Sērs ir diezgan izplatīts ķīmiskais elements dabā (sešpadsmitais pēc satura zemes garozā un sestais dabiskajos ūdeņos). Ir gan dabiskais sērs (elementa brīvais stāvoklis), gan tā savienojumi.
Sērs dabā
Svarīgākie dabīgie sēra minerāli ir dzelzs pirīts, sfalerīts, galēna, cinobrs, antimonīts. Pasaules okeāns galvenokārt satur kalcija, magnija un nātrija sulfātus, kas izraisa dabisko ūdeņu cietību.
Kā iegūst sēru?
Sēra rūdu ieguve tiek veikta ar dažādām metodēm. Galvenais sēra iegūšanas veids ir to izkausēt tieši uz lauka.
Atklātās bedres ieguve ietver ekskavatoru izmantošanu, lai noņemtu iežu slāņus, kas pārklāj sēra rūdu. Pēc rūdas slāņu sasmalcināšanas ar sprādzieniem tie tiek nosūtīti uz sēra kausēšanu.
Rūpniecībā sēru iegūst kā blakusproduktu kausēšanas krāsnīs, naftas rafinēšanas laikā. Tas lielos daudzumos atrodas dabasgāzē (kāsēra dioksīds vai sērūdeņradis), kura ekstrakcija tiek nogulsnēta uz izmantoto iekārtu sienām. No gāzes iegūtais smalki izkliedētais sērs tiek izmantots ķīmiskajā rūpniecībā kā izejviela dažādu produktu ražošanai.
Šo vielu var iegūt arī no dabīgā sēra dioksīda. Šim nolūkam tiek izmantota Klausa metode. Tas sastāv no "sēra bedrīšu" izmantošanas, kurās sērs tiek gāzēts. Rezultāts ir modificēts sērs, ko plaši izmanto asf alta rūpniecībā.
Galvenās sēra alotropās modifikācijas
Sēram piemīt allotropija. Ir zināms liels skaits alotropo modifikāciju. Slavenākie ir rombiskais (kristālisks), monoklīniskais (acikulārais) un plastmasas sērs. Pirmās divas modifikācijas ir stabilas, trešā pēc sacietēšanas pārvēršas par rombveida.
Sēru raksturojošās fizikālās īpašības
Ortorombisko (α-S) un monoklīnisko (β-S) modifikāciju molekulas satur katra pa 8 sēra atomiem, kurus slēgtā ciklā savieno atsevišķas kovalentās saites.
Normālos apstākļos sēram ir rombveida modifikācija. Tā ir dzeltena cieta kristāliska viela ar blīvumu 2,07 g/cm3. Kūst 113°C temperatūrā. Monoklīniskā sēra blīvums ir 1,96 g/cm3, tā kušanas temperatūra ir 119,3 °C.
Kūstot, sērs izplešas un kļūst par dzeltenu šķidrumu, kas 160 °C temperatūrā kļūst brūns unpārvēršas viskozā tumši brūnā masā, kad tā sasniedz aptuveni 190 °C. Temperatūrā, kas pārsniedz šo vērtību, sēra viskozitāte samazinās. Apmēram 300 °C temperatūrā tas atkal pāriet šķidrā šķidrā stāvoklī. Tas ir saistīts ar faktu, ka karsēšanas laikā sērs polimerizējas, palielinot ķēdes garumu, palielinoties temperatūrai. Un, kad temperatūra sasniedz vairāk nekā 190 ° C, tiek novērota polimēru vienību iznīcināšana.
Kad sēra kausējums tiek dabiski dzesēts cilindriskos tīģeļos, veidojas tā sauktais vienreizējais sērs - liela izmēra rombveida kristāli, kuriem ir izkropļota forma oktaedru veidā ar daļēji "nogrieztām" virsmām vai stūriem.
Ja izkausēto vielu pakļauj ātrai dzesēšanai (piemēram, izmantojot aukstu ūdeni), tad var iegūt plastmasas sēru, kas ir elastīga gumijai līdzīga masa brūngani vai tumši sarkanā krāsā ar blīvumu 2,046 g. /cm 3. Šī modifikācija, atšķirībā no rombveida un monoklīnijas, ir nestabila. Pakāpeniski (vairāku stundu laikā) tas maina krāsu uz dzeltenu, kļūst trausls un pārvēršas rombā.
Kad sēra tvaiki (ļoti uzkarsēti) tiek sasaldēti ar šķidro slāpekli, veidojas tā purpursarkanā modifikācija, kas ir stabila temperatūrā, kas zemāka par mīnus 80 °C.
Sērs praktiski nešķīst ūdens vidē. Tomēr to raksturo laba šķīdība organiskajos šķīdinātājos. Slikts elektrības un siltuma vadītājs.
Sēra viršanas temperatūra ir 444,6 °C. Vārīšanās procesu pavada oranždzeltenu tvaiku izdalīšanās, kas galvenokārt sastāv no S8 molekulām, kuras pēc turpmākas karsēšanas sadalās, kā rezultātā veidojas līdzsvara formas S 6, S4 un S2. Turklāt, karsējot, lielas molekulas sadalās, un temperatūrā virs 900 grādiem pāri sastāv praktiski tikai no S2 molekulām, disociējas atomos pie 1500 °С.
Kādas ir sēra ķīmiskās īpašības?
Sērs ir tipisks nemetāls. ķīmiski aktīvs. Oksidējošās-sēra reducējošās īpašības izpaužas saistībā ar dažādiem elementiem. Sildot, tas viegli savienojas ar gandrīz visiem elementiem, kas izskaidro tā obligāto klātbūtni metālu rūdās. Izņēmumi ir Pt, Au, I2, N2 un inertās gāzes. Oksidācijas stāvokļi, ka sēra saturs savienojumos ir -2, +4, +6.
Sēra un skābekļa īpašības izraisa tā sadegšanu gaisā. Šīs mijiedarbības rezultātā veidojas sēra (SO2) un sērskābes (SO3) anhidrīdi, kurus izmanto sērskābes un sērskābes iegūšanai. skābes.
Istabas temperatūrā sēra reducējošās īpašības izpaužas tikai attiecībā uz fluoru, reakcijā, ar kuru veidojas sēra heksafluorīds:
S + 3F2=SF6.
Karsējot (kausējuma veidā) mijiedarbojas ar hloru, fosforu, silīciju, oglekli. Reakciju rezultātā ar ūdeņradi papildus sērūdeņradim tas veido sulfānus, kas apvienoti ar kopīguformula H2SX.
Sēra oksidējošās īpašības tiek novērotas mijiedarbībā ar metāliem. Dažos gadījumos var novērot diezgan vardarbīgas reakcijas. Mijiedarbības rezultātā ar metāliem veidojas sulfīdi (sēra savienojumi) un polisulfīdi (polisēra metāli).
Ilgstoši karsējot, tas reaģē ar koncentrētām oksidējošām skābēm, vienlaikus oksidējoties.
Tālāk apsveriet sēra savienojumu galvenās īpašības.
Sēra dioksīds
Sēra oksīds (IV), saukts arī par sēra dioksīdu un sēra anhidrīdu, ir gāze (bezkrāsaina) ar asu, smacējošu smaku. Tam ir tendence sašķidrināt zem spiediena istabas temperatūrā. SO2 ir skābes oksīds. To raksturo laba šķīdība ūdenī. Šajā gadījumā veidojas vāja, nestabila sērskābe, kas pastāv tikai ūdens šķīdumā. Sēra dioksīda mijiedarbības rezultātā ar sārmiem veidojas sulfīti.
Tam ir diezgan augsta ķīmiskā aktivitāte. Visizteiktākās ir sēra oksīda (IV) reducējošās ķīmiskās īpašības. Šādas reakcijas pavada sēra oksidācijas pakāpes paaugstināšanās.
Sēra oksīda oksidējošās ķīmiskās īpašības parādās spēcīgu reducētāju (piemēram, oglekļa monoksīda) klātbūtnē.
Sēra trioksīds
Sēra trioksīds (sēra anhidrīds) – augstākais sēra oksīds (VI). Normālos apstākļos tas ir bezkrāsains, gaistošs šķidrums ar smacējošu smaku. Ir spēja sasalst temperatūrāzem 16,9 grādiem. Šajā gadījumā veidojas cietā sēra trioksīda dažādu kristālisko modifikāciju maisījums. Sēra oksīda augstās higroskopiskās īpašības izraisa tā "smēķēšanu" mitrā gaisā. Tā rezultātā veidojas sērskābes pilieni.
Sērūdeņradis
Sērūdeņradis ir binārs ķīmisks ūdeņraža un sēra savienojums. H2S ir indīga bezkrāsaina gāze, kam raksturīga saldena garša un sapuvušu olu smarža. Kūst pie mīnus 86 °С, vārās pie mīnus 60 °С. Termiski nestabils. Temperatūrā virs 400 °C sērūdeņradis sadalās S un H2. To raksturo laba šķīdība etanolā. Tas slikti šķīst ūdenī. Izšķīdinot ūdenī, veidojas vāja sērūdeņražskābe. Sērūdeņradis ir spēcīgs reducētājs.
Uzliesmojošs. Kad tas deg gaisā, var novērot zilu liesmu. Augstās koncentrācijās tas var reaģēt ar daudziem metāliem.
Sērskābe
Sērskābe (H2SO4) var būt dažādas koncentrācijas un tīrības pakāpes. Bezūdens stāvoklī tas ir bezkrāsains, eļļains šķidrums bez smaržas.
Temperatūra, kurā viela kūst, ir 10 °C. Viršanas temperatūra ir 296 °C. Tas labi šķīst ūdenī. Izšķīdinot sērskābi, veidojas hidrāti un izdalās liels daudzums siltuma. Visu ūdens šķīdumu viršanas temperatūra plkstspiediens 760 mm Hg. Art. pārsniedz 100 °C. Viršanas temperatūras paaugstināšanās notiek, palielinoties skābes koncentrācijai.
Vielas skābās īpašības izpaužas, mijiedarbojoties ar bāzes oksīdiem un bāzēm. H2SO4 ir divbāziska skābe, kuras dēļ tā var veidot gan sulfātus (vidējos sāļus), gan hidrosulfātus (skābes sāļus). kas šķīst ūdenī.
Sērskābes īpašības visspilgtāk izpaužas redoksreakcijās. Tas ir saistīts ar faktu, ka H2SO4 sēram ir visaugstākā oksidācijas pakāpe (+6). Sērskābes oksidējošo īpašību izpausmes piemērs ir reakcija ar varu:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Sērs: noderīgas īpašības
Sērs ir dzīvajiem organismiem būtisks mikroelements. Tā ir neatņemama aminoskābju (metionīna un cisteīna), enzīmu un vitamīnu sastāvdaļa. Šis elements piedalās proteīna terciārās struktūras veidošanā. Ķīmiski saistītā sēra daudzums olb altumvielās svārstās no 0,8 līdz 2,4 svara %. Elementa saturs cilvēka organismā ir aptuveni 2 grami uz 1 kg svara (tas ir, aptuveni 0,2% ir sērs).
Mikroelementa derīgās īpašības diez vai var pārvērtēt. Aizsargājot asins protoplazmu, sērs ir aktīvs organisma palīgs cīņā pret kaitīgām baktērijām. Asins recēšana ir atkarīga no tā daudzuma, tas ir, elements palīdzuzturēt pietiekamu līmeni. Sēram ir arī svarīga loma organisma ražotās žults koncentrācijas normālu vērtību uzturēšanā.
Bieži saukts par "skaistuma minerālu", jo tas ir būtisks veselīgas ādas, nagu un matu uzturēšanai. Sēram piemīt spēja aizsargāt organismu no dažāda veida negatīvas vides ietekmes. Tas palīdz palēnināt novecošanās procesu. Sērs attīra organismu no toksīniem un aizsargā pret radiāciju, kas šobrīd ir īpaši svarīgi, ņemot vērā pašreizējo vides situāciju.
Nepietiekams mikroelementu daudzums organismā var izraisīt sliktu toksīnu izvadīšanu, samazinātu imunitāti un vitalitāti.
Sērs ir baktēriju fotosintēzes dalībnieks. Tas ir bakteriohlorofila sastāvdaļa, un sērūdeņradis ir ūdeņraža avots.
Sērs: īpašības un rūpnieciskais pielietojums
Visplašāk izmantotais sērs ir sērskābes ražošanai. Arī šīs vielas īpašības ļauj to izmantot gumijas vulkanizācijai, kā fungicīdu lauksaimniecībā un pat kā medikamentu (koloidālais sērs). Turklāt sēru izmanto sērkociņu un pirotehnisko kompozīciju ražošanā, tas ir daļa no sēra bitumena sastāviem sēra asf alta ražošanai.
