Сера, распространение в природе, способы получения, физические и химические свойства

Сера ₁₆S расположена в 3 малом периоде, 6 группе, главной подгруппе.

А_r (S) = 32

Электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶ 3s²3p ⁴

В основном состоянии у атома серы на внешнем энергетическом уровне находится 2 электрона. В возбужденном состоянии спаренные электроны s- и p – орбиталей могут переходить на свободные орбитали 3 d – подуровня.

Возможные степени окисления: -2, 0, +4, +6.

Распространение в природе

Сера достаточно широко распространена в природе: массовая доли этого элемента в земной коре составляет 0,05%. Сера встречается в природе в виде простого вещества (самородная сера) и входит в состав многих минералов - сульфидов. Из них наиболее распространенные: пирит FeS₂, халькопирит FеСuS₂, киноварь HgS, медный блеск CuS, свинцовый блеск PbS, мирабилит (глауберова соль) Na₂SO₄∙10Н₂O, гипс CaSO₄∙ 2H₂O. Сера входят в состав нефти, каменного угля, содержится в растительных и животных организмов (в составе белков).

Способы получения

Добыча серы производится из природных ее залежей или выплавкой из серосодержащих горных пород.

В лаборатории серу можно получить при неполном сгорании сероводорода или при сливании растворов сероводородной и сернистой кислот:

2H₂S + O₂ = 2H₂O + 2S

2H₂S + H₂SO₃ = 3H₂O + 3S

Физические свойства

Известны три аллотропные модификации серы: α- сера, или ромбическая, β-сера, или моноклинная, и пластическая, или каучукоподобная.

Это кристаллические вещества, которые различаются формой кристаллов и некоторыми физическими свойствами.

Наиболее устойчивая модификация - ромбическая, именно в таком виде сера встречается в природе в свободном состоянии. Ромбическая сера состоит из циклических молекул S₈, в которых атомы серы соединены одинарными ковалентными связями.

Ромбическая сера – твердое кристаллическое вещество желтого цвета, не растворяется в воде, хорошо растворяется в сероуглероде CS2, и некоторых других органических растворителях, температура ее плавления +112,8 ⁰C, плотность 2,07 г/см ³

Моноклинная сера окрашена в темно- желтый цвет, температура плавления 119,3⁰С, плотность 1,96 г/см³.

При быстром охлаждении расплавленной серы образуется еще одна аллотропная модификация - пластическая сера, которая состоит из длинных молекул S_x (число x равно нескольким тысячам)

Химические свойства

Сера – типичный активный неметалл. Она реагирует с простыми и сложными веществами. В химических реакциях может быть как окислителем, так и восстановителем. Это зависит от окислительно-восстановительных свойств, с которыми она реагирует.

S⁰ +2e^- → S^-2 (окислитель, при взаимодействии с водородом, металлами, некоторыми неметаллами, имеющими меньшую ЭО)

S⁰

1. взаимодействие с металлами

Сера, как типичный неметалл, взаимодействует со многими неметаллами, образуя сульфиды:

2Na + S = Na₂S

Fе + S = FeS

Эти реакции протекают, как правила, при нагревании.

2. взаимодействие с неметаллами

Сера реагирует со многими неметаллами (кислородом, водородом, углеродом, галогенами и др.). При взаимодействии с кислородом она образует оксид серы (IV) или диоксид серы, а с водородом – сероводород:

S + 0₂ = S0₂

Н₂ + S = H₂S

Реакции серы с неметаллами идут при нагревании.

3. взаимодействие с кислотами

Сера взаимодействует с кислотами, являющимися сильными окислителями, например с концентрированными азотной и серной кислотами:

S + 6НNО₃ = Н₂SO₄+ 6NO₂ + 2Н₂О

(конц.)

S + 4НNО₃ = Н₂SO₄ + 4NO

(разб.)

S + 2H₂SO₄ = 3SO₂+ 2Н₂О;

(конц.)

4. взаимодействие со щелочами (ОВР, диспропорционирования)

Сера растворяется в водных растворах щелочей при нагревании, например:

3S + 6NаОН == 2Na₂S + Nа₂SО₃ + 3Н₂О;

Дата добавления: 2014-01-04