Сера. Общая характеристика, получение, химические свойства

Сегодня именно химическая промышленность потребляет наибольшее количество серы. Наиболее важной является серная кислота. Именно поэтому на ее изготовление уходит почти половина серы, которая добывается по всему миру. Из трехсот кг серы при сжигании получается около одной тонны серной кислоты.

Еще одной отраслью промышленности, которая неразрывно связана с добываемой серой и потребляет ее существенную часть, является производство бумаги. Чтобы получить 17 целлюлозы требуется использовать не меньше ста кг серы.

Описание и свойства серы

Сера представляет собой вещество, которое находится в таблице Менделеева в 16 группе, под третьим периодом и имеет атомный номер – 16. Она может встретиться как в самородном, также и в связанном виде. Обозначается сера литерой S. Известна формула серы – (Ne)3s23p4 . Сера как элемент входит в состав многих белков.

Если говорить о строении атома элемента серы, то на внешней его орбите есть электроны, валентное число которых достигает шести. Это объясняет свойство элемента быть максимально шестивалентным в большинстве объединений. В структуре природного химического элемента есть четыре изотопа, и это – 32S, 33S, 34S и 36S. Говоря о внешней электронной оболочке, атом имеет схему 3s2 3р4. Радиус атома – 0,104 нанометра.

Свойства серы в первую очередь делятся на физического типа. К нему относится то, что элемент имеет твердый кристаллический состав. Два аллотропических видоизменения – основное состояние, в котором устойчив этот элемент серы. Первое видоизменение ромбическое, имеющее лимонно-желтую окраску. Его устойчивость ниже, чем 95,6 °С. Второй – моноклинный, имеющий медово-желтую окраску. Его устойчивость колеблется от 95,6 °С и 119,3 °С.

На фото минерал сера

Во время плавки химический элемент стает движущейся жидкостью, имеющей желтый цвет. Она буреет, достигая температуры более 160 °С. А при 190 °С цвет серы превращается в темно-коричневый. После достижения отметки 190 °С наблюдается уменьшение вязкости вещества, которое все же после нагревания 300 °С стает жидкотекучим.

Другие свойства серы:

• Практически не проводит тепла и электричества.
• Не растворяется при погружении в воду.
• Растворима в аммиаке, имеющем безводную структуру.
• Также растворима в сероуглероде и других растворителях, имеющих органическую природу.

К характеристике элемента серы важно добавить и ее химические особенности. Она является активной в этом отношении. Если серу нагреть, то она может просто объединяться практически с любым химическим элементом.

На фото образец серы, добытый в Узбекистане

За исключением инертных газов. При контакте с металлами, хим. элемент образовывает сульфиды. Комнатная температура способствует тому, что элемент может вступить в реакцию с ртутью. Увеличенная температура способствует увеличению активности серы.

Рассмотрим, как поведение серы с отдельными веществами:

• С металлами – является окислителем. Образовывает сульфиды.
• С водородом – при высоких температурах – до 200 °С происходит активное взаимодействие.
• С кислородом. Образовывается объединения оксидов при температурах до 280 °С.
• С фосфором, углеродом – является окислителем. Только при отсутствии воздуха во время реакции.
• С фтором – проявляет себя как восстановитель.
• С веществами, имеющими сложную структуру – также как восстановитель.

Исторический ракурс

Когда была открыта сера и начата ее добыча, не выяснено. Известно лишь то, что о ней древние люди знали задолго до нашей эры. Ранние жрецы применяли ее при своих культовых обрядах, включали в состав окуривающих смесей. Минерал серу относили к продукту, который производили боги, в основном обитающие в подземном мире.

Вам будет интересно:Фразовый глагол give: значения и упражнения

С давних пор, о чем свидетельствуют исторические документы, она использовалась как составляющий элемент горючих смесей, которые применялись в военных целях. Гомер также не обошел своим вниманием минерал серу. В одном из своих произведений он описал «испарения», которые оказывали пагубное воздействие на человека при горении.

Историки предполагают, что сера была составляющим элементом в так называемом «греческом огне», который наводил страх на врагов.

В восьмом веке в Китае ее стали применять для приготовления пиротехнических смесей, в том числе и в горючих веществах, напоминающих порох.

В средние века она была одним из трех главных элементов у алхимиков. Они активно применяли минерал самородную серу в своих изысканиях. Зачастую это приводило к тому, что опыты с ней приравнивались колдовству, а это в свою очередь приводило к гонениям со стороны инквизиции древних химиков и их последователей. Именно с тех времен, со средних веков и эпохи Возрождения, запах горящей серы, их газы, стали ассоциировать с деяниями нечистой силы и дьявольскими проявлениями.

Месторождения и добыча

Основной источник для получения серы – ее месторождения. В целом во всем мире насчитывается 1,4 млрд т запасов этого вещества. Ее добывают как при открытом и подземном способе выработки, так и с помощью выплавки из-под земли.

Добыча серы в вулкане Кава Иджен

Если применим последний случай, то используется вода, которую перегревают и расплавляют ею серу. В бедных рудах элемент содержится примерно в 12 %. Богатых – 25% и больше. Распространенные типы месторождений:

1. Стратиформный – до 60%.
2. Солянокупольный – до 35 %.
3. Вулканогенный – до 5%.

Первый тип связан с толщами, несущими название сульфатно-карбонатных. При этом рудные тела, которые имеют мощность до нескольких десятков метров и с размером до сотни метров находятся в сульфатных породах. Также эти пластовые залежи можно найти посреди пород сульфатного и карбонатного происхождения. Второй тип характеризуется залежами серого цвета, которые приурочиваются к соляным куполам.

Последний тип связывают с вулканами, имеющими молодую и современную структуру. При этом рудный элемент имеет пластообразную, линзовидную форму. В нем сера может содержаться в размере 40 %. Этот тип месторождения распространен в Тихоокеанском вулканическом поясе.

Месторождение серы в Евразии находится в Туркмении, в Поволжье и других местах. Породы серы находят возле левых берегов Волги, которые тянутся от Самары. Ширина полосы пород достигает нескольких километров. При этом их можно найти вплоть до Казани.

Кристаллы серы могут иметь различные оттенки желтого

На фото сера в горной породе

В Техасе и Луизиане в кровлях соляных куполов находят огромное количество серы. Особо красивые Италийские кристаллы этого элемента находят Романьи и Сицилии. А на острове Вулькано находят моноклинную серу. Элемент, который был окислен пиритом, нашли на Урале в Челябинской области.

Для добычи серы хим элемента используют разные способы. Все зависит от условия его залегания. При этом, конечно же, особое внимание уделяют безопасности. Так как вместе с серной рудой скопляется сероводород, то необходимо особо серьезно подходить к любому способу добычи, ведь этот газ ядовитый для человека. Также и сера имеет свойство возгораться.

Чаще всего пользуются открытым способом. Так с помощью экскаваторов снимаются значительные части пород. Затем с помощью взрывов дробится рудная часть. Глыбы отправляются на фабрику для обогащения. Затем – на завод по плавке серы, где и получают серу из концентрата.

Серу часто перевозят морским транспортом

В случае глубокого залегания серы во многих объемах, используют метод Фраша. Сера расплавляется, находясь еще под землей. Затем, как и нефть выкачивается наружу через пробитую скважину. Такой подход основывается на том, что элемент легко плавится и имеет небольшую плотность.

Также известен способ разделения на центрифугах. Только этот способ имеет недостаток: сера получается с примесями. И тогда необходимо проводить ее дополнительную очистку. В некоторых случаях используют скважный метод. Другие возможности добычи серного элемента:

• Пароводяной.
• Фильтрационный.
• Термический.
• Центрифугальный.
• Экстракционный.

Как применять серу

Серосодержащие препараты принимают одновременно с пищей.

Покупать следует только очищенную серу из аптеки.

Препараты кормовой серы для животных не предназначены к употреблению человеком.

Оптимальным курсом лечения будет 1 месяц. Если ожидаемой пользы нет, необходимо остановить прием до консультации с врачом.

Важно! Серу применяют по назначению врача в рекомендуемой дозировке. Самостоятельное применение и назначение препарата не рекомендуется

Порошок серы для приема внутрь

Порошок для внутреннего приема назначают при наличии хронических заболеваний:

• полиартрит;
• ишиас;
• геморрой.

Сера для приема внутрь является очищенной и выпускается в плотно закупоренных банках. Прием очищенной серы назначают также для терапии энтеробиоза.

Медицинская очищенная сера, или серный ангидрид, приносит пользу в случаях:

• восстановления защитных сил организма;
• для отхаркивающих целей: сероводород всасывается через кишечник и через кровь поступает в легкие;
• при запорах — назначают очищенную возгонную серу;
• для усиления способности организма к обезвреживанию слабодействующих ядов.

При приеме серы по желанию можно пить энтеросорбенты: они снизят вред частого газообразования, которое может вызвать препарат.

Серная мазь

Помимо приема внутрь, медицинскую очищенную серу используют наружно в виде мазей для лечения:

• чесотки;
• экзем;
• дерматитов;
• лишая;
• акне.

При дерматите мазь из лечебной серы рекомендуют наносить дважды в сутки. Концентрация серы в препарате составляет 5%.

Концентрация серы в мази от прыщей – 33%. Ее наносят на чистую кожу и сухую кожу. Процедуру желательно делать вечером и не смывать сразу после нанесения средства.

Во время лечения чесотки мазь не смывать с кожи. Во время терапии также нельзя принимать душ. Только после 5-дневного курса лечения нужно все тщательно смыть и надеть чистую одежду. Постельное белье также необходимо сменить.

Внимание! Серная мазь неприятно пахнет и оставляет жирные следы

Применение серы

Большая часть добытой серы уходит, чтоб изготовить серную кислоту. А роль этого вещества очень огромная в химическом производстве. Примечательно, что для получения 1 тонны серного вещества необходимо 300 кг серы. Бенгальские огни, которые ярко светятся и имеют много красителей, также производятся с помощью серы. Бумажная промышленность – это еще одна область, куда уходит значительная часть добытого вещества.

Серная мазь используется для лечения болезней кожи

Чаще всего применение сера находит при удовлетворении производственных нужд. Вот некоторые из них:

• Использование в химическом производстве.
• Для изготовления сульфитов, сульфатов.
• Изготовление веществ для удобрения растений.
• Чтоб получить цветные виды металлов.
• Для придачи стали дополнительных свойств.
• Для изготовления спичек, материалов для взрывов и пиротехники.
• Краски, волокна из искусственных материалов – изготовляются при помощи этого элемента.
• Для отбеливания ткани.

В некоторых случаях элемент сера входит в мази, которые лечат кожные болезни.

Переизбыток

Сера для организма человека очень полезна, но в природе также существуют соединения минерала, которые обладают высокой токсичностью – это сероводород, сероуглерод и различные оксиды серы. Они вырабатываются на вредных производствах, пожарах или химических складах при нарушениях условий окружающей среды.

Некоторые исследователи считают, что употребление серосодержащих консервантов способствуют развитию бронхиальной астмы.

Чтобы избежать повышенного содержания серы в организме человека рекомендуется в своем рационе употреблять сыро, жирное мясо птиц и свежие яйца.

Цена серы

По последним новостям необходимость в сере активно растет. Стоимость на российский продукт равняется 130 долларам. На канадский вариант – 145 долларов. А вот в Ближнем Востоке цены возросли до 8 долларов, что привело к стоимости в 149 долларов.

На фото крупный экземпляр минерала сера

В аптеках можно найти молоту в порошок серу по цене от 10 до 30 рублей. К тому же есть возможность купить ее оптом. Некоторые организации предлагают по невысокой цене приобрести гранулированную техническую газовую серу.

Продукты с высоким содержанием микроэлемента

Чтобы обеспечить достаточное поступление серы в организм человек, надо иметь сбалансированный рацион питания, который будет включать в себя как достаточное количества белка, так и продукты животного и растительного происхождения. Также не стоит забывать витамин В и аминокислоты. При желании можно проконсультироваться с врачом-диетологом для составления правильного питания.

Возникновение в природе

В свое время залежи серы находились в поверхностных слоях Земли. Они могли быть легко найдены и использованы людьми. Сегодня дело с этим состоит сложнее, так как в настоящее время природные местонахождения серной руды расположены в непосредственной близости от вулканов. Вещество выделяется из кратеров в виде газа, который при встрече с холодным воздухом затвердевает, образуя красивые желтые отложения вдоль кромки вулкана. Большие запасы по-прежнему имеют подземное происхождение. Сера также встречается в ряде важных минералов: барите (сульфат бария), целестине (сульфат стронция), киновари (сульфид ртути), галените (сульфид свинца), колчедане (сульфид железа), сфалерите (сульфид цинка) и стибните (сульфид сурьмы).

МОРФОЛОГИЯ

Самородная сера

Образует усечённо-дипирамидальные, реже дипирамидальные, пинакоидальные или толстопризматические кристаллы, а также плотные скрытокристаллические, сливные, зернистые, реже тонковолокнистые агрегаты. Главные формы на кристаллах: дипирамиды (111) и (113), призмы (011) и (101), пинакоид (001). Также сростки и друзы кристаллов, скелетные кристаллы, псевдосталактиты, порошковатые и землистые массы, налёты и примазки. Для кристаллов характерны множественные параллельные срастания.

Общая информация

Сера принадлежит к халькогеновой группе элементов, куда еще относятся кислород, селен, теллур и полоний. Термин «халькоген» происходит от двух греческих слов, означающих «рудообразующий». Руда является естественным минералом, который используется в качестве источника для элемента. Многие руды являются соединениями металла и кислорода или металла и серы. Соединения, содержащие не менее двух элементов, одним из которых является сера, называются сульфидами. Например, пирит – минерал, который имеет красивый золотой цвет и металлический блеск, является сульфидом железа. Он еще известен как «золото дураков». Физические и химические характерные свойства серы были известны еще в древности. Зачастую она представляет собой блестящий желтый порошок. Когда он горит, то производит чистое голубое пламя и очень сильный удушливый запах.