Физични и химични свойства на сярата

Сярата е сравнително общ химичен елемент в природата (шестнадесето по отношение на съдържанието му в земната кора и шестата в естествените води). Има и естествена сяра (свободно състояние на елемента) и неговите съединения.

Сяра в природата

Сред най-важните природни минерали на сярата са железни пирити, сфалерити, галена, цинабър, антимонит. В световните океани се съдържа главно във формата калциев сулфат, магнезий и натрий, причинявайки твърдостта на естествените води.

Как получават сяра?

Извличането на сярна руда се извършва по различни методи. Основният начин да се произвежда сяра е да се разтопи директно в земята.

Отвореният метод на добив включва използването на багери, като се премахват скалните слоеве, покриващи сярна руда. След раздробяването на слоевете руда се изпращат експлозии в топилната машина.

В промишлеността сярата се произвежда като страничен продукт на процесите в топилните пещи при рафинирането на нефт. В големи количества се намира в природен газ (под формата на сярна анхидрид или сероводород), при извличането на който се отлага върху стените на използваното оборудване. Фино диспергираната сяра, която е била уловена от газа, се използва в химическата промишленост като суровина за производството на различни продукти.

Това вещество може да бъде получено от естествен серен диоксид. За целта се използва методът Claus. Тя се състои в прилагането на "сяра ями", в които сярата дегазира. Резултатът е модифицирана сяра, широко използвана при производството на асфалт.

Основни алотропни модификации на сярата

Сярата е присъща на алотропията. Голям брой алотропни модификации са известни. Най-известните са ромбична (кристална), моноклинова (акуликурова) и пластична сяра. Първите две модификации са стабилни, третата при втвърдяване се превръща в ромбична.

Физични свойства, които характеризират сярата

Ромбичните (алфа-S) и моноклиничните (бета-S) модификации съдържат 8 серни атоми, които са свързани в затворен цикъл чрез единични ковалентни връзки.

При нормални условия сярата има ромбична модификация. Това е жълто твърдо кристално вещество с плътност 2,07 г / см³. То се топи при 113 ° С. Плътността на моноклиничната сяра е 1,96 g / cm³, Точката на топене е 119,3 ° С.

По време на топенето сярата се увеличава по обем и става жълта течност, която се разкъсва при температура 160 ° С и се превръща във вискозна тъмно кафява маса, когато достигне 190 ° С. При температури, превишаващи тази стойност, вискозитетът на сярата намалява. При около 300 ° С, той отново се превръща в течно течливо състояние. Това се обяснява с факта, че по време на нагряването сярата полимеризира, увеличавайки дължината на веригата с повишаваща се температура. И когато температурата надвиши 190 ° C, полимерните единици се унищожават.

При охлаждане на стопилката сяра естествено оформен в цилиндрични тигели така наречените еднократно сяра - ромбично кристали с големи размери, като изкривена форма на осмоъгълниците с частично "отрязани" ръбове или ъгли.

Ако стопеното вещество се охлади (например със студена вода), е възможно да се получи пластмасова сяра, която е еластична, каучукова маса от кафяв или тъмно червен цвят с плътност от 2.046 g / cm³. Тази модификация, за разлика от ромбичната и моноклиничната, е нестабилна. Постепенно (в рамките на няколко часа) се променя цвета до жълто, става крехък и се превръща в ромбичен.

При замръзване на серни пари (силно загрята) с течен азот се образува пурпурната му модификация, която е стабилна при температури под минус 80 ° С.

Във водната среда сярата практически е неразтворима. Обаче, тя се характеризира с добра разтворимост в органични разтворители. Лошо поведение на електричество и топлина.

Точката на кипене на сярата е 444,6 ° С. Процесът на кипене е придружен от освобождаването на оранжево-жълти пари, състоящи се главно от S₈, който при последващо нагряване се дисоциира, което води до образуване на равновесни форми S₆, S₄ и S₂. Освен това, при нагряване, големи молекули се разпадат и при температури над 900 градуса, двойките се състоят основно само от молекули на S₂ дисоцииране в атоми при 1500 ° С.

Какви са химичните свойства на сярата?

Сярата е типичен неметален. Той е химически активен. окисляване-редуциращите свойства на сярата се проявяват във връзка с множеството елементи. При нагряване се свързва лесно с практически всички елементи, което обяснява задължителното му присъствие в метални руди. Изключенията са Pt, Au, I₂, N₂ и инертни газове. Степен на окисляване, който показва сяра в съединенията, -2, +4, +6.

Свойствата на сярата и кислорода водят до изгарянето му във въздуха. Резултатът от това взаимодействие е образуването на сяра (SO₂) и сярна (SO₃) анхидриди, използвани за производството на сярна и сярна киселина.

При стайна температура редукционните свойства на сярата се проявяват само по отношение на флуор, при който се образува реакцията серен хексафлуорид:

• S + 3F₂= SF₆.

Когато се нагрява (под формата на стопилка) взаимодейства с хлор, фосфор, силиций, въглерод. Като резултат от реакциите с водород, в допълнение към сероводорода, той образува сулфати, комбинирани с общата формула Н₂S_H.

Окислителните свойства на сярата се наблюдават при взаимодействие с металите. В някои случаи могат да се наблюдават доста силни реакции. В резултат на взаимодействието с металите се образуват сулфиди (серни съединения) и полисулфиди (мултисерижни метали).

При продължително нагряване реагира с концентрирани киселинно оксидиращи агенти, като окислява.

След това разглеждаме основните свойства серни съединения.

Сяров диоксид

Серният (IV) оксид, наричан също серен диоксид и сулфиден анхидрид, е газ (безцветен) с остър задушаващ аромат. Той има свойството да се втечнява под налягане при стайна температура. SO₂ е киселинен оксид. Характеризира се с добра разтворимост във вода. Това води до слаба, нестабилна сярна киселина, която съществува само във воден разтвор. Като резултат от взаимодействието на сулфорен анхидрид с алкали, се образуват сулфити.

Той има доста висока химическа активност. Най-изразени са редуциращите химични свойства на сяра (IV) оксид. Такива реакции са придружени от повишаване на степента на сярно окисление.

Оксидативните химични свойства на серния оксид се проявяват в присъствието на силни редуциращи агенти (например въглероден монооксид).

Сярен триоксид

Сярен триоксид (серен анхидрид) - висок оксид сяра (VI). При нормални условия тя е безцветна, летлива течност със задушаваща миризма. Той има свойството да замръзва при температури под 16,9 градуса. Сформира се смес от различни кристални модификации на твърд серен триоксид. Високите хигроскопични свойства на серния оксид го карат да "дим" във влажен въздух. В резултат на това се образуват капчици сярна киселина.

Водороден сулфид

Водородният сулфид е двойно химично съединение на водород и сяра. Н₂S е токсичен, безцветен газ, чиито характеристики са сладкият вкус и мирис на развалени яйца. То се топи при минус 86 ° С, кипи при минус 60 ° С. Термично нестабилна. При температурни стойности над 400 ° C, сероводородът се разлага в S и H_2. Характеризира се с добра разтворимост в етанол. Разтваря се зле във вода. В резултат на разтварянето във вода се образува слаб сероводород. Сулфидният сулфат е силен редуциращ агент.

Запалим. Когато изгори във въздуха, може да видите син пламък. При високи концентрации е в състояние да реагира с много метали.

Сярна киселина

Сярна киселина (Н.₂SO₄) могат да бъдат с различна концентрация и чистота. В безводно състояние е безцветна маслена течност, която няма миризма.

Температурата, при която веществото се топи, е 10 ° С. Точката на кипене е 296 ° С. Разтваря се добре във вода. Когато се разтваря сярна киселина, се образуват хидрати и се отделя голямо количество топлина. Точката на кипене на всички водни разтвори при налягане 760 mm Hg. Чл. надвишава 100 ° С. Точката на кипене се увеличава с увеличаване на киселинната концентрация.

Киселинните свойства на веществото се проявяват при взаимодействие с него основни оксиди и бази. Н₂SO₄ е двуосновна киселина, в резултат на която тя може да образува както сулфати (средни соли), така и хидрогенсулфати (кисели соли), повечето от които са разтворими във вода.

Най-ярките свойства на сярната киселина се проявяват в реакциите на окисление-редукция. Това е така, защото в състава на H₂SO₄ сярата има по-високо окислително състояние (+6). Като пример за проявление на окислителните свойства на сярна киселина, можем да цитираме реакцията с мед:

• Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂.

Сяра: полезни свойства

Сярата е микроелемент, необходим за живите организми. Тя е неразделна част от аминокиселините (метионин и цистеин), ензими и витамини. Този елемент участва в образуването на третичната структура на протеина. Количеството химически свързана сяра, съдържащо се в протеините, е на базата на теглото от 0.8 до 2.4%. Съдържанието на елемента в човешкото тяло е около 2 грама на 1 кг тегло (т.е., около 0,2% е сяра).

Полезни свойства на микроелемента не могат да бъдат надценени. Защитата на протоплазмата на кръвта, сярата е активен асистент на организма в борбата срещу вредните бактерии. Количеството на коагулацията зависи от нейното количество, т.е. елементът спомага за поддържането на достатъчно ниво. Също така, сярата играе важна роля за поддържане на нормални концентрации на жлъчката, произведена от тялото.

Често се нарича "минерална козметика", защото е просто необходимо да се запази здравето на кожата, ноктите и косата. Chere е присъща способност да защитава организма от различни видове негативно влияние на околната среда. Това помага да се забави процеса на стареене. Сярата очиства тялото на токсините и защитава от радиация, което е особено вярно сега, предвид настоящата екологична ситуация.

Недостатъчното количество микроелементи в тялото може да доведе до лоша екскреция на шлаката, намален имунитет и жизненост.

Сярата е участник в бактериалната фотосинтеза. Той е съставна част на бактериохлорофила, а сероводородът е източник на водород.

Сяра: свойства и приложения в промишлеността

Използва се най-широко използваната сяра производство на сярна киселина. Също така, свойствата на това вещество позволяват да се използва за вулканизация на каучук, като фунгицид в земеделието и дори за лекарство (колоидна сяра). В допълнение, сярата се използва за производството на кибрити и пиротехнически съединения, тя е част от сярно-битумните състави за производство на сяра асфалт.