Серни - свойства на химичните елементи
Сяра (. Лат сяра) S, химичен елемент в Група VI на Периодичната система на Менделеев; атомен номер 16, атомно тегло 32.06. Природен сяра се състои от четири стабилни изотопи 32 S (95,02%), 33 S (0,75%), 34 S (4,21%), 36 S (0,02%). Получава се като изкуствени радиоактивни изотопи 31 S (t½ = 2.4 сек), 35 S (t½ = 87.1 дни), 37 S (T = 5.04 т) и други.
Исторически информация. Сярата в естествено състояние, както и под формата на серни съединения е известно от древни времена. То се споменава в Библията, Омировите поеми и други. Сярата е част от "светия" тамян по време на религиозни церемонии; се е смятало, че миризмата на сяра предотврати злите духове. Серен отдавна се превърна в основен компонент на подстрекателски за военни цели, като "гръцки огън" (десетинча пр. Д.). Около 8-ми век в Китай започна да се използва сяра за фойерверки. Отдавна сяра и неговите съединения лекувани кожни заболявания. Между арабски Алхимия хипотеза, според която сяра (начало на горене) и живак (начало metallicity) се считат за част от всички метали. Елементен характер на Sera избран A. L. Lavuaze, и включени в списъка на неметални прости тела (1789). През 1822 г. Д. Мичерлих открили алотропия на сяра.
Разпределение на сяра в природата. Сярата се отнася до много общи химични елементи (Clark 4.7 х 10 -2); Той се среща в свободно състояние (роден сяра) и съединения - сулфиди, полисулфиди, сулфати. Водата на морета и океани съдържа натриеви сулфати, магнезий и калций. Има повече от 200 Серни минерали, произведени в ендогенни процеси. В биосферата, той се произвежда над 150 Серни минерали (основно сулфати); широко окисление на сулфиди до сулфати, които от своя страна са сведени до Н2 S и вторични сулфиди. Тези реакции се срещат с участието на микроорганизми. Много процеси на биосферата доведе до концентрация на сяра - тя се натрупва в почвата хумус, въглища, нефт, морета и океани (8,9 х 10 2%), подпочвените води, езера и солени блата. На глини и глинести шисти Серен 6 пъти по-голяма от земната кора, като цяло, в един глас - 200 пъти в подземните води сулфат - десетократно. В биосферата, има серния цикъл: той носи със сушата с валежи се връща към океана и към канала. Източникът на сяра в геоложката миналото на Земята са предимно вулканична продукти, съдържащи SO2 и Н2 S. човешка намеса ускори миграцията на сяра; Това засилено окисление на сулфиди.
Физични свойства на сяра. Сяра - кристално твърдо вещество, стабилна в две алотропна модификации. Ромбично α-S лимон жълт цвят плътност от 2,07 гр / см 3. т.т. 112,8 ° С, е стабилна под 95,6 ° С; моноклинна β-S мед-жълт цвят, плътност 1,96 грама / см 3. т.т. 119,3 ° С, е стабилна между 95,6 ° С и точка на топене. И двете от тези форми са образувани от осем-членни циклични молекули със свързващ енергия S8 S-S 225,7 кДж / мол.
При топене на сяра се превръща мобилния жълт течност, която е по-висока от 160 ° С кафяви и около 190 ° С се превръща в тъмно кафява вискозна маса. Над 190 ° С вискозитетът намалява, и при 300 ° С сяра отново става нисък вискозитет. Това се дължи на промяната на молекулна структура: при 160 ° С S8 пръстени започват да се разкъса, преминаване на отворена верига; Освен това нагряване над 190 ° С се намалява средната продължителност на тези вериги.
Ако стопената сяра се нагрява до 250-300 ° С и се излива тънка струя в студена вода, се оказва, кафяво-жълт еластична маса (пластмаса сяра). Това е само частично разтворим във въглероден дисулфид, в утайката остава пудра. Разтворим в CS2 модификация, наречена Х-S, и неразтворими - μ-S. При стайна температура, и двете от тези модификации са трансформирани в стабилна чуплив α-S. Сярата точка на кипене 444,6 ° С (един от стандартната температурна скала международна точка). В двойки при температура на кипене под обратен хладник, с изключение на S8 молекули. Има и S6. S4 и S2. След допълнително нагряване, големи молекули се разграждат и 900 ° С остават само S2. които са приблизително 1500 ° C значително дисоциира в атоми. Когато замразяване с течен азот пари силно нагряване Sera получава стабилна под -80 ° С Purpurea модификация молекули образува S2.
Сяра - лош проводник на топлина и електричество. В вода, тя е практически неразтворим, много разтворим в безводен амоняк, въглероден дисулфид и редица органични разтворители (фенол, бензол, дихлоретан, и други).
Химични свойства сяра. конфигурационни атоми външната електрон Sp 2 S 3s 4. Серни съединения проявяват окисление -2, 4, 6. Сярата химически активна и особено лесно при нагряване е свързан с почти всички елементи, с изключение на N2. I2. Au, Pt, и инертни газове. С O2 във въздуха над 300 ° С образува оксиди: SO2 - серен диоксид и SO3 - серен триоксид, от които получават съответно сярна киселина и сярна киселина, и соли сулфити и сулфати. Дори в най-студените S енергично свързани с F2. При нагряване реагира с Cl2; Серни форми с бром само S2 Br2. алкилйодиди нестабилна сяра. При нагряване (150-200 ° С) се появява обратима реакция с Н2 за да се получи сероводород. Сярата също образува mnogosernistye водородите обща формула Н2 SX. така наречената сулфановата. Има много organosulfur съединения.
При нагряване, сяра реагира с метали, за да образуват съответните серни съединения (сулфиди) и mnogosernistye метали (полисулфиди). При температура 800-900 ° С сяра пара реагира с въглероден да образуват въглероден дисулфид CS2. Серни съединения с азот (N4 S4 S5 и N2) могат да бъдат получени само индиректно.
Производство на сяра. Елементен сяра се получава от нативния сяра и окисление на сероводород и намаляване на серен диоксид. Източникът на сероводород за производство на сяра - кокс, природен газ, газьол крекинг. Разработени са множество методи обработка Н2 S; най-важните са следните: 1) Н2 S се извлича от газове натриев monogidrotioarsenata на:
След това, чрез продухване на въздух през разтвора се утаява сяра в свободно състояние:
2) Н2 S се отделя от газа в концентрирана форма. След неговата основна маса се окислява с атмосферен кислород до сяра и частично да SO2. След охлаждане, Н2 S и получените газове (.. SO2 N2 CO2) влизат в два последователни преобразувател, където в присъствието на катализатор (активиран боксит или специално произведени алуминиев гел) реакция възниква:
В основата на получаване на сяра от редукция SO2 това въглища или природни въглеводородни газове е. Понякога това се комбинира с обработка производство пиритни руди.
Степен на сяра. Стопеният директно от сяра руда еднократно Сярата се нарича характер; получен от H2S и SO2 - газ бучка. Природен еднократни сяра, се пречиства чрез дестилация, наречен рафинирани.
Кондензираната пара при температура над точката на топене в течно състояние и след това се излива в калъпи - Cherenkov Грей. Кондензацията на сяра под точката на топене на стените на кондензационните камери образува фин прах сяра - цветя на сяра. Особено силно диспергиран колоидна сяра е известна.
Използването на сяра. Сярата се използва предимно за производство на сярна киселина; в производството на хартия (за sulfittsellyulozy); в селското стопанство (за борба с болести по растенията, предимно грозде и памук); в каучуковата промишленост (втвърдител); в производството на бои и светлинни форми; за черно (лов) прах; при производството на мачове.
В медицинската практика използването на сяра на базата на неговата способност да взаимодейства с органични вещества, които тялото и сулфиди pentationovuyu киселина, наличието на които зависят кератолитично (разтворител -. От гръцки keras - рог и lytikos -rastvoryayuschy), антимикробни и антипаразитни ефекти. Сярата е включен в състава на мехлем Wilkinson и други лекарства, използвани за лечение на краста. Пречистеният и утаеният сяра се консумира в мехлеми и антисептични прахове за лечение на някои заболявания на кожата (себорея, псориазис, и други); прах - с хелминтни инфекции (enterobiasis); в разтвори - за pyrotherapy прогресивна парализа и други.
Неорганични серни съединения в по-големи животни се намират в малки количества, най-вече под формата на сулфати (кръв, урина), както и тиоцианати (слюнка, стомашен сок, мляко, урина). Морски организми богати неорганични серни съединения от сладководни и земята. За растения и много микроорганизми сулфат (SO4 2-) заедно с фосфат и нитрат е най-важният източник на минерален хранене. Преди превръща в органично съединение сяра претърпява промени в валентността, и след това се превръща в органична форма в по-окислено състояние; Сярата така широко участва в окислително-редукционни реакции в клетките.
сулфати клетки, взаимодействащи с аденозин трифосфат (АТР), се превръщат в активна форма - adenililsulfat.
Ензим катализират тази реакция - сулфурилаза (АТР: сулфат -adenililtransferaza) е широко разпространен в природата. В такава форма на активиран сулфонил групата взаимодейства по-нататък - прехвърля в друг акцептор или възстановен.
Животните абсорбират сяра в състава на органичните съединения. Автотрофните организми получават всички сяра, съдържаща се в клетки, неорганични съединения, главно под формата на сулфати. Възможност за автотрофни асимилация на сяра имат по-високи растения, много водорасли, гъбички и бактерии. (От бактериални култури се изолира специален протеин, осъществяване на прехвърлянето на сулфат през клетъчната мембрана в клетъчната среда.) Важна роля в цикъла на сяра в природата игра микроорганизми - бактерии и серни бактерии десулфуриране. Много добива депозити Сяра - биогенен произход. Сярата е включен в състава на антибиотици (пеницилини, цефалоспорини); неговите съединения се използват като радиозащитни средства, средства за растителна защита.