История открытия серы кратко

Обновлено: 05.07.2024

№16 Сера

Так как сера встречается в природе в самородном состоянии, она была известна человеку уже в глубокой древности. Большое внимание уделяли сере алхимики. Многим из них была уже известна серная кислота. Василий Валентин в XV в. подробно описал ее получение (нагреванием железного купороса). Фабричным способом серная кислота была получена впервые в Англии в середине XVIII в.

Нахождение в природе, получение:

В природе часто встречаются значительные залежи серы (большей частью вблизи вулканов). Наиболее часто встречающиеся сульфиды: железный колчедан (пирит) FeS₂, медный колчедан CuFeS₂, свинцовый блеск PbS и цинковая обманка ZnS. Еще чаще сера встречается в виде сульфатов, например сульфат кальция (гипс и ангидрит), сульфат магния (горькая соль и кизерит), сульфат бария (тяжелый шпат), сульфат стронция (целестин), сульфат натрия (глауберова соль).
Получение. 1. Выплавление самородной серы из природных залежей, например с помощью водяного пара, и очистка сырой серы перегонкой.
2. Выделение серы при десульфурации продуктов газификации угля (водяной, воздушный и светильный газы), например, под действием воздуха и катализатора—активного угля:
3. Выделение серы при неполном сгорании сероводорода (уравнение см. выше), при подкислении раствора тиосульфата натрия:
и при перегонке раствора полисульфида аммония: (NH₄)₂S₅ =(NH₄)₂S + 4S

Физические свойства:

Сера — твердое хрупкое вещество желтого цвета. В воде практически нерастворима, но хорошо растворяется в сероуглероде, анилине и некоторых других растворителях. Плохо проводит теплоту и электричество. Сера образует несколько аллотропных модификаций. .
.
При 444,6°С сера кипит, образуя пары темно-бурого цвета.

Химические свойства:

Атом серы, имея незавершенный внешний энергетический уровень, может присоединять два электрона и проявлять степень окисления -2. При отдаче или оттягивании электронов к атому более электроотрицательного элемента степень окисления серы может быть +2, +4 и +6.
Сера при сгорании на воздухе или в кислороде образуется оксид серы (IV) SO₂ и частично оксид серы(VI) SO₃. При нагревании непосредственно соединяется с водородом, галогенами (кроме иода), фосфором, углем, а также со всеми металлами, кроме золота, платины и иридия. Например:
S + H₂ = H₂S; 3S + 2P = P₂S₃; S + CI₂ = SCI₂; 2S + C = CS₂; S + Fe = FeS
Как следует из примеров, в реакциях с металлами и некоторыми неметаллами сера является окислителем, в реакциях же с более активными неметаллами, как например, с кислородом, хлором, - восстановителем.
По отношению к кислотам и щелочам .
.

Важнейшие соединения:

Диоксид серы , SO₂ - бесцветный, тяжелый газ с острым запахом, очень легко растворяется в воде. В растворе SO₂ легко окисляется.
Сернистая кислота , H₂SO₃: двухосновная кислота, ее соли называются сульфиты. Сернистая кислота и ее соли являются сильными восстановителями.
Триоксид серы , SO₃: бесцветная жидкость, очень сильно поглощает влагу образуя серную кислоту. Обладает свойствами кислотных оксидов.
Серная кислота , H₂SO₄: очень сильная двухосновная кислота уже при умеренном разбавление практически полностью диссоциирует на ионы. Серная кислота малолетуча и вытесняет многие другие кислоты из их солей. Образующиеся соли называются сульфатами, кристаллогидраты - купоросами. (например, медный купорос CuSO₄*5H₂O, образует кристаллы голубого цвета).
Сероводород , H₂S: бесцветный газ с запахом гнилых яиц, Ткип = - 61°С. Одна из самых слабых кислот. Соли - сульфиды
.
.
.

Применение:

Сера широко применяется в промышленности и сельском хозяйстве. Около половины ее добычи расходуется для получения серной кислоты. Используют серу для вулканизации каучука. В виде серного цвета (тонкого порошка) сера применяется для борьбы с болезнями виноградника и хлопчатника. Она употребляется для получения пороха, спичек, светящихся составов. В медицине приготовляют серные мази для лечения кожных заболеваний.

С Сера является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 16 и обозначением S. Сера представляет собой желтое неметаллическое твердое вещество, которое образует множество аллотропных модификаций.

Как была открыта Сера

История серы как химического элемента началась задолго до ее элементарного открытия. О ней было известно еще в древнем Египте , Китае и доклассической Греции. Первое упоминание о сере датируется 5 тысячелетием до Нашей Эры. Уже в те времена Китайцы и Египтиане использовали серу для отбеливания текстиля, в качестве лекарства и дезинфекции. О таком химическом элементе как сера упоминал древний поэт Гомер в своей Одиссее. В древних войнах ее использовали в огнестрельном оружии или как ускоритель пламени. В дальнейшем с помощью серы началось развитие и соверженствование взрывчатых веществ. Первые образцы китайского пороха были разработаны с помощью оксидов серы.

Открытие самого химического элемента, скорее всего, можно считать начавшимся в 1746 году. В этом году английский изобретатель Джон Робак разработал одним из первых процесс получения серной кислоты в свинцовой камере. В ноябре 1777 года Антуан Лавуазье предположил, что в основе серной кислоты лежит новый химический элемент. Дальнейшие опыты проводили такие исследователи как Хэмфри Дэви (1809), Джозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жаком Тернаром (1810). Кому именно принадлежит открытие непонятно, но Якоб Берцелиус в 1814 году в своем труде выделил серу под названием Sulphur, как новый химический элемент. Из-за этого у него и появилось обозначение S.

Где и как добывают Серу

Распространенность Серы

Распространенность такого химического элемента как сера достаточно высокая. Во Вселенной по массе она занимает десятую позицию. Двухатомную серу впервые обнаружили в хвосте кометы. После того как ее обнаружили и в других кометах, предполагается что атомы серы присутствуют в каждой комете. Так же сера является компонентом межзвездных космических облаков. Еще можно отметить, что серу в больших количествах обнаруживают и в нашей солнечной системе. Например, облака Венеры по большей части состоят из диоксида серы и капель серной кислоты. Так же космические исследовательные зонды обнаруживали серу на таких планетах как Марс, Юпитер, Европа и Ио. Она находится там либо в виде соединений с разного рода металлами, либо в виде серной кислоты.

Что же касается Земли, то тут можно отметить, что сера является пятым по популярности химическим элементом на нашей планете. Она может встречаться как в чистом виде в качестве минерала, так и в виде соединения с другими элементами. Элементарная сера в чистом виде не так широко распространена, но есть довольно крупные месторождения. Такие месторождения находятся в Сицилии, Польше, Ираке, Иране, Техасе и Мексике. Что касается химических соединений, то серу довольно часто находят в соединении с такими минералами как ангидрит, арагонит, кальцит, целестин, гипс и галит. В общей сложности масса серы составляет около 1% от общей массы Земли. Что же касается именно серосодержащих минералов, то их количество около 1000. Наибольшую ценность представляют пирит, марказит, халькопирит, галенит, сфалерит и патронит. В последнем минерале содержание серы превышает 73%.

Применение Серы

Из-за ее широкой распространенности применение серы очень широкое. Большая часть добываемой серы перерабатывается в серную кислоту. Основное применение этой кислоты заключается в обработке фосфатных руд для производства удобрений. Еще можно отметить, что серная кислота применяетчя для очистки нефти и сточных вод, а так же для добычи полезных ископаемых. Другие применения элементарной серы заключаются в изготовлении целофана и вискозы, вулканизации каучука. Так же сера используется для отбеливания бумаги и сохранения некоторых продуктов питания. В пример можно привести сухофрукты. Новой тенденцией применения серы является использование ее в качестве удобрений. Все дело в том, что сера усиливает действие других удобрений на основе азота и фосфора.

Так же можно отметить применение серы в медицине и пищевой промышленности. В медицине есть категория антибактериальных препаратов как сульфаниламидные препараты. Еще известно, что сульфат магния в гидративной форме используется как слабительное. Что же касается агропромышленности, то элементарная сера используется в качестве фунгицида для винограда, клубники, некоторых овощей и других культур. Фунгицид представляет собой средство которое защищает растение и его корень от грибковых болезней.

Интересные факты

Интересных фактов связанных с серой достаточно много. Стоит начать с того, что сера является либо седьмым, либо восьмым самым распространенным элементом по массе в организме человека. Сера является важным компонентом всех живых клеток. Так же стоит отметить, что этот химический элемент является довольно активным. Он способен реагировать со всеми металлами кроме платины, иридия и золота. В воздухе сера воспламеняется при 250°C и горит синим пламенем с образованием диоксида. Еще можно добавить, что у серы имеется 23 изотопа и только 4 из них стабильных. Сера может применяться в качестве примесей с никелем в различного рода смазках.

(function(w, d, n, s, t) < w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() < Ya.Context.AdvManager.render(< blockId: "R-A-66844-1", renderTo: "yandex_rtb_R-A-66844-1", async: true >); >); t = d.getElementsByTagName("script")[0]; s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); >)(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Сера. Элемент №16

Происхождение серы

Добыча серы

Кристаллы и макромолекулы

В том, что сера – самостоятельный химический элемент, а не соединение, первым убедился великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье в XVIII в.

С тех пор представления о сере как элементе изменились не очень сильно, но значительно углубились и дополнились.

Сейчас известно, что элемент №16 состоит из смеси четырех устойчивых изотопов с массовыми числами 32, 33, 34 и 36. Это типичный неметалл.

Лимонно-желтые кристаллы чистой серы полупрозрачны. Форма кристаллов не всегда одинакова. Чаще всего встречается ромбическая сера (наиболее устойчивая модификация) – кристаллы имеют вид октаэдров со срезанными углами. В эту модификацию при комнатной (или близкой к комнатной) температуре превращаются все прочие модификации. Известно, например, что при кристаллизации из расплава (температура плавления серы 119,5°C) сначала получаются игольчатые кристаллы (моноклинная форма). Но эта модификация неустойчива, и при температуре 95,6°C она переходит в ромбическую. Подобный процесс происходит и с другими модификациями серы.

Напомним известный опыт – получение пластической серы.

Если расплавленную серу вылить в холодную воду, образуется эластичная, во многом похожая на резину масса. Ее можно получить и в виде нитей. Но проходит несколько дней, и масса перекристаллизуется, становится жесткой и ломкой.

Молекулы кристаллов серы всегда состоят из восьми атомов (S₈), а различие в свойствах модификаций серы объясняется полиморфизмом – неодинаковым строением кристаллов. Атомы в молекуле серы построены в замкнутый цикл, образующий своеобразный венец. При плавлении связи в цикле рвутся, и циклические молекулы превращаются в линейные.

Необычному поведению серы при плавлении даются различные толкования. Одно из них – такое. При температуре от 155 до 187°, по-видимому, происходит значительный рост молекулярного веса, это подтверждается многократным увеличением вязкости. При 187°C вязкость расплава достигает чуть ли не тысячи пуаз, получается почти твердое вещество. Дальнейший рост температуры приводит к уменьшению вязкости (молекулярный вес падает).

При 300°C сера вновь переходит в текучее состояние, а при 444,6°C закипает.

У паров серы с повышением температуры число атомов в молекуле постепенно уменьшается: S8 → S6 → S4 → (800°C) S₂. При 1700°C пары серы одноатомны.

Коротко о соединениях серы

По распространенности элемент №16 занимает 15-е место. Содержание серы в земной коре составляет 0,05% по весу. Это немало.

К тому же сера химически активна и вступает в реакции с большинством элементов. Поэтому в природе сера встречается не только в свободном состоянии, но и в виде разнообразных неорганических соединений. Особенно распространены сульфаты (главным образом щелочных и щелочноземельных металлов) и сульфиды (железа, меди, цинка, свинца). Сера есть и в углях, сланцах, нефти, природных газах, в организмах животных и растений.

При взаимодействии серы с металлами, как правило, выделяется довольно много тепла. В реакциях с кислородом сера дает несколько окислов, из них самые важные SO₂ и SO₃ – ангидриды сернистой H₂SO₃ и серной Н₂SO₄ кислот. Соединение серы с водородом – сероводород H₂S – очень ядовитый зловонный газ, всегда присутствующий в местах гниения органических остатков. Земная кора в местах, расположенных близ месторождений серы, часто содержит довольно значительные количества сероводорода. В водном растворе этот газ обладает кислотными свойствами. Хранить его растворы на воздухе нельзя, он окисляется с выделением серы:

2H₂S + О₂ → 2Н₂О + 2S.

Сероводород – сильный восстановитель. Этим его свойством пользуются во многих химических производствах.

Для чего нужна сера

Из древних и средневековых книг

Как испытывали серу в XIV веке

Удушающий серный газ

Сернистый газ и соломенная шляпка

Соединяясь с водой, сернистый газ образует слабую сернистую кислоту Н₂SO₃, существующую только в растворах. В присутствии влаги сернистый газ обесцвечивает многие красители. Это свойство используется для отбелки шерсти, шелка, соломы. Но такие соединения, как правило, не обладают большой стойкостью, и белые соломенные шляпки со временем приобретают первоначальную грязно-желтую окраску.

Не асбест, хотя и похож

Сернистый ангидрид SO₃ в обычных условиях представляет собой бесцветную очень летучую жидкость, кипящую при 44,8°C. Твердеет он при –16,8°C и становится очень похожим на обыкновенный лед. Но есть и другая – полимерная модификация твердого серного ангидрида (формулу его в этом случае следовало бы писать (SO₃)_n). Внешне она очень похожа на асбест, ее волокнистую структуру подтверждают рентгенограммы. Строго определенной точки плавления эта модификация не имеет, что свидетельствует о ее неоднородности.

Гипс и алебастр

Глауберова соль

Сульфиты, сульфаты, тиосульфаты.

Если вы фотолюбитель, вам необходим фиксаж, т.е. натриевая соль серноватистой (тиосерной) кислоты Н₂S₂O₃. Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ (он же гипосульфит) служил поглотителем хлора в первых противогазах.

Если вы порезались во время бритья, кровь можно остановить кристаллом алюмокалиевых квасцов KAl(SO₄)₂ · 12H₂O.

Если вы хотите побелить потолки, покрыть медью какой-либо предмет или уничтожить вредителей в саду – вам не обойтись без темно-синих кристаллов медного купороса CuSO₄ · 5Н₂О.

Если врачи порекомендовали вам очистить желудок, воспользуйтесь горькой солью MgSО₄. (Она же придает горький вкус морской воде.)

Бумага, на которой напечатана эта книга, сделана с помощью гидросульфита кальция Са(НSO₃)₂.

Широко используются также железный купорос FeSO₄ · 7H₂O, хромовые квасцы K₂SO₄ · Cr₂(SO₄)₃ · 2Н₂O и многие другие соли серной, сернистой и тиосерной кислот.

Киноварь

Если в лаборатории разлили ртуть (возникла опасность отравления ртутными парами!), ее первым делом собирают, а те места, из которых серебристые капли не извлекаются, засыпают порошкообразной серой. Ртуть и сера вступают в реакцию даже в твердом состоянии – при простом соприкосновении. Образуется кирпично-красная киноварь – сульфид ртути – химически крайне инертное и безвредное вещество.

Выделить ртуть из киновари несложно. Многие другие металлы, в частности железо, вытесняют ртуть из киновари.

Серобактерии

Сера – фармацевтам

Все сульфамидные препараты – сульфидин, сульфазол, норсульфазол, сульгин, сульфодимезин, стрептоцид и другие подавляют активность многочисленных микробов. И все эти лекарства – органические соединения серы. Вот структурные формулы некоторых из них:

После появления антибиотиков роль сульфамидных препаратов несколько уменьшилась. Впрочем, и многие антибиотики можно рассматривать как органические производные серы. В частности, она обязательно входит в состав пенициллина.

Мелкодисперсная элементарная сера – основа мазей, применяемых при лечении грибковых заболеваний кожи.

Нитрид серы проводит ток

Что можно построить из серы

В 70-х годах в некоторых странах мира производство серы превысило потребности в ней. Поэтому сере стали искать новые применения, прежде всего в таких материалоемких областях, как строительство. В результате этих поисков появились серный пенопласт – как теплоизоляционный материал, бетонные смеси, в которых серой частично или полностью заменен портландцемент, покрытия для автострад, содержащие элементарную серу.

Сера – химический элемент, располагается в периодической системе Менделеева под номером 16 и обозначается символом S (от лат. sulfur). Элементарная природы серы была установлена в 1777 году французским ученым и химиком Антуаном Лавуазье. Сера закипает при температуре в 444 градусов по Цельсию. При плавке переходит из твердого состояния в жидкое, меняя постепенно свой окрас, в зависимости от градации температуры плавления. К примеру, достигая отметки в 160 градусов Цельсия, этот химический элемент меняет свой окрас из желтого цвета в бурый, а нагреваясь до отметки в 190 градусов – цвет изменяется на темно-коричневый. Достигая температурного режима в 190 градусов, сера утрачивает вязкость структуры, понемногу становясь более жидкой. Окончательно жидкотекучим элемент становится при нагреве его до 300 градусов.

Помимо возможности переходить из твердого состояния в жидкое сера имеет ряд иных интересных особенностей. Так, она имеет отрицательную теплопроводимость и совершенно не проводит электрический ток. Абсолютно не растворяется в воде, однако отлично растворяется в жидкостях, не имеющими в своей структуре молекул воды (например, в аммиаке). Хорошо взаимодействует с растворителями и сероуглеродом, которые характеризуются органической природой. Также, к описанию сульфура можно добавить ее химическую изюминку. По своей природе, сера активна и может отлично вступать в химическую реакцию при нагреве с любым химическим элементом. Может взаимодействовать с такими веществами как:

с металлами – создает сульфиды и является в то же время окислителем; – нагреваясь до температурной отметки в 280 градусов Цельсия, образовывает объединения оксидов; – в тандеме с этим веществом, сера показывает себя как восстановитель;
фосфор или углерод – в условиях отсутствия подачи воздуха, сера показывает себя как окислитель.

Исторические сведения

Бытовало мнение, что сера (как начало горючести) и ртуть (как символ начала металличности) являются основными составляющими всех металлов. Такая гипотеза имела место в арабской алхимии.

Кроме того, Серой длительное время лечили кожные заболевания, считая такой метод наиболее эффективным в медицине.

Применение серы

Сера в продуктах питания

Серой богаты такие продукты, как например:

крыжовник,
виноград,
хлебобулочные изделия,
чеснок,
спаржа,
лук,
капуста,
постная говядина,
куриные яйца,
молочные продукты,
злаковые культуры и т.д.

Недостаток серы в организме

Недостаток серы в человеческом организме (при суточной норме потребления в 4-6 мг) проявляется в виде таких заболеваний как:

выпадение волос или полное облысение,
болезни почек,
различные аллергии,
тусклость и ломкость волос,
боли в суставах,
запоры,
ломкость ногтей,
тахикардия.

Интересные и познавательные факты о сере

Сера является важнейшим элементом в организме человека, так как принимает участие в строении клеток, хрящевой ткани, нервных волокон. Также участвует в обменных процессах. Показывает себя как отличный стабилизатор работы и координации нервной системы. Сульфур уравновешивает уровень сахара в крови, что очень полезно для людей страдающих от диабета.

Сера уменьшает боли в суставах и хрящах, помогает выводить желчь. Также оказывает на организм противовоспалительный эффект, используется для регенерации тканей. Помогает укреплению мышечной ткани растущего организма.

Сама по себе сера не имеет запаха, однако при соединении с другими компонентами выделяет запах протухших яиц.

Как мы можем видеть, такая незаметная и обыденная на первый взгляд сера является незаменимым компонентом в полноценной жизни человека благодаря своему широкому спектру применения. Без серы, наша жизнь утратила свои блага, здоровье стало б не столь крепким.

Читайте также: