каждый атом S
соединяется с 2 другими, а 8 атомов S
замыкаясь в кольцо, образуют молекулу
S8.
Физические
свойства серы.
Исследуем основные физические свойства
S;
Опыт
№1.
Прочные
на вид кристаллы легко разламываются.
Опыт
№2.
Хотя
р S больше р воды, сера в
воде не тонет, разгадка- в несмачиваемости
S. Она хорошо растворима
в органических растворителях и практически
и практически нерастворима в воде.
Опыт
№3.
Удивительно
необычные свойства проявляет сера при
плавлении.
Сначала
разрушаются кристаллы, изменяется цвет
вещества, при t=1120С
S превращается в легко
подвижную жидкость, при дальнейшем
нагревании, жидкость начинает терять
подвижность.
Слайд
№ 5. Цепочки.
Кристаллы
S построены из 8-членных
молекул, при t выше 150
кольцевые молекулы рвутся, отдельные
цепочки соединяются друг с другом в
цепи.
При
250 0 C длина цепей
максимальна.
Вязкость
серы постоянно повышается, что она не
выливается из сосуда, но если продолжить
нагревание, цепи рвутся и S
опять становится жидкой.
Постараемся
этот расплав быстро охладить и вылить
его в стакан с водой.
Слайд
№ 6. сера-пластическая.
И вновь
неожиданность, получилось вещество по
свойствам не похожее на серу. Это
аллотропная модификация серы –пластическая
сера,
Слайд
№ 7. График.
но
пластическая сера неустойчива и она
опять через некоторое время превращается
в кристаллическую.
Так
вы убедились, что свойства серы связаны
с ее строением.
Химические
свойства серы.
Слайд
№ 8.
Строение
атома серы доказывает, что она может
отдавать или принимать электроны, играя
роль восстановителя или окислителя.
Рисунок.
Реакции
при которых атом серы принимает электроны,
это взаимодействие серы с металлами.
Обычно
они идут с выделением тепла и света.
Опыт.
Бурно
соединяется сера с натрием.
Опыт.
Обратите
внимание на условия реакции взаимодействия
S с медью.
Каковы
признаки этой реакции.?
Соединения
которые образуются при взаимодействии
S с металлами называются
— сульфиды.
Слайд
№ 9. Ртуть.
Эта
капля ртути принесет нам новую
неожиданность, взаимодействие S
с Hg проходят при обычных
условиях.
Так
можно связать в химическое соединение
случайно пролитую Hg. Этот
процесс лежит в основе удаления в основе
удаления и обезвреживания разлитой
ртути, например, из разбитого термометра
и называется — Демеркуризацией.
В этих
реакциях мы наблюдаем окислительные
свойства серы, а в каких же случаях сера
ведет себя как восстановитель.
Сера
сгорает в кислороде с образованием
оксида
серы ( IV), взаимодействует
с F с образованием фторида
серы.
Вывод.
Сера
при химических реакциях может быть и
окислителем и восстановителем, как ярко
выраженный типичный неметалл.
А в
каком же виде сера встречается в природе?
Слайд
№ 10. Сера самородная.
Она
встречается в природе как в самородном
виде, так и в виде соединений.
В
фантастическом романе В.А. Обручева
«Плутония» об экспедиции ученых в
неведомый мир под земной поверхностью,
читаем: «…За площадкой круто поднималась
противоположная стена, густо покрытая
белыми, желтыми и красными налетами и
натеками.
В желтых
налетах нетрудно было узнать самородную
серу в виде мелких и крупных кристаллов
сидевших в пустотах лавы или покрывавших
ее поверхность нетолстым слоем».
-У вас
на столах образцы разных минералов,
найдите среди них серу.
-Помог
ли вам только что зачитанный отрывок?.
-По
каким признакам вы ее узнали.?
Слайд
№ 11. Таблица минералов.
Еще
чаще сера встречается в виде соединений.
Слайд
№ 12 . Пирит.
Среди
них большое значение имеет минерал
–пирит.
Пирит
-огненный камень, и именно в этой роли
он был известен еще на заре человечества.
Кусок
пирита выполнял функцию огнива.
Этот
достаточно распространенный минерал
стал для наших далеких предков ступенькой
к цивилизации.
Мы
сегодня с вами познакомились со строением
атома серы, с ее аллотропными модификациями,
и напрашивается вопрос
А зачем,
с какой целью мы это изучаем?
-
Чтобы
узнать о применении серы в настоящее
время. -
Какие
области применения серы вам известны? -
Кто
может назвать? -
Откройте
учебник стр._____ абзац _____________
Дополните!
«В
полночный час с горящего вулкана возьми
немного серы, смерть дарящей, и мелкий
порошок её смешав с составом чудотворным,
для ран бальзам получишь, краски для
картин, а дымом едким нечисть всю убьешь…»
-, так писал античный поэт Лукреций Кар
об удивительном веществе сере.
Шло
время, эти жёлтые кристаллы находили
всё новые и новые области применения.
Слад
№ 13. Области применения.
Их
используют для чернения оружия и
изготовления пороха. Тысячелетия жизнь
людей связана с серой. И каждый из нас
связан с этим обычным и необычным
веществом – серой.
Д/з §21
стр. 96-99. Задание 1 и 5 для всех, 3 – кто
увлекается химией.
Я
обращаю ваше внимание, на дополнительную
литературу по данной теме.
1-ая
книга для чтения по химии расскажет об
атомах S. Стр.____
2-ая
книга «Химия жизни».
В этой
книге вы прочитаете о влиянии S
на наш организм, потому что она входит
в состав белков, и эта книга вам поможет
более полно раскрыть функцию белков на
уроках биологии. Стр. _______.
У нас
осталось с вами время, и мне хотелось
бы знать степень усвоения данного
материала.
Тесты
Всего
вам доброго!
Свойства серы — Каковы физические свойства серы?
* Аллотропный — Аллотропы представляют собой формы элемента с разными физическими и химическими свойствами, присутствующие в двух или более кристаллических формах в одном и том же физическом состоянии. Свойства серы — Каковы химические свойства серы?
Факты и информация о свойствах серы |
Сера | Безграничная химия
Свойства серы
Сера горит синим пламенем, не растворяется в воде и образует многоатомные аллотропы.
Цели обучения
Опишите свойства серы.
Основные выводы
Ключевые моменты
- Сера образует многоатомные молекулы с различными химическими формулами. Наиболее известным его аллотропом является октасера, S 8 , мягкое твердое вещество желтого цвета со слабым запахом. Из-за изменений межмолекулярных взаимодействий он претерпевает фазовые превращения от α-октасеры до β-полиморфа и до γ-серы при высоких температурах.
- При температурах выше точки кипения октасеры происходит деполимеризация.Расплавленная сера имеет темно-красный цвет при температуре выше 200 ° C. Различные аллотропы имеют разную плотность около 2 г / см 3 . Стабильные аллотропы — отличные электроизоляторы.
- Сера горит синим пламенем, образуя двуокись серы с удушающим запахом. Он нерастворим в воде, но растворим в сероуглероде. S + 4 , S 6+ более распространены, чем S 2+ . Более высокие состояния ионизации существуют только с сильными окислителями, такими как фтор, кислород и хлор.
Ключевые термины
- деполимеризация : разложение полимера на более мелкие фрагменты.
- октасера : наиболее распространенный аллотроп серы (S8), содержащий восемь атомов в кольце.
- аллотроп : Любая форма чистого элемента с совершенно иной молекулярной структурой.
Октасера
Сера находится в различных многоатомных аллотропных формах. Самый известный аллотроп — октасера, cyclo-S 8 .Октасера - мягкое твердое вещество ярко-желтого цвета со слабым запахом, похожим на запах спичек. Он плавится при 115,21 ° C, кипит при 444,6 ° C и легко возгоняется.
Циклооктасера : структура молекулы циклооктасеры, S 8 .
При 95,2 ° C, ниже температуры плавления, циклооктасера превращается из α-октасеры в β-полиморф. Структура кольца S 8 практически не изменяется из-за этого фазового перехода, который влияет на межмолекулярные взаимодействия.Между температурами плавления и кипения октасера снова меняет свою аллотропную форму, превращаясь из β-октасеры в γ-серу. Опять же, это сопровождается более низкой плотностью, но повышенной вязкостью из-за образования полимеров. Однако при еще более высоких температурах вязкость уменьшается по мере того, как происходит деполимеризация. Расплавленная сера приобретает темно-красный цвет при температуре выше 200 ° C. Плотность серы составляет около 2 г / см 3 , в зависимости от аллотропа. Все стабильные аллотропы серы являются отличными электрическими изоляторами.
Химические свойства серы
Сера горит синим пламенем с образованием диоксида серы, отличается своеобразным удушающим запахом. Сера нерастворима в воде, но растворима в сероуглероде и, в меньшей степени, в других неполярных органических растворителях, таких как бензол и толуол. Первая и вторая энергии ионизации серы составляют 999,6 и 2252 кДж / моль соответственно. Несмотря на такие цифры, S 2+ встречается редко, а S +4 и S 6+ встречаются чаще.Четвертая и шестая энергии ионизации составляют 4556 и 8495,8 кДж / моль. Величина фигур обусловлена переносом электронов между орбиталями; эти состояния стабильны только с сильными окислителями, такими как фтор, кислород и хлор.
Плавление и горение серы : Сера горит синим пламенем и при плавлении образует кроваво-красную жидкость.
Соединения серы
Сера образует стабильные соединения с большинством элементов, кроме благородных газов.
Цели обучения
Обсудите несколько примеров соединений серы.
Основные выводы
Ключевые моменты
- Сероводород имеет слабую кислотность в воде и чрезвычайно токсичен. Сера может образовывать цепи между собой (цепная реакция). Полисульфиды образуются при восстановлении элементарной серы. Полисульфаны — это протонированные полисульфиды. Восстановление серы дает сульфидные соли.
- При сжигании серы образуются основные оксиды серы. Оксиды серы образуют множество оксианионов, которые связаны с многочисленными кислотами. Олеум — это раствор пиросерной кислоты и серной кислоты.Пероксиды превращают серу в нестабильные сульфоксиды.
- Соединения серы с галогенами включают гексафторид серы, дихлорид серы и хлорсерную кислоту. Тионилхлорид — обычный реагент в органическом синтезе. Тетранитрид и тиоцианаты тетрасеры представляют собой соединения серы и азота. Сульфиды фосфора многочисленны.
- Основные руды многих металлов — сульфиды. Они образуются при реакции сероводорода с солями металлов. Потускнение — это процесс коррозии металла серой.
- Серосодержащие органические соединения включают тиолы (серные аналоги спиртов) и тиоэфиры (серные аналоги простых эфиров). Соединения со связями углерод – сера встречаются редко. Сероорганические соединения являются причиной некоторых неприятных запахов разлагающихся органических веществ.
- Сера-серные связи являются структурным компонентом белков, придающим им жесткость. Вулканизация — это процесс нагревания резины и серы до образования дисульфидных мостиков между изопреновыми звеньями полимера.Это увеличивает жесткость резины.
Ключевые термины
- катенация : способность нескольких элементов, особенно углерода, образовывать цепи и кольца путем образования ковалентных связей с атомами одного и того же элемента.
- вулканизация : Процесс отверждения резины с использованием тепла и серы.
Обычные степени окисления серы находятся в диапазоне от -2 до +6. Сера образует устойчивые соединения со всеми элементами, кроме благородных газов.+ [/ латекс]
Газообразный сероводород и гидросульфид-анион чрезвычайно токсичны для млекопитающих, поскольку они подавляют способность гемоглобина и некоторых цитохромов переносить кислород подобно цианиду и азиду.
Восстановление серы
Восстановление элементарной серы дает полисульфиды, которые состоят из цепочек атомов серы, оканчивающихся центрами S — :
[латекс] 2 \ text {Na} + \ text {S} _8 \ rightarrow \ text {Na} _2 \ text {S} _8 [/ latex]
Лазурит : Лазурит своим синим цветом обязан серному радикалу.
Эта реакция подчеркивает, возможно, единственное наиболее отличительное свойство серы: ее способность катенировать (связываться с собой путем образования цепей). Протонирование этих полисульфид-анионов дает полисульфаны, H 2 S x , где x = 2, 3 и 4.
В конечном итоге восстановление серы дает сульфидные соли:
[латекс] 16 \ text {Na} + \ text {S} _8 \ rightarrow 8 \ text {Na} _2 \ text {S} [/ latex]
Взаимное превращение этих веществ используется в натриево-серных батареях.
Анион-радикал S 3 — придает голубой цвет минералу лазурита. С очень сильными окислителями S 8 может быть окислен, например, с образованием бициклического S 8 2+ .
Оксиды серы
Основные оксиды серы получают сжиганием серы:
[латекс] \ text {S} + \ text {O} _2 \ rightarrow \ text {SO} _2 [/ latex],
[латекс] 2 \ text {SO} _2 + \ text {O} _2 \ rightarrow 2 \ text {SO} _3 [/ latex]
Известны и другие оксиды — монооксид серы, моно- и диоксиды серы, но они нестабильны.Оксиды серы образуют многочисленные оксианионы с формулой SO n 2–. Диоксид серы и сульфиты (SO 3 2-) относятся к нестабильной сернистой кислоте (H 2 SO 3 ). Триоксид и сульфаты серы (SO 4 2-) относятся к серной кислоте. Серная кислота и SO 3 объединяются с образованием олеума, раствора пиросерной кислоты (H 2 S 2 O 7 ) в серной кислоте.
Пероксиды превращают серу в нестабильные соединения, такие как S 8 O, сульфоксид.Пероксимоносерная кислота (H 2 SO 5 ) и пероксидисерные кислоты (H 2 S 2 O 8 ) образуются под действием SO 3 на концентрированный H 2 O 2, и H 2 SO 4 на концентрированном H 2 O 2 соответственно. Тиосульфатные соли (S 2 O 3 2-), иногда называемые «гипосульфитами», используются в фотографической фиксации (HYPO) и в качестве восстановителей.Эти соли содержат серу в двух степенях окисления. Дитионит натрия (S 2 O 4 2-) содержит анион дитионита с более высокой степенью восстановления; Дитионат натрия (Na 2 S 2 O 6 ) является первым членом политионовой кислоты (H 2 S n O 6 ), где n может варьироваться от 3 до многих.
Пероксидисерная кислота : Пероксидисерная кислота (H 2 S 2 O 8 ) образуется под действием H 2 SO 4 на концентрированном H 2 O 2 .
Галогениды серы
Существует два основных фторида серы. Гексафторид серы — это плотный газ, используемый в качестве инертного и нетоксичного пропеллента. Тетрафторид серы — редко используемый органический реагент, который очень токсичен. Их хлорированные аналоги — дихлорид серы и монохлорид серы. Сульфурилхлорид и хлорсерная кислота являются производными серной кислоты; тионилхлорид (SOCl 2 ) — обычный реагент в органическом синтезе.
Соединения серы и азота
Важным соединением S – N является тетранитрид тетрасеры каркасного типа (S 4 N 4 ).Нагревание этого соединения дает полимерный нитрид серы ((SN) x), который имеет металлические свойства, даже если он не содержит атомов металла. Тиоцианаты содержат группу SCN — . Окисление тиоцианата дает тиоцианоген, (SCN) 2 со связностью NCS – SCN. Сульфиды фосфора многочисленны.
Сера с металлами
Основные руды меди, цинка, никеля, кобальта, молибдена и других металлов — сульфиды. Эти материалы, как правило, представляют собой полупроводники темного цвета, которые не подвержены воздействию воды или даже многих кислот.Они образуются при реакции сероводорода с солями металлов. Минерал галенит (PbS) был первым продемонстрированным полупроводником. Он использовался в качестве выпрямителя сигнала в кошачьих усах ранних кристаллических радиоприемников. Улучшение этих руд, обычно путем обжига, является дорогостоящим и экологически опасным. Сера разъедает многие металлы в результате процесса, называемого потускнением.
Органические соединения с серой
Ниже приведены некоторые из основных классов серосодержащих органических соединений:
- Тиолы или меркаптаны (поскольку они захватывают ртуть в качестве хелаторов) являются серными аналогами спиртов; обработка тиолов основанием дает ионы тиолата.
- Тиоэфиры — серные аналоги простых эфиров. Ионы сульфония имеют три группы, присоединенные к катионному серному центру. Диметилсульфониопропионат (DMSP) является одним из таких соединений, важных в круговороте морской органической серы.
- Сульфоксиды и сульфоны представляют собой тиоэфиры с одним и двумя атомами кислорода, присоединенными к атому серы, соответственно. Самый простой сульфоксид, диметилсульфоксид, является обычным растворителем; обычный сульфон — сульфолан. Сульфоновые кислоты используются во многих моющих средствах.
- Соединения со связями углерод-сера встречаются редко, за исключением сероуглерода, летучей бесцветной жидкости, структурно подобной диоксиду углерода.В отличие от монооксида углерода, моносульфид углерода стабилен только в качестве разбавленного газа, например, в межзвездной среде. Сероорганические соединения являются причиной некоторых неприятных запахов разлагающихся органических веществ.
Вулканизация
Сера-серные связи являются структурным компонентом, повышающим жесткость резины, аналогичным биологической роли дисульфидных мостиков в повышении жесткости белков. В наиболее распространенном типе промышленного «отверждения» или упрочнения и упрочнения натурального каучука элементарная сера нагревается вместе с каучуком до тех пор, пока химические реакции не образуют дисульфидные мостики между изопреновыми звеньями полимера.Из-за тепла и серы этот процесс был назван вулканизацией в честь римского бога кузницы и вулканизма.
18.10 Появление, получение и свойства серы — химия
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Опишите свойства, приготовление и применение серы
Сера существует в природе в виде элементарных отложений, а также сульфидов железа, цинка, свинца и меди, а также сульфатов натрия, кальция, бария и магния.Сероводород часто является компонентом природного газа и содержится во многих вулканических газах, как показано на рисунке 1. Сера является составной частью многих белков и необходима для жизни.
Рисунок 1. Вулканические газы содержат сероводород. (кредит: Daniel Julie / Wikimedia Commons)
Процесс Frasch , показанный на Рисунке 2, важен при добыче свободной серы из огромных подземных месторождений в Техасе и Луизиане. Перегретая вода (170 ° C и давление 10 атм) вытесняется по внешней из трех концентрических труб в подземное месторождение.Горячая вода растапливает серу. Самая внутренняя труба проводит сжатый воздух в жидкую серу. Воздух заставляет жидкую серу, смешанную с воздухом, течь вверх через выпускную трубу. Перенос смеси в большие отстойники позволяет твердой сере отделяться при охлаждении. Эта сера имеет чистоту от 99,5% до 99,9% и в большинстве случаев не требует очистки.
Рисунок 2. Процесс Фраша используется для добычи серы из подземных месторождений.
Большие количества серы также образуются из сероводорода, извлекаемого при очистке природного газа.
Сера существует в нескольких аллотропных формах. Стабильная форма при комнатной температуре содержит восьмичленные кольца, поэтому истинная формула S 8 . Однако химики обычно используют S для упрощения коэффициентов в химических уравнениях; мы будем следовать этой практике в этой книге.
Подобно кислороду, который также входит в группу 16, сера проявляет явно неметаллические свойства. Он окисляет металлы, давая множество бинарных сульфидов, в которых сера имеет отрицательную степень окисления (2-).{\; \; 2 -} (aq) \; + \; 6 \ text {NO} _2 (g) [/ latex]
Химический состав серы со степенью окисления 2− аналогичен химическому составу кислорода. Однако в отличие от кислорода сера образует множество соединений, в которых она проявляет положительные степени окисления.
Сера (группа 16) реагирует почти со всеми металлами и легко образует сульфид-ион S 2-, в котором она имеет степень окисления 2-. Сера реагирует с большинством неметаллов.
Химия: упражнения в конце главы
- Объясните, почему сероводород является газом при комнатной температуре, а вода с более низкой молекулярной массой является жидкостью.
- Укажите степень гибридизации и окисления серы в SO 2 , в SO 3 и в H 2 SO 4 .
- Какая кислота сильнее, NaHSO 3 или NaHSO 4 ?
- Определите степень окисления серы в SF 6 , SO 2 F 2 и KHS.
- Какая кислота сильнее, сернистая кислота или серная кислота? Почему?
- Кислород образует двойные связи в O 2 , а сера образует одинарные связи в S 8 .Почему?
- Приведите структуру Льюиса для каждого из следующих элементов:
(а) SF 4
(б) К 2 СО 4
(в) SO 2 Класс 2
(г) H 2 SO 3
(e) SO 3
- Напишите два сбалансированных химических уравнения, в которых серная кислота действует как окислитель.
- Объясните, почему серная кислота H 2 SO 4 , представляющая собой ковалентную молекулу, растворяется в воде и дает раствор, содержащий ионы.
- Сколько граммов соли Эпсома (MgSO 4 7H 2 O) образуется из 5,0 кг магния?
Глоссарий
- Процесс Фрэша
- играет важную роль в добыче свободной серы из огромных подземных месторождений
Решения
Ответы на упражнения в конце главы по химии
2. SO 2 , sp 2 4+; SO 3 , sp 2 , 6+; H 2 SO 4 , sp 3 , 6+
4.SF 6 : S = 6+; SO 2 F 2 : S = 6+; КХС: S = 2−
6. Сера способна образовывать двойные связи только при высоких температурах (в основном в эндотермических условиях), чего нельзя сказать о кислороде.
8. Есть много возможных ответов, включая:
[латекс] \ text {Cu} (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {SO} _4 (l) \; {\ longrightarrow} \ ; \ text {CuSO} _4 (aq) \; + \; \ text {SO} _2 (g) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) [/ latex]
[ латекс] \ текст {C} (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {SO} _4 (l) \; {\ longrightarrow} \; \ text {CO} _2 (g) \; + \; 2 \ text {SO} _2 (g) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) [/ latex]
10.5,1 × 10 4 г
Элемент сера
Сера ( сера ) — химический элемент. Этот неметалл имеет бледно-желтый цвет, мягкий, легкий, с отчетливым Сера может быть получена в двух кристаллических модификациях, в орторомбической Он используется во многих промышленных процессах, таких как производство Аминокислоты цистеин, метионин, гомоцистеин и таурин содержат Сера (санскрит, sulvere ; лат. sulpur ) была происшествие Сера встречается в природе в больших количествах в сочетании с другими элементами. Отличительные цвета вулканической луны Юпитера Ио взяты из Многие из неприятных запахов органических веществ основаны на серосодержащих веществах. Полимерный нитрид серы имеет металлические свойства, даже если он К другим важным соединениям серы относятся:
Сера имеет 18 изотопов, из которых четыре стабильных изотопа: S-32 (95.02%), Когда осаждаются сульфидные минералы, изотопное уравновешивание В большинстве лесных экосистем сульфаты получают главным образом из атмосферы; Сероуглерод, сероводород и диоксид серы Элемент традиционно пишется , сера, в США и Номер ссылки |
18.10 Возникновение, получение и свойства серы — Химия 2e
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Опишите свойства, приготовление и применение серы
Сера существует в природе в виде элементарных отложений, а также сульфидов железа, цинка, свинца и меди, а также сульфатов натрия, кальция, бария и магния.Сероводород часто является компонентом природного газа и присутствует во многих вулканических газах, подобных тем, которые показаны на рис. 18.58. Сера входит в состав многих белков и необходима для жизни.
Рис. 18.58 Вулканические газы содержат сероводород. (Источник: Даниэль Джули / Wikimedia Commons)
Процесс Фраша, показанный на рис. 18.59, важен при добыче свободной серы из огромных подземных месторождений в Техасе и Луизиане. Перегретая вода (170 ° C и давление 10 атм) вытесняется по внешней из трех концентрических труб в подземное месторождение.Горячая вода растапливает серу. Самая внутренняя труба проводит сжатый воздух в жидкую серу. Воздух заставляет жидкую серу, смешанную с воздухом, течь вверх через выпускную трубу. Перенос смеси в большие отстойники позволяет твердой сере отделяться при охлаждении. Эта сера имеет чистоту от 99,5% до 99,9% и в большинстве случаев не требует очистки.
Рис. 18.59 Процесс Frasch используется для добычи серы из подземных месторождений.
Большие количества серы также образуются из сероводорода, извлекаемого при очистке природного газа.
Сера существует в нескольких аллотропных формах. Стабильная форма при комнатной температуре содержит восьмичленные кольца, поэтому истинная формула S 8 . Однако химики обычно используют S для упрощения коэффициентов в химических уравнениях; мы будем следовать этой практике в этой книге.
Подобно кислороду, который также входит в группу 16, сера проявляет явно неметаллические свойства. Он окисляет металлы, давая множество бинарных сульфидов, в которых сера имеет отрицательную степень окисления (2-).Элементарная сера окисляет меньше электроотрицательных неметаллов, а больше электроотрицательных неметаллов, таких как кислород и галогены, будут окислять ее. Другие сильные окислители также окисляют серу. Например, концентрированная азотная кислота окисляет серу до сульфат-иона с одновременным образованием оксида азота (IV):
S (т.) + 6HNO3 (водн.) ⟶2h4O + (водн.) + SO42− (водн.) + 6NO2 (г) S (т.) + 6HNO3 (водн.) ⟶2h4O + (водн.) + SO42− (водн.) + 6NO2 (г)
Химический состав серы со степенью окисления 2− аналогичен химическому составу кислорода.Однако в отличие от кислорода сера образует множество соединений, в которых она проявляет положительные степени окисления.
Возникновение, получение и свойства серы — химия
OpenStaxCollege
[latexpage]
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Опишите свойства, приготовление и применение серы
Сера существует в природе в виде элементарных отложений, а также сульфидов железа, цинка, свинца и меди, а также сульфатов натрия, кальция, бария и магния.Сероводород часто является компонентом природного газа и содержится во многих вулканических газах, как показано в [ссылка]. Сера входит в состав многих белков и необходима для жизни.
Вулканические газы содержат сероводород. (Источник: Даниэль Джули / Wikimedia Commons)
Процесс Фраша, проиллюстрированный в [ссылка], важен при добыче свободной серы из огромных подземных месторождений в Техасе и Луизиане. Перегретая вода (170 ° C и давление 10 атм) вытесняется по внешней из трех концентрических труб в подземное месторождение.Горячая вода растапливает серу. Самая внутренняя труба проводит сжатый воздух в жидкую серу. Воздух заставляет жидкую серу, смешанную с воздухом, течь вверх через выпускную трубу. Перенос смеси в большие отстойники позволяет твердой сере отделяться при охлаждении. Эта сера имеет чистоту от 99,5% до 99,9% и в большинстве случаев не требует очистки.
Процесс Frasch используется для добычи серы из подземных месторождений.
Большие количества серы также образуются из сероводорода, извлекаемого при очистке природного газа.
Сера существует в нескольких аллотропных формах. Стабильная форма при комнатной температуре содержит восьмичленные кольца, поэтому истинная формула S 8 . Однако химики обычно используют S для упрощения коэффициентов в химических уравнениях; мы будем следовать этой практике в этой книге.
Подобно кислороду, который также входит в группу 16, сера проявляет явно неметаллические свойства. Он окисляет металлы, давая множество бинарных сульфидов, в которых сера имеет отрицательную степень окисления (2-).{2 -} \ left (aq \ right) +6 {\ text {NO}} _ {2} \ left (g \ right) \)
Химический состав серы со степенью окисления 2− аналогичен химическому составу кислорода. Однако в отличие от кислорода сера образует множество соединений, в которых она проявляет положительные степени окисления.
Сера (группа 16) реагирует почти со всеми металлами и легко образует сульфид-ион S 2-, в котором она имеет степень окисления 2-. Сера реагирует с большинством неметаллов.
Объясните, почему сероводород представляет собой газ при комнатной температуре, а вода с более низкой молекулярной массой является жидкостью.
Укажите степень гибридизации и окисления серы в SO 2 , в SO 3 и в H 2 SO 4 .
SO 2 , sp 2 4+; SO 3 , sp 2 , 6+; H 2 SO 4 , sp 3 , 6+
Какая кислота сильнее, NaHSO 3 или NaHSO 4 ?
Определите степень окисления серы в SF 6 , SO 2 F 2 и KHS.
SF 6 : S = 6+; SO 2 F 2 : S = 6+; КХС: S = 2−
Какая кислота сильнее, серная кислота или серная кислота? Почему?
Кислород образует двойные связи в O 2 , а сера образует одинарные связи в S 8 . Почему?
Сера способна образовывать двойные связи только при высоких температурах (в основном в эндотермических условиях), чего нельзя сказать о кислороде.
Приведите структуру Льюиса для каждого из следующих элементов:
(а) SF 4
(б) К 2 СО 4
(в) SO 2 Класс 2
(г) H 2 SO 3
(e) SO 3
Напишите два сбалансированных химических уравнения, в которых серная кислота действует как окислитель.
Есть много возможных ответов, в том числе:
\ (\ text {Cu} \ left (s \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ left (l \ right) \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} ⟶ \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} {\ text {CuSO}} _ {4} \ left (aq \ right) + {\ text {SO}} _ {2} \ left (g \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \)
\ (\ text {C} \ left (s \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ left (l \ right) \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} ⟶ \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} {\ text {CO}} _ {2} \ left (g \ right) +2 {\ text {SO}} _ {2} \ left (g \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \)
Объясните, почему серная кислота H 2 SO 4 , представляющая собой ковалентную молекулу, растворяется в воде и дает раствор, содержащий ионы.
Сколько граммов соли Эпсома (MgSO 4 7H 2 O) образуется из 5,0 кг магния?
Глоссарий
- Процесс Фрэша
- играет важную роль в добыче свободной серы из огромных подземных месторождений
Соединения серы — обзор
Восстановленные соединения серы, такие как сульфид (H 2 S), тиосульфат (S 2 O 3 2-), тетратионат (S 4 O 6 2 — ), а элементарная сера (S 0 ) используются в качестве доноров электронов окислителями серы (, таблица 2, ).Такие организмы способны выполнять обширный хемосинтез во внутренних водах с высокими концентрациями, например, сероводорода, сульфита (HS — ) и серы (, таблица 3, ). Восстановленные соединения серы обычно образуются в результате анаэробного гетеротрофного дыхания с сульфатом, но некоторые воды получают большие поступления сульфида через грунтовые воды. Кислород является наиболее распространенным акцептором электронов, но были предложены другие потенциальные акцепторы электронов, такие как нитрат. Восстановители серы и окислители могут проявлять активность в экстремальных условиях pH, температуры и солевого раствора.
Таблица 3. Примеры скоростей хемосинтеза in situ в различных водных системах
Система | Первичный донор электронов a | Habitat 7 Макс. 2 — / NH 4 + / CH 4 ( μ M) c | Объемная скорость (ммоль м −3 d ) 90 −1 | Ареальная скорость (ммоль м −2 d −1 ) | % от общей фиксации углерода | Интеграция площади a, d 47 Примечания e | Источник | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Л. Кинерет, Израиль, Мономиктическое озеро | S 2 — | w | 382/79 / nd | 0.8–80 | 26–44 | 8–92 | нс | Chemos 20–25% фиксации углерода ежегодно | 8 |
Солнечное озеро, Синай, Соленое озеро, просачивание из моря в озеро | S 2 — | w | 1000 / nd / nd | 0–35 | До 33 | WL | 10 | ||
L Беловод, Россия, Меромиктическое озеро | S 2 — | w | 4471 / nd / nd | 0–2.3 | 17 | ||||
L Гек-Гель, Россия, Меромиктическое озеро | S 2 — | w | 79/111 / nd | 0–1,6 | 18 | 99 | нс | 17 | |
L Марал-Гель, Россия, Меромиктическое озеро | S 2 — | w | 7 / nd / nd | 0–4.2 | 17 | ||||
Илерсйон, Швеция, Эвтрофное озеро | CH 4 | w | nd / nd / 138 | 0–1.0 | 0,6–1,4 | 1–6 | WL | MBP соответствует 4–120% HBP | 2 |
Морн, Швеция, Eutrofic, гуминовое озеро | CH 4 | w | nd / nd / 56 | 0–1,0 | 0,1–0,6 | 2–7 | WL | MBP соответствовал 2–39% HBP | 2 |
Lillsjön, Швеция, озеро Гумич | CH 4 | w | nd / nd / 68 | 0–0.3 | 0,01 | 0,3–5 | WL | MBP соответствовал 0,5–14% HBP | 2 |
Каданьо, Швейцария, Меромиктическое озеро | ns | w | 0,3 / 60 / nd | 20–188 | 260 | ок. 50 | WL | 3 | |
Большое Содовое озеро, США, Соленое озеро | нс | w | 12 059/2500 / nd | 2,5–57 | 1–72 | 1 м 2 | Chemos 30% фиксации углерода ежегодно | 5 | |
Озеро Сисо, Испания, озеро Мономиктик, дренажная зона, богатая гипсом | нс | w | 5000 / nd / nd | 5.8–141 | 11–75 | 1 м 2 | 7 | ||
L Меккоярви, Финляндия, Гуминовое, кислое озеро | нс | w | nd / 29 / nd | 0–7,5 | > 50 во время стратификации | нс | 12 | ||
Озеро Байкал, Россия, Большое, глубокое, постоянно стратифицированное | нс | sed | nd / 20 / nd | 0,03–0,1 | & lt; 2 | 1 м 2 | 13 | ||
Рыбинское водохранилище, Россия | ns | w | 0.03–1.8 | Chemos до 50% микробной продукции в нижних слоях и 1-2% в нестратифицированной водной толще | 16 | ||||
Куйбышевское водохранилище, Россия | ns | w | 132 / nd / nd | 0–2,3 | 5 | 1 м 2 | Chemos, ограниченный O 2 и CH 4 или H 2 концентраций | 16 | |
устье реки Шельда, Нидерланды / Бельгия, Приливный эстуарий | NH 4 + | w | nd / 150 / nd | 0.01–3,6 | Более высокие ставки в пресноводной части | 1 | |||
Устье реки Рона, Франция, Неридиально устье | NH 4 + | w | nd / 10 / nd | 0,02 –0,15 | Более высокие нормы в пресноводной части | 6 | |||
Солончак реки Эбро, Испания, устье | нс | w | 20/74 / nd | 0,5–10 | 2.4–5 | 37–61 | ox / an | 4 | |
бухта Саанич (фьорд), Канада, стратифицированный фьорд | нс | w | 15 / nd / nd | 0–2 | 11 | ||||
бухта Абурацубо, Япония, прибрежные моря | нс | w | 0–8,3 | 2–90 | Отдельные, сравниваемые глубины | 15 | |||
Aburatsubo вход, Япония, Прибрежный морской | нс | с | 7–250 | 5–80 | 1 м 2 | 15 | |||
Черное море, морской | S 2 — | w | 80/8 / nd | 0–0.32 | 2–5,3 | До 15 | ox / an | 9 | |
Желоб Кариако, Венесуэла, морской бассейн | нс | w | 30 / nd / nd | 0,02–0,26 | 7–18 | 17–38 | 1 м 2 | 19 | |
Желоб Кариако, Венесуэла, морской бассейн | S 2 — / NH 4 + / Mn 2+ / Fe 2+ | w | 76/0.2 / й | 0–2,52 | 26–157 | 10–333 | 1 м 2 | Чемос в среднем 66% фиксации углерода | 18 |
Поверхностные воды океана | нс | w | 0,2–86 | Отдельные образцы, сравниваемые образцы | Chemos <10% при общей фиксации углерода> 1 мкг CL — 1 h — 1 | 14 |
Источники
1.Andersson MGI, Brion N и Middelburg JJ (2006) Сравнение активности нитрификаторов с ростом в устье Шельды — мутном, приливном эстуарии в северной Европе. Экология водных микробов 42: 149–158.
2. Баствикен Д., Эйлертссон Дж., Сунд И. и Транвик Л. (2003) Метан как источник углерода и энергии для пелагических пищевых сетей озер. Экология 84: 969–981.
3. Камачо А., Эрез Дж., Чикоте А., и др. . (2001) Микробиологическая микростратификация, фотоассимиляция неорганического углерода и фиксация темного углерода в хемоклине меромиктического озера Каданьо (Швейцария) и его значение для пищевой сети. Водные науки 63: 91–106.
4. Касамайор Е.О., Гарсия-Кантизано Дж., Мас Дж. И Педрос-Алио С. (2001) Первичная продукция на границе раздела кислород / бескислородный газ в эстуарии: вклад микробного темного CO. 2 фиксация в устье соляного клина реки Эбро. Серия «Прогресс морской экологии» 215: 49–56.
5. Cloern JE, Cole BE, and Oremland RS (1983) Автотрофные процессы в меромиктическом озере Биг-Сода, Невада. Лимнология и океанография 28: 1049–1061.
6. Фелиатра Ф. и Бьянки М. (1993) Скорость нитрификации и поглощения углерода в шлейфе реки Роны (северо-запад Средиземного моря Microbial Ecology 26: 21–28.
7. Гарсия-Кантизано Дж., Касамайор Е.О., Газоль Дж. М., Герреро Р. и Педрос-Алио С. (2005) Распределение включения СО2 между гильдиями планктонных микробов и оценка темпов роста, специфичных для in situ. Microbial Ecology 50: 230–241.
8. Хадас О., Пинкас Р., и Эрез Дж. (2001) Высокая первичная хемоавтотрофная продукция в озере Кинерет, Израиль: пренебрегаемое звено в углеродном цикле озера. Лимнология и океанография 46: 1968–1976.
9. Йоргенсен Б.Б., Фоссинг Х., Вирсен С. и Яннаш Х. (1991) Окисление сульфидов в бескислородном хемоклине Черного моря. Deep-Sea Research 38: (Дополнение 2), S1083 – S1103.
10. Йоргенсен Б. Б., Куэнен Дж. Г. и Коэн Ю. (1979) Микробные превращения соединений серы в стратифицированном озере (Солнечное озеро, Синай). Лимнология и океанография 24: 799–822.
11. Можжевельник С.К. и Бринкхерст Р.О. (1986) Водяной столб темный, CO 2, фиксация и рост бактериального мата в периодически бескислородном заливе Саанич, Британская Колумбия. Серия «Прогресс морской экологии» 33: 41–50.
12. Kuuppo-Leinikki P и Salonen K (1992) Бактериопланктон в небольшом полигумическом озере с бескислородным гиполимнионом. Hydrobiologia 229: 159–168.
13. Маерки М., Мюллер Б. и Верли Б. (2006) Пути микромасштабной минерализации в поверхностных отложениях: химическое сенсорное исследование в озере Байкал. Лимнология и океанография 51: 1342–1354.
14. Пракаш А., Шелдон Р. и Сатклифф WHJ (1991). Океаническая вариация поглощения 14 C в темноте. Лимнология и океанография 36: 30–39.
15. Секи Х. (1968) Связь между производством и минерализацией органического вещества в заливе Абурацубо в Японии. Журнал Исследовательского совета рыболовства Канады 25: 625–687.