Хімічныя ўласцівасці серы. Характарыстыка і тэмпература кіпення серы

Сера ўяўляе сабой хімічны элемент, які знаходзіцца ў шосты групе і трэцім перыядзе табліцы Мендзялеева. У гэтым артыкуле мы падрабязна разгледзім яе хімічныя і фізічныя ўласцівасці, атрыманне, выкарыстанне і гэтак далей. У фізічную характарыстыку ўваходзяць такія прыкметы, як колер, узровень электраправоднасці, тэмпература кіпення серы і т. Д. Хімічная жа апісвае яе ўзаемадзеянне з іншымі рэчывамі.

Сера з пункту гледжання фізікі

Гэта крохкае рэчыва. Пры нармальных умовах яно знаходзіцца ў цвёрдым агрэгатным стане. Сера валодае цытрынава-жоўтай афарбоўкай. І ў большасці сваёй ўсе яе злучэнні маюць жоўтыя адценні. У вадзе не раствараецца. Валодае нізкай цяпло-і электраправоднасцю. Дадзеныя прыкметы характарызуюць яе як тыповы неметалы. Нягледзячы на тое што хімічны склад серы зусім не складзены, дадзенае рэчыва можа мець некалькі варыяцый. Усё залежыць ад будынка крышталічнай рашоткі, з дапамогай якой злучаюцца атамы, малекул ж яны не ўтвараюць.

Такім чынам, першы варыянт - ромбічных сера. Яна з'яўляецца найбольш устойлівай. Тэмпература кіпення серы такога тыпу складае чатырыста сарака пяці градусаў па шкале Цэльсія. Але для таго каб дадзенае рэчыва перайшло ў газападобнае агрэгатны стан, яму спачатку неабходна прайсці вадкае. Такім чынам, плаўленне серы адбываецца пры тэмпературы, якая складае сто трынаццаць градусаў Цэльсія.

Другі варыянт - моноклинная сера. Яна ўяўляе сабой крышталі ігольчастай формы з цёмна-жоўтай афарбоўкай. Плаўленне серы першага тыпу, а затым яе павольнае астуджэнне прыводзіць да фарміравання дадзенага выгляду. Гэтая разнавіднасць валодае амаль тымі ж фізічнымі характарыстыкамі. Да прыкладу, тэмпература кіпення серы такога тыпу - усё тыя ж чатырыста сарака пяці градусаў. Акрамя таго, ёсць такая разнавіднасць дадзенага рэчыва, як пластычная. Яе атрымліваюць з дапамогай вылівання ў халодную ваду нагрэтай амаль да кіпення ромбічных. Тэмпература кіпення серы дадзенага выгляду такая ж. Але рэчыва валодае ўласцівасцю цягнуцца, як гума.

Яшчэ адзін складнік фізічнай характарыстыкі, пра якую хацелася б сказаць, - тэмпература ўзгарання серы. Дадзены паказчык можа адрознівацца ў залежнасці ад тыпу матэрыялу і яго паходжання. Да прыкладу, тэмпература ўзгарання серы тэхнічнай складае сто дзевяноста градусаў. Гэта даволі нізкі паказчык. У іншых выпадках тэмпература ўспышкі серы можа складаць дзвесце сорак восем градусаў і нават дзвесце пяцьдзесят шэсць. Усё залежыць ад таго, з якога матэрыялу была яна здабытая, якую мае шчыльнасць. Але можна зрабіць выснову, што тэмпература гарэння серы досыць нізкая, у параўнанні з іншымі хімічнымі элементамі, гэта лёгкаўзгаральных рэчыва. Акрамя таго, часам сера можа аб'ядноўвацца ў малекулы, якія складаюцца з васьмі, шасці, чатырох альбо двух атамаў. Цяпер, разгледзеўшы серу з пункту гледжання фізікі, пяройдзем да наступнага падзелу.

Хімічная характарыстыка серы

Дадзены элемент валодае параўнальна нізкай атамнай масай, яна складае трыццаці двум грамам на моль. Характарыстыка элемента сера ўключае ў сябе такую асаблівасць дадзенага рэчыва, як здольнасць валодаць рознай ступенню акіслення. Гэтым яна адрозніваецца ад, скажам, вадароду або кіслароду. Разглядаючы пытанне аб тым, якая хімічная характарыстыка элемента сера, немагчыма не згадаць, што ён, у залежнасці ад умоў, праяўляе як аднаўленчыя, так і акісляльныя ўласцівасці. Такім чынам, па парадку разгледзім узаемадзеянне дадзенага рэчыва з рознымі хімічнымі злучэннямі.

Сера і простыя рэчывы

Простымі з'яўляюцца рэчывы, якія маюць у сваім складзе толькі адзін хімічны элемент. Яго атамы могуць аб'ядноўвацца ў малекулы, як, напрыклад, у выпадку з кіслародам, а могуць і не злучацца, як гэта бывае ў металаў. Так, сера можа ўступаць у рэакцыі з металамі, іншымі неметаламі і галагенавыя.

Узаемадзеянне з металамі

Для ажыццяўлення падобнага роду працэсу неабходна высокая тэмпература. Пры такіх умовах адбываецца рэакцыя далучэння. Гэта значыць атамы металу аб'ядноўваюцца з атамамі серы, утвараючы пры гэтым складаныя рэчывы сульфід. Напрыклад, калі нагрэць два моль калія, змяшаўшы іх з адным моль серы, атрымаем адзін моль сульфіду дадзенага металу. Раўнанне можна запісаць у наступным выглядзе: 2К + S = K ₂ S.

Рэакцыя з кіслародам

Гэта спальванне серы. З прычыны гэтага працэсу ўтворыцца яе аксід. Апошні можа быць двух відаў. Таму спальванне серы можа адбывацца ў два этапы. Першы - гэта калі з аднаго моль серы і аднаго моль кіслароду утворыцца адзін моль дыяксіду сульфура. Запісаць раўнанне дадзенай хімічнай рэакцыі можна наступным чынам: S + Аб ₂ = SO _2. Другі этап - далучэнне да дыаксідзе яшчэ аднаго атама оксигена. Адбываецца гэта, калі дадаць да двух моль дыяксіду серы адзін моль кіслароду ва ўмовах высокай тэмпературы. У выніку атрымаем два моль триоксида сульфура. Раўнанне дадзенага хімічнага ўзаемадзеяння выглядае такім чынам: 2SO ₂ + Аб ₂ = 2SO _3. У выніку такой рэакцыі утвараецца серная кіслата. Так, ажыццявіўшы два апісаных працэсу, можна прапусціць атрыманы триоксид праз струмень вадзянога пару. І атрымаем сульфатнай кіслату. Раўнанне падобнай рэакцыі запісваецца наступным чынам: SO ₃ + Н ₂ О = H ₂ SO _4.

Узаемадзеянне з галагенавымі

Хімічныя ўласцівасці серы, як і іншых неметаллов, дазваляюць ёй рэагаваць з дадзенай групай рэчываў. Да яе адносяцца такія злучэння, як фтор, бром, хлор, ёд. Сера рэагуе з любым з іх, за выключэннем апошняга. У якасці прыкладу можна прывесці працэс фтараванне разгляданага намі элемента табліцы Мендзялеева. З дапамогай разагрэву згаданага неметалла з галагенавымі можна атрымаць дзве варыяцыі фтарыду. Першы выпадак: калі ўзяць адзін моль сульфура і тры моль фтору, атрымаем адзін моль фтарыду, формула якога SF _6. Раўнанне выглядае так: S + 3F ₂ = SF _6. Акрамя таго, ёсць другі варыянт: калі ўзяць адзін моль серы і два моль фтору, атрымаем адзін моль фтарыду з хімічнай формулай SF _4. Раўнанне запісваецца ў наступным выглядзе: S + 2F ₂ = SF _4. Як бачыце, усё залежыць ад прапорцый, у якіх змяшаць кампаненты. Сапраўды такім жа чынам можна правесці працэс хларавання серы (таксама можа ўтварыцца два розныя рэчывы) альбо бромирования.

Узаемадзеянне з іншымі простымі рэчывамі

На гэтым характарыстыка элемента сера не сканчаецца. Рэчыва таксама можа ўступаць у хімічную рэакцыю з гидрогеном, фосфарам і карбоном. З прычыны ўзаемадзеяння з вадародам утворыцца сульфидная кіслата. У выніку яе рэакцыі з металамі можна атрымаць іх сульфід, якія, у сваю чаргу, таксама атрымліваюць прамым шляхам узаемадзеяння серы з тым жа металам. Далучэнне атамаў гидрогена да атама сульфура адбываецца толькі ва ўмовах вельмі высокай тэмпературы. Пры рэакцыі серы з фосфарам утвараецца яе фасфід. Ён мае такую формулу: P ₂ S _3. Для таго каб атрымаць адзін моль дадзенага рэчыва, трэба ўзяць два моль фосфару і тры моль сульфура. Пры ўзаемадзеянні серы з вугляродам утворыцца карбід разгляданага неметалла. Яго хімічная формула выглядае так: CS _2. Для таго каб атрымаць адзін моль дадзенага рэчыва, трэба ўзяць адзін моль вугляроду і два моль серы. Усе апісаныя вышэй рэакцыі далучэння адбываюцца толькі пры ўмове награвання рэагентаў да высокіх тэмператур. Мы разгледзелі ўзаемадзеянне серы з простымі рэчывамі, зараз пяройдзем да наступнага пункта.

Сера і складаныя злучэнні

Складанымі называюцца тыя рэчывы, малекулы якіх складаюцца з двух (ці больш) розных элементаў. Хімічныя ўласцівасці серы дазваляюць ёй рэагаваць з такімі злучэннямі, як шчолачы, а таксама канцэнтраваная сульфатная кіслата. Рэакцыі яе з дадзенымі рэчывамі даволі своеасаблівыя. Спачатку разгледзім, што адбываецца пры змешванні разгляданага неметалла са шчолаччу. Напрыклад, калі ўзяць шэсць моль гідраксіду калія і дадаць да іх тры моль серы, атрымаем два моль сульфіду калія, адзін моль сульфита дадзенага металу і тры моль вады. Такога роду рэакцыю можна выказаць наступным раўнаннем: 6КОН + 3S = 2K ₂ S + K2SO ₃ + 3Н ₂ О. Па такім жа прынцыпе адбываецца ўзаемадзеянне, калі дадаць гідраксід натрыю. Далей разгледзім паводзіны серы пры даданні да яе канцэнтраванага раствора сульфатнай кіслаты. Калі ўзяць адзін моль першага і два моль другога рэчывы, атрымаем наступныя прадукты: триоксид серы ў колькасці тры моль, а таксама ваду - два моль. Дадзеная хімічная рэакцыя можа ажыццявіцца толькі пры награванні рэагентаў да высокай тэмпературы.

Атрыманне разгляданага неметалла

Існуе некалькі асноўных спосабаў, з дапамогай якіх можна здабыць серу з разнастайных рэчываў. Першы метад - вылучэнне яе з пірыту. Хімічная формула апошняга - FeS _2. Пры награванні дадзенага рэчыва да высокай тэмпературы без доступу да яго кіслароду можна атрымаць іншы сульфід жалеза - FeS - і серу. Раўнанне рэакцыі запісваецца ў наступным выглядзе: FeS ₂ = FeS + S. Другі спосаб атрымання серы, які часта выкарыстоўваецца ў прамысловасці, - гэта спальванне сульфіду серы пры ўмове невялікай колькасці кіслароду. У такім выпадку можна атрымаць разгляданы неметалы і ваду. Для правядзення рэакцыі трэба ўзяць кампаненты ў молярное суадносінах два да аднаго. У выніку атрымаем канчатковыя прадукты ў прапорцыях два да двух. Раўнанне дадзенай хімічнай рэакцыі можна запісаць наступным чынам: 2H ₂ S + Аб ₂ = 2S + 2Н ₂ О. Акрамя таго, серу можна атрымаць у ходзе разнастайных металургічных працэсаў, да прыкладу, пры вытворчасці такіх металаў, як нікель, медзь і іншыя.

Выкарыстанне ў прамысловасці

Самае шырокае сваё ўжыванне разгляданы намі неметалы знайшоў у хімічнай галіны. Як ужо згадвалася вышэй, тут ён выкарыстоўваецца для атрымання з яго сульфатнай кіслаты. Акрамя таго, сера прымяняецца як кампанент для вырабу запалак, дзякуючы таму, што з'яўляецца лёгкаўзгаральныя матэрыялам. Незаменная яна і пры вытворчасці выбуховых рэчываў, пораху, бенгальскіх агнёў і інш. Акрамя таго, серу выкарыстоўваюць у якасці аднаго з інгрэдыентаў сродкаў для барацьбы з шкоднікамі. У медыцыне яе ўжываюць у якасці кампанента пры вырабе лекаў ад скурных захворванняў. Таксама разгляданая рэчыва выкарыстоўваецца пры вытворчасці разнастайных фарбавальнікаў. Акрамя таго, яе ўжываюць пры вырабе люмінафораў.

Электронная будова серы

Як вядома, усе атамы складаюцца з ядра, у якім знаходзяцца пратоны - пазітыўна зараджаныя часціцы - і нейтроны, т. Е. Часціцы, якія маюць нулявы зарад. Вакол ядра круцяцца электроны, зарад якіх негатыўны. Каб атам быў нейтральным, у яго структуры павінна быць аднолькавая колькасць пратонаў і электронаў. Калі ж апошніх больш, гэта ўжо адмоўны іён - аніёны. Калі ж наадварот - колькасць пратонаў больш, чым электронаў - гэта станоўчы іён, або катыён. Аніёны серы можа выступаць у якасці кіслотнага астатку. Ён уваходзіць у склад малекул такіх рэчываў, як сульфидная кіслата (серавадарод) і сульфід металаў. Аніёны утвараецца ў ходзе электралітычнай дысацыяцыі, якая адбываецца пры растварэнні рэчыва ў вадзе. Пры гэтым малекула распадаецца на катыён, які можа быць прадстаўлены ў выглядзе іёна металу альбо вадароду, а таксама катыён - іён кіслотнага астатку альбо гидроксильной групы (ЁН-). Так як парадкавы нумар серы ў табліцы Мендзялеева - шаснаццаць, то можна зрабіць выснову, што ў яе ядры знаходзіцца менавіта такая колькасць пратонаў. Зыходзячы з гэтага, можна сказаць, што і электронаў, якія верцяцца вакол, таксама шаснаццаць. Колькасць жа нейтронаў можна даведацца, адабраўшы ад малярнай масы парадкавы нумар хімічнага элемента: 32 - 16 = 16. Кожны электрон круціцца не хаатычна, а па пэўнай арбіце. Так як сера - хімічны элемент, які адносіцца да трэцяга перыяду табліцы Мендзялеева, то і арбіт вакол ядра тры. На першай з іх размешчана два электрона, на другі - восем, на трэцяй - шэсць. Электронная формула атама серы запісваецца наступным чынам: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

Распаўсюджанасць ў прыродзе

У асноўным разгляданы хімічны элемент сустракаецца ў складзе мінералаў, якія з'яўляюцца сульфід разнастайных металаў. У першую чаргу гэта пірыту - соль жалеза; таксама гэта свінцовы, сярэбраны, медны бляск, цынкавая падманка, цынобра - сульфід ртуці. Акрамя таго, сера можа ўваходзіць і ў склад мінералаў, структура якіх прадстаўлена трыма і больш хімічнымі элементамі. Напрыклад, халькопирит, мирабилит, кизерит, гіпс. Можна разгледзець кожны з іх больш падрабязна. Пірыту - гэта сульфід феррум, або FeS _2. Ён валодае светла-жоўтай афарбоўкай з залацістым бляскам. Дадзены мінерал можна часта сустрэць як прымешка ў блакіт, які шырока выкарыстоўваецца для вырабу ўпрыгожванняў. Гэта звязана з тым, што дадзеныя два мінерала часцяком маюць агульнае радовішча. Медны бляск - халькоцит, або халькозин - уяўляе сабой сінявата-шэрае рэчыва, падобнае на метал. Свінцовы бляск (Гален) і срэбны бляск (аргентит) маюць падобныя ўласцівасці: яны абодва вонкава нагадваюць металы, маюць шэрую афарбоўку. Цынобра - гэта карычнева-чырвоны цьмяны мінерал з шэрымі украпінамі. Халькопирит, хімічная формула якога CuFeS _2, - залаціста-жоўты, яго яшчэ называюць залатой падманку. Цынкавая падманка (сфалерит) можа мець афарбоўку ад бурштынавай да вогненна-аранжавай. Мирабилит - Na ₂ SO ₄ x10H ₂ O - празрыстыя альбо белыя крышталі. Яго яшчэ называюць глаўберавай соллю, ўжываюць у медыцыне. Хімічная формула кизерита - MgSO ₄ xH ₂ O. Ён выглядае як белы альбо бескаляровы парашок. Хімічная формула гіпсу - CaSO ₄ x2H ₂ O. Акрамя таго, дадзены хімічны элемент уваходзіць у склад клетак жывых арганізмаў і з'яўляецца важным мікраэлементам.