Сера

(S), химический элемент, твердое, нерастворяющееся в воде, кристаллическое вещество желтого цвета.

С. применяется для борьбы с вредителями с. х-ва, на удобрение почвы, в ветеринарии и при сульфитации плодов.-1) В борьбе с вредителями с. х-ва С. применяется гл. обр. против паутинного клещика на хлопчатнике и оидиума винограда. На опыливание 1га хлопчатника против клещика расходуется 20 кг молотой С. и 10 кг извести на двукратное опыливание 1 га винограда против оидиума расходуется до 60 кг С. молотой и серного цвета. Далее С. (черенковая и комовая) употр. для окуривания помещений, зараженных вредителями (см. Сернистый газ).-2) На удобрение применяется серный цвет или измельченная комовая сера в количестве 60-120 кг на 1 га под капусту, турнепс, лук, табак, картофель, люпины, клевер, люцерну, сераделлу. С. может применяться также в качестве сопутствующего удобрения при внесении фосфоритной муки для повышения ее доступности раст. и для улучшения солонцов в качестве вещества, подкисляющего почву.-3) С. в ветеринарии находит применение как сильное противопаразитарное средство при лечении чесотки жив. в мазях в соединении с мылом или окуриванием в газокамерах.-4) О применении С. в консервировании плодов см. Сульфитация.

СЕРА (обозначается S), химический элемент VI группы ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ, неметалл, известный с древности. Встречается в природе как в виде отдельного элемента, так и в виде сульфидных минералов, таких как ГАЛЕНИТ и ПИРИТ, и сульфатных минералов, таких как гипс. Основном промышленным источником серы является встречающаяся в природе самородная сера, добываемая посредством ПРОЦЕССА ФРАША. Используется в ВУЛКАНИЗАЦИИ каучука, а также в производстве СЕРНОЙ КИСЛОТЫ, лекарственных препаратов, спичек, красителей, фунгицидов, инсектицидов и удобрений. Свойства: атомный номер 16, атомная масса 32,064; плотность 2,07; температура плавления 112,8 °С, температура кипения 444,7 °С; наиболее распространенный изотоп ³²S (95,1%).

Встречающаяся в природе сера добывается из горных пород посредством процесса, известного как процесс Фра-ша. Бурится скважина (1) до богатых серой участков (2). В скважину опускается специальная головка (3). Сначала в горную породу под давлением накачивается вода с температурой 155°С (4) для плавления серы. После воды подается сжатый воздух (5), в результате чего содержащая серу жидкость подается на поверхность (6).

(Sulfur; S)

химический элемент VI группы периодической системы Д. И. Менделеева; атомный номер 16, атомная масса 32,06; твердое кристаллическое вещество желтого цвета, нерастворимое в воде; используется при изготовлении некоторых лекарственных средств; соединения С. широко распространены в живой природе.

S (sulfur),

неметаллический химический элемент, член семейства халькогенов (O, S, Se, Te и Po) - IVA подгруппы периодической системы элементов. Cера, как и многие ее применения, известны с далекой древности. А.Лавуазье утверждал, что сера - это элемент. Сера жизненно необходима для роста растений и животных, она входит в состав живых организмов и продуктов их разложения, ее много, например, в яйцах, капусте, хрене, чесноке, горчице, луке, волосах, шерсти и т.д. Она присутствует также в углях и нефти.

Применение. Около половины ежегодного потребления серы идет на производство таких промышленных химических продуктов, как серная кислота, диоксид серы и дисульфид углерода (сероуглерод). Кроме того, сера широко используется в производстве инсектицидов, спичек, удобрений, взрывчатых веществ, бумаги, полимеров, красок и красителей, при вулканизации каучука. Ведущее место в добыче серы занимают США, страны СНГ и Канада.

Распространенность в природе. Сера встречается в свободном состоянии (самородная сера). Кроме того, имеются огромные запасы серы в виде сульфидных руд, прежде всего руд свинца (свинцовый блеск), цинка (цинковая обманка), меди (медный блеск) и железа (пирит). При извлечении металлов из этих руд освобождаются от серы обычно обжигом в присутствии кислорода, при этом образуется диоксид серы(IV), который часто выбрасывается в атмосферу без использования. Кроме сульфидных руд достаточно много серы встречается в виде сульфатов, например, сульфата кальция (гипс), сульфата бария (барит). В морской воде и многих минеральных водах присутствуют растворимые в воде сульфаты магния и натрия. В некоторых минеральных водах встречается сульфид водорода (сероводород). В промышленности серу можно получать как побочный продукт процессов в плавильных, коксовых печах, при нефтепереработке, из топочных или природных газов. Из природных подземных отложений серу добывают, расплавляя ее перегретой водой и доставляя на поверхность сжатым воздухом и насосами. Во фраш-процессе извлечения серы из сероносных отложений на установке в виде концентрических труб, запатентованной Г.Фрашем в 1891, сера получается чистотой до 99,5%.

ФРАШ-ПРОЦЕСС для извлечения природной серы из подземных месторождений.

Свойства. Сера имеет вид желтого порошка или хрупкой кристаллической массы без запаха и вкуса и нерастворима в воде. Для серы характерны несколько аллотропных модификаций. Наиболее известны следующие: кристаллическая сера - ромбическая (самородная сера, a-S) и моноклинная (призматическая сера, b-S); аморфная - коллоидная (серное молоко) и пластическая; промежуточная аморфно-кристаллическая - сублимированная (серный цвет).СВОЙСТВА СЕРЫ

Атомный номер 16 Атомная масса 32,066 Изотопы

стабильные 32, 33, 34, 36

нестабильные 31, 35, 37

Температура плавления, ° С 112,8 (a, ромбич.), 119,0 (b, моноклин.) Температура кипения, ° С 444,6 Плотность, г/см3 2,06 (ромбич.), 1,957 (моноклин.) Твердость (по Моосу) 1,5-2,5 Содержание в земной коре, % (масс.) 0,052 Степени окисления -2, +2, +4, +6 (реже -1, 0, +1, +3, +5 )

Кристаллическая сера. Кристаллическая сера имеет две модификации; одну из них, ромбическую, получают из раствора серы в сероуглероде (CS2) испарением растворителя при комнатной температуре. При этом образуются ромбовидные просвечивающие кристаллы светложелтого цвета, легко растворимые в CS2. Эта модификация устойчива до 96° С, при более высокой температуре стабильна моноклинная форма. При естественном охлаждении расплавленной серы в цилиндрических тиглях вырастают крупные кристаллы ромбической модификации с искаженной формой (октаэдры, у которых частично "срезаны" углы или грани). Такой материал в промышленности называется комовая сера. Моноклинная модификация серы представляет собой длинные прозрачные темножелтые игольчатые кристаллы, также растворимые в CS2. При охлаждении моноклинной серы ниже 96° С образуется более стабильная желтая ромбическая сера.

Некристаллическая сера. Твердая сера существует также в двух некристаллических, аморфных, формах. Коллоидная сера получается при осаждении серы из раствора (например, при кипячении серы с известью) и фильтровании с последующим добавлением хлороводородной кислоты к прозрачному фильтрату. Осадок представляет собой мелкодисперсную белую и хорошо растворимую в CS2 серу. Коллоидную серу используют в медицине как антисептик, слабительное и противопаразитическое средство в виде порошков и мазей. Другая некристаллическая форма - пластическая сера - образуется при резком охлаждении расплава, например, холодной водой. Пластическая сера бывает темнокрасного или коричневого цвета, она каучукоподобна (плотность 2,046 г/см3) и не растворяется в CS2; при хранении становится хрупкой, желтеет и по мере превращения в ромбическую все лучше растворяется в CS2. В дополнение к этим кристаллическим и аморфным формам существует промежуточная форма, известная как серный цвет или сублимированная сера, которая получается конденсацией паров серы, минуя жидкую фазу. Она состоит из мельчайших зерен, имеющих центр кристаллизации и аморфную поверхность. Эта форма медленно и не полностью растворяется в CS2. После обработки аммиаком для очистки от таких примесей, как мышьяк, получается продукт, известный в медицине как промытая сера, которая используется аналогично коллоидной сере.

Жидкое состояние. Молекулы серы состоят из замкнутой цепочки восьми атомов (S8). Жидкая сера обладает необычным свойством: с повышением температуры ее вязкость увеличивается. Ниже 160° С сера - типичная жидкость желтоватого цвета, ее состав соответствует формуле S8 и обозначается l-S. С повышением температуры кольцевые молекулы S8 начинают разрываться и соединяться друг с другом, образуя длинные цепи (m-S), цвет жидкой серы становится темнокрасным, вязкость возрастает, достигая максимума при 200-250° С. При дальнейшем повышении температуры жидкая сера светлеет, длинные цепи рвутся, образуя короткие, с меньшей способностью к переплетению, что приводит к меньшей вязкости.

Газ. Сера кипит при 444,6° C, образуя оранжево-желтые пары, состоящие преимущественно из молекул S8. С повышением температуры окраска паров переходит в темнокрасную, затем в палевую, а при 650° C в соломенно-желтую. При дальнейшем нагревании молекулы S8 диссоциируют, образуя равновесные формы S6, S4 и S2 при разных температурах. И, наконец, при >1000° С пары состоят практически из молекул S2, а при 2000° С - из одноатомных молекул.

Химические свойства. Сера - типичный неметалл. На внешней электронной оболочке у нее шесть электронов, и она легче присоединяет электроны других элементов, чем отдает свои. Со многими металлами реагирует с выделением тепла (например, при соединении с медью, железом, цинком). Она соединяется и почти со всеми неметаллами, хотя не так энергично.

Соединения. Диоксид серы образуется при сжигании серы на воздухе, в частности, при обжиге сульфидных руд металлов. Диоксид серы - бесцветный газ с удушающим запахом. Это ангидрид сернистой кислоты, он легко растворяется в воде с образованием сернистой кислоты. Диоксид легко сжижается (т. кип. -10° C) и его хранят в стальных цилиндрах. Диоксид используют в производстве серной кислоты, в холодильных установках, для отбеливания текстиля, древесной массы, соломы, свекловичного сахара, для консервации фруктов и овощей, для дезинфекции, в пивоваренных и пищевых производствах. Сернистая кислота H2SO3 существует только в разбавленных растворах (менее 6%). Это слабая кислота, образующая средние и кислые соли (сульфиты и гидросульфиты). Сернистая кислота - хороший восстановитель, реагируя с кислородом образует серную кислоту. Сернистая кислота находит несколько областей применения, среди которых - обесцвечивание шелка, шерсти, бумаги, древесной массы и аналогичных веществ. Она используется как антисептик и консервант, особенно для предотвращения брожения вина в бочках, для предотвращения ферментации зерна при извлечении крахмала. Кислоту используют и для сохранения продуктов. Наибольшее значение из ее солей имеет гидросульфит кальция Ca(HSO3)2, используемый при переработке древесной щепы в целлюлозу. Триоксид серы SO3 (серный ангидрид), образующий с водой серную кислоту, представляет собой либо бесцветную жидкость, либо белое кристаллическое вещество (кристаллизуется при 16,8° С; т. кип. 44,7° С). Он образуется при окислении диоксида серы кислородом в присутствии соответствующего катализатора (платина, пентаоксид ванадия). Триоксид серы сильно дымит во влажном воздухе и растворяется в воде, образуя серную кислоту и выделяя много тепла. Его используют в производстве серной кислоты и получении синтетических органических веществ.

Серная кислота H2SO4. Безводная H2SO4 - бесцветная маслянистая жидкость, растворяет SO3, образуя олеум. Смешивается с водой в любых отношениях. При растворении в воде образуются гидраты с выделением очень большого количества теплоты; поэтому во избежание разбрызгивания кислоты обычно при растворении осторожно, постепенно добавляют кислоту в воду, а не наоборот. Концентрированная кислота хорошо поглощает пары воды и поэтому применяется для осушения газов. По этой же причине она приводит к обугливанию органических веществ, особенно углеводов (крахмала, сахара и т.п.). При попадании на кожу вызывает сильные ожоги, пары разъедают слизистую дыхательных путей и глаз. Серная кислота - сильный окислитель. Конц. H2SO4 окисляет HI, HBr до I2 и Br2 соответственно, уголь - до CO2, серу - до SO2, металлы - до сульфатов. Разбавленная кислота тоже окисляет металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода. H2SO4 - сильная двухосновная кислота, образующая средние и кислые соли - сульфаты и гидросульфаты; большинство ее солей растворимы в воде, за исключением сульфатов бария, стронция и свинца, малорастворим сульфат кальция. Серная кислота - один из важнейших продуктов химической промышленности (производящей щелочи, кислоты, соли, минеральные удобрения, хлор). Ее получают главным образом контактным или башенным способом по принципиальной схеме:

Большая часть получаемой кислоты идет на производство минеральных удобрений (суперфосфат, сульфат аммония). Серная кислота служит исходным сырьем для получения солей и других кислот, для синтеза органических веществ, искусственных волокон, для очистки керосина, нефтяных масел, бензола, толоуола, при изготовлении красок, травлении черных металлов, в гидрометаллургии урана и некоторых цветных металлов, для получения моющих и лекарственных средств, как электролит в свинцовых аккумуляторах и как осушитель. Тиосерная кислота H2S2O3 структурно аналогична серной кислоте за исключением замены одного кислорода на атом серы. Наиболее важным производным кислоты является тиосульфат натрия Na2S2O3 - бесцветные кристаллы, образующиеся при кипячении сульфита натрия Na2SO3 с серным цветом. Тиосульфат (или гипосульфит) натрия используется в фотографии как закрепитель (фиксаж). Сульфонал (CH3)2C(SO2C2H5)2 - белое кристаллическое вещество, без запаха, слабо растворимое в воде, является наркотиком и используется как седативное и снотворное средство. Сульфид водорода H2S (сероводород) - бесцветный газ с резким неприятным запахом тухлых яиц. Он несколько тяжелее воздуха (плотность 1,189 г/дм3), легко сжижается в бесцветную жидкость и хорошо растворим в воде. Раствор в воде является слабой кислотой с рН СЕРА 4. Жидкий сероводород используют как растворитель. Раствор и газ широко применяют в качественном анализе для отделения и определения многих металлов. Вдыхание незначительного количества сероводорода вызывает головную боль и тошноту, большие количества или непрерывное вдыхание сероводорода вызывают паралич нервной системы, сердца и легких. Паралич наступает неожиданно, в результате нарушения жизненных функций организма. Монохлорид серы S2Cl2 - дымящая масляная жидкость янтарного цвета с едким запахом, слезоточивая и затрудняющая дыхание. Она дымит во влажном воздухе и разлагается водой, но растворима в сероуглероде. Монохлорид серы - хороший растворитель для серы, иода, галогенидов металлов и органических соединений. Монохлорид используется для вулканизации каучука, в производстве типографской краски и инсектицидов. При реакции с этиленом образуется летучая жидкость, известная как горчичный газ (ClC2H4)2S - токсичное соединение, используемое как боевое химическое отравляющее вещество раздражающего действия. Дисульфид углерода CS2 (сероуглерод) - бледножелтая жидкость, ядовитая и легко воспламеняющаяся. CS2 получают синтезом из элементов в электрической печи. Вещество нерастворимо в воде, имеет высокий коэффициент светопреломления, высокое давление паров, низкую температуру кипения (46° C). Сероуглерод - эффективный растворитель жиров, масел, каучука и резин - широко используют для экстракции масел, в производстве искусственного шелка, лаков, резиновых клеев и спичек, уничтожения амбарных долгоносиков и одежной моли, для дезинфекции почв. См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ.

ЛИТЕРАТУРА

Справочник сернокислотчика. М., 1971 Бусев А.И., Симонова Л.Н. Аналитическая химия серы. М., 1975

(Sulfur) S, хим. элемент VI гр. периодич. системы, ат. н. 16, ат. м. 32,066; относится к халькогенам. Природная С. состоит из четырех изотопов: ³²S (95,084%), ³³S(0,74%), ³⁴S(4,16%), ³⁶S(0,016%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 0,52

СЕ́РА -ы; ж.

1. Химический элемент (S); легко воспламеняющееся вещество жёлтого цвета (применяется в промышленности, военном деле, сельском хозяйстве, медицине).

2. Жёлтое жирное вещество, образующееся на стенках ушного канала. Прочистить от серы уши.

◁ Се́рный (см.).

* * *

(лат. Sulfur), химический элемент VI группы периодической системы. Жёлтые кристаллы. Устойчива в двух модификациях — ромбической (плотность 2,07 г/см³, t_пл 112,8°C) и моноклинной (плотность 1,96 г/см³, t_пл 119°C). В воде нерастворима. На воздухе устойчива; при горении даёт SO₂, с металлами образует сульфиды. В природе — самородная сера, сульфиды, сульфаты. Серу выплавляют из самородных руд; получают также окислением кислородом воздуха сероводорода, содержащегося в природном, нефтяном, коксовом газах, и другими методами. Около 50% серы идёт на получение серной кислоты, 25% — на получение сульфитов (используются в бумажной промышленности), остальная — для борьбы с болезнями растений, вулканизации, синтеза красителей, производства спичек и др.

* * *

СЕ́РА (лат. Sulfur), S, химический элемент с атомным номером 16, атомная масса 32,066. Химический символ серы S произносится «эс». Природная сера состоит из четырех стабильных нуклидов(см. НУКЛИД): ³²S (содержание 95,084% по массе), ³³S (0,74 %), ³⁴S (4,16%) и ³⁶S (0,016 %). Радиус атома серы 0,104 нм. Радиусы ионов: иона S^2– 0,170 нм (координационное число 6), иона S⁴⁺ 0,051 нм (координационное число 6) и иона S⁶⁺ 0,026 нм (координационное число 4). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома серы от S⁰ до S⁶⁺ равны, соответственно, 10,36, 23,35, 34,8, 47,3, 72,5 и 88,0 эВ. Сера расположена в VIA группе периодической системы Д. И. Менделеева, в 3-м периоде, и принадлежит к числу халькогенов. Конфигурация внешнего электронного слоя 3s²3p⁴. Наиболее характерны степени окисления в соединениях –2, +4, +6 (валентности соответственно II, IV и VI). Значение электроотрицательности серы по Полингу 2,6. Сера относится к числу неметаллов.

В свободном виде сера представляет собой желтые хрупкие кристаллы или желтый порошок.

Историческая справка

Сера встречается в природе в свободном (самородном) состоянии, поэтому она была известна человеку уже в глубокой древности. Сера привлекала внимание характерной окраской, голубым цветом пламени и специфическим запахом, возникающим при горении (запах сернистого газа). Считалось, что горящая сера отгоняет нечистую силу. В Библии говорится об использовании серы для очищения грешников. У человека средневековья запах «серы» ассоциировался с преисподней. Применение горящей серы для дезинфекции упоминается Гомером. В Древнем Риме с помощью сернистого газа отбеливали ткани.

Издавна использовалась сера в медицине — ее пламенем окуривали больных, ее включали в состав различных мазей для лечения кожных заболеваний. В 11 в. Авиценна (Ибн Сина(см. ИБН СИНА)), а затем и европейские алхимики полагали, что металлы, в том числе золото и серебро, состоят из находящихся в различных соотношениях серы и ртути. Поэтому сера играла важную роль в попытках алхимиков найти «философский камень» и превратить недрагоценные металлы в драгоценные. В 16 в. Парацельс(см. ПАРАЦЕЛЬС) считал серу наряду с ртутью и «солью» одним из основных «начал» природы, «душою» всех тел.

Практическое значение серы резко возросло после того, как изобрели черный порох (в состав которого обязательно входит сера). Византийцы в 673 г., защищая Константинополь, сожгли флот неприятеля с помощью так называемого греческого огня — смеси селитры, серы, смолы и других веществ — пламя которого не гасилось водой. В средние века в Европе применялся черный порох, по составу близкий к смеси греческого огня. С тех пор началось широкое использование серы для военных целей.

Издавна было известно и важнейшее соединение серы — серная кислота. Один из создателей ятрохимии(см. ЯТРОХИМИЯ), монах Василий Валентин, в 15 в. подробно описал получение серной кислоты путем прокаливания железного купороса (старинное название серной кислоты — купоросное масло).

Элементарную природу серы установил в 1789 А. Лавуазье(см. ЛАВУАЗЬЕ Антуан Лоран). В названиях химических соединений, содержащих серу, часто содержится приставка «тио» (например, применяемый в фотографии реактив Na₂S₂O₃ имеет название тиосульфат натрия). Происхождение этой приставки связано с греческим названием серы — theion.

Нахождение в природе

Сера довольно широко распространена в природе. В земной коре ее содержание оценивается в 0,05% по массе. В природе часто встречаются значительные залежи самородной серы (обычно вблизи вулканов); в Европе они расположены на юге Италии, в Сицилии. Большие залежи самородной серы имеются в США (в штатах Луизиана и Техас), а также в Средней Азии, в Японии, в Мексике. В природе сера встречается как россыпями, так и в виде кристаллических пластов, иногда образуя изумительные по красоте группы полупрозрачных желтых кристаллов (так называемые друзы).

В вулканических местностях часто наблюдается выделение из-под земли газа сероводорода H₂S; в этих же регионах сероводород встречается в растворенном виде в серных водах. Вулканические газы часто содержат также сернистый газ SO₂.

На поверхности нашей планеты широко распространены месторождения различных сульфидных соединений. Наиболее часто среди них встречаются: железный колчедан (пирит(см. ПИРИТ)) FeS₂, медный колчедан (халькопирит) CuFeS₂, свинцовый блеск(см. ГАЛЕНИТ) PbS, киноварь(см. КИНОВАРЬ) HgS, сфалерит(см. СФАЛЕРИТ) ZnS и его кристалическая модификация вюртцит(см. ВЮРТЦИТ), антимонит(см. АНТИМОНИТ) Sb₂S₃ и другие. Известны также многочисленные месторождения различных сульфатов, например, сульфата кальция (гипс CaSO₄·2H₂O и ангидрит CaSO₄), сульфата магния MgSO₄ (горькая соль), сульфата бария BaSO₄ (барит), сульфата стронция SrSO₄ (целестин), сульфата натрия Na₂SO₄·10H₂O (мирабилит) и др.

Каменные угли содержат в среднем 1,0—1,5% серы. Сера может входить и в состав нефти. Целый ряд месторождений природного горючего газа (например, Астраханское) содержат как примесь сероводород.

Сера относится к элементам, которые необходимы для живых организмов, так как она является существенной составной частью белков. Белки содержат 0,8—2,4% (по массе) химически связанной серы. Растения получают серу из сульфатов, содержащихся в почве. Неприятные запахи, возникающие при гниении трупов животных, объясняются главным образом выделением соединений серы (сероводорода и меркаптанов(см. ТИОЛЫ)), образующихся при разложении белков. В морской воде присутствует около 8,7·10^-2 % серы.

Получение

Серу получают, в основном, выплавляя ее из горных пород, содержащих самородную (элементарную) серу. Так называемый геотехнологический способ позволяет получать серу без подъема руды на поверхность. Этот способ был предложен в конце 19 в. американским химиком Г. Фрашем, перед которым встала задача извлечения на поверхность земли серы из месторождений юга США, где песчаный грунт резко усложнял ее добычу традиционным шахтным методом.

Фраш предложил использовать для подъема серы на поверхность перегретый водяной пар. Перегретый пар по трубе подают в подземный слой, содержащий серу. Сера плавится (ее температура плавления немного ниже 120°С) и по трубе, расположенной внутри той, по которой под землю закачивают водяной пар, поднимается наверх. Для того, чтобы обеспечить подъем жидкой серы, через самую тонкую внутреннюю трубу нагнетают сжатый воздух.

По другому (термическому) методу, получившему особое распространение в начале 20 в. на Сицилии, серу выплавляют, или возгоняют, из дробленной горной породы в специальных глиняных печах.

Существуют и другие методы выделения самородной серы из породы, например, экстракцией сероуглеродом или флотационными методами.

В связи с тем, что потребность промышленности в сере очень велика, разработаны методы ее получения из сероводорода H₂S и сульфатов.

Метод окисления сероводорода до элементарной серы был впервые разработан в Великобритании, где значительные количества серы научились получать из остающегося после получении соды Na₂CO₃ по методу французского химика Н. Леблана(см. ЛЕБЛАН Никола) сульфида кальция CaS. Метод Леблана основан на восстановлении сульфата натрия углем в присутствии известняка CaCO₃.

Na₂SO₄ + 2C = Na₂S + 2CO₂;

Na₂S + CaCO₃ = Na₂CO₃ + CaS.

Соду затем выщелачивают водой, а водную суспензию плохо растворимого сульфида кальция обрабатывают диоксидом углерода:

CaS + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + H₂S

Образующийся сероводород H₂S в смеси с воздухом пропускают в печи над слоем катализатора. При этом за счет неполного окисления сероводорода образуется сера:

2H₂S + O₂ = 2H₂O +2S

Аналогичный метод используют для получения элементарной серы и из сероводорода, сопутствующего природным газам.

Так как современная техника нуждается в сере высокой чистоты, разработаны эффективные методы рафинирования серы. При этом используют, в частности, различия в химическом поведении серы и примесей. Так, мышьяк и селен удаляют, обработав серу смесью азотной и серной кислот.

Использованием методов, основанных на дистилляции и ректификации, удается получить высокочистую серу с содержанием примесей 10^–5–10^–6% по массе.

Физические и химические свойства

Атомы серы обладают уникальной способностью образовывать устойчивые гомоцепи, т. е. цепи, состоящие только из атомов S (энергия связи S–S составляет около 260 кДж/моль). Гомоцепи серы имеют зигзагообразную форму, так как в их образовании принимают участие электроны, расположенные в соседних атомах на взаимно перпендикулярных р-орбиталях. Эти цепи могут достигать большой длины, или, наоборот, образовывать замкнутые кольца S₂₀, S₈, S₆, S₄.

Поэтому сера образует несколько десятков как кристаллических, так и аморфных модификаций, отличающихся как составом молекул и полимерных цепей, так и способом их упаковки в твердом состоянии.

При нормальном давлении и температурах до 98,38 °C стабильна a-модификация серы (иначе эту модификацию называют ромбической), образующая лимонно-желтые кристаллы. Ее кристаллическая решетка орторомбическая, параметры элементарной ячейки a = 1,04646, b = 1,28660, c = 2,4486 нм. Плотность 2,07 кг/дм³. Выше 95,39 °C стабильна b -модификация серы (так называемая моноклинная сера). При комнатной температуре параметры элементарной ячейки моноклинной b-S a = 1.090, b = 1.096, c = 1,102 нм, t = 83,27 °С. Плотность b-S 1,96 кг/дм³.

В структурах как a-, так и b-модификаций серы имеются неплоские восьмичленные циклические молекулы S₈. Такие молекулы немного похожи на короны.

Две эти модификации серы отличаются взаимной ориентацией молекул S₈ в кристаллической решетке.

Еще одну модификацию серы — так называемую ромбоэдрическую серу — можно получить выливанием раствора тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ в концентрированную соляную кислоту при 0 °C с последующей экстракцией серы толуолом(см. ТОЛУОЛ). После испарения растворителя возникают ромбоэдрические кристаллы, содержащие молекулы S₆ в форме кресла.

Аморфную серу (плотность 1,92 г/см³) и резиноподобную пластическую серу получают при резком охлаждении расплавленной серы (выливая расплав в холодную воду). Эти модификации состоят из нерегулярных зигзагообразных цепей S_n. При длительном выдерживании при температурах 20—95 °C все модификации серы превращаются в a-серу.

Температура плавления ромбической a -серы 112,8 °С, а моноклинной b-серы 119,3 °С. И в том, и в другом случае образуется легкоподвижная желтая жидкость, которая при температуре около 160 °С темнеет; ее вязкость повышается, и при температуре выше 200 °С расплавленная сера становится темно-коричневой и вязкой, как смола. Это объясняется тем, что сначала в расплаве разрушаются кольцевые молекулы S₈. Возникающие фрагменты объединяются друг с другом с образованием длинных цепей S_µ из нескольких сотен тысяч атомов. Дальнейшее нагревание расплавленной серы (выше температуры 250 °C) ведет к частичному разрыву цепей, и жидкость снова становится более подвижной. На рис. показана температурная зависимость вязкости жидкой серы. Около 190 °C ее вязкость примерно в 9000 раз больше, чем при 160 °C.

При температуре 444,6 °C расплавленная сера закипает. В зависимости от температуры в ее парах можно обнаружить молекулы S₈, S₆, S₄ и S₂. Изменение состава молекул вызывает изменение окраски паров серы от оранжево-желтого до соломенно-желтого цвета. При температуре выше 1500 °C молекулы S₂ диссоциируют на атомы.

Молекулы S₂ парамагнитны(см. ПАРАМАГНЕТИК) и построены аналогично молекуле O₂. Во всех других состояниях сера диамагнитна(см. ДИАМАГНЕТИК).

В воде сера практически нерастворима. Некоторые ее модификации растворяются в органических жидкостях (толуоле, бензоле) и особенно хорошо — в сероуглероде CS₂ и жидком аммиаке NH₃.

Сера — достаточно активный неметалл. Даже при умеренном нагревании она окисляет многие простые вещества, но и сама довольно легко окисляется кислородом и галогенами.

S + O₂ = SO₂, S + 3F₂ = SF₆,

2S + Cl₂ = S₂Cl₂ (c примесью SCl₂)

С водородом при нагревании сера образует сероводород H₂S и в небольшом количестве сульфаны (соединения состава H₂S_n):

H₂ + S <> H₂S.

Примеры реакций серы с металлами:

2Na + S = Na₂S, Ca + S = CaS, Fe + S = FeS

Образующиеся в этих реакциях сульфиды характеризуются не постоянным, а, как правило, переменным составом. Так, состав сульфида кальция может непрерывно изменяться в границах от CaS до CaS₅. Полисульфиды типа СаS_n или Na₂S_n при взаимодействии, например, с соляной кислотой образуют сульфаны H₂S_n, причем значение n может составлять от 1 до приблизительно 10.

Концентрированная серная кислота при нагревании окисляет серу до SO₂:

S + 2H₂SO₄ = 2H₂O + 3SO₂­.

Царская водка (смесь азотной и соляной кислот) окисляет серу до серной кислоты.

Разбавленная азотная кислота, соляная кислота без окислителей и серная кислота на холоде с серой во взаимодействие не вступают. При нагревании в кипящей воде или растворах щелочей сера диспропорционирует:

3S + 6NaOH <> 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O;

Сера может присоединяться к сульфидам

Na₂S + (n–1)S = Na₂S_n

и к сульфитам:

Na₂SO₃ + S = Na₂S₂O₃

В результате протекания данной реакции из сульфита натрия Na₂SO₃ образуется тиосульфат натрия Na₂S₂O₃.

При нагревании сера реагирует почти со всеми элементами, кроме инертных газов, иода, азота, платины и золота.

Известно несколько оксидов серы. Кроме устойчивых диоксида серы SO₂ [другие названия: сернистый газ, сернистый ангидрид, оксид серы (IV)] и триоксида серы SO₃ [другие названия: серный газ, серный ангидрид, оксид серы (VI)], получены неустойчивые оксиды S₂O (при пропускании тока SO₂ через тлеющий разряд) и S₈O (при взаимодействии H₂S c SOCl₂). Пероксиды SO₄ и S₂O₇ образуются при пропускании SO₂ в смеси с кислородом через тлеющий разряд или за счет окисления SO₂ озоном.

Кислотному диоксиду серы SO₂ соответствует неустойчивая кислота средней силы H₂SO₃ (сернистая кислота):

Н₂О + SO₂ <> H₂SO₃,

а кислотному триоксиду серы SO₃— сильная двухосновная серная кислота(см. СЕРНАЯ КИСЛОТА) H₂SO₄:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

И сернистой кислоте H₂SO₃, и серной H₂SO₄ соответствуют по два ряда солей: кислые [соответственно гидросульфиты NaHSO₃, Ca(HSO₃)₂ и др. и гидросульфаты КНSO₄, NaНSO₄ и другие] и средние [сульфиты Na₂SO₃, K₂SO₃ и сульфаты CaSO₄, Fe₂(SO₄)₃].

Сера входит в состав многих органических соединений (см. статьи Тиофен(см. ТИОФЕН), Тиолы(см. ТИОЛЫ) и другие).

Применение

Около половины производимой серы используется на производство серной кислоты, около 25% расходуется для получения сульфитов, 10—15% — для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур (главным образом винограда и хлопчатника) (наибольшее значение здесь имеет раствор медного купороса CuSO₄·5H₂O), около 10% используется резиновой промышленностью для вулканизации резины. Серу применяют при производстве красителей и пигментов, взрывчатых веществ (она до сих пор входит в состав пороха), искусственных волокон, люминофоров(см. ЛЮМИНОФОРЫ). Серу используют при производстве спичек, так как она входит в состав, из которого изготовляют головки спичек. Серу до сих пор содержат некоторые мази, которыми лечат заболевания кожи. Для придания сталям особых свойств в них вводят небольшие добавки серы (хотя, как правило, примесь серы в сталях нежелательна).

Биологическая роль

Сера постоянно присутствует во всех живых организмах, являясь важным биогенным элементом(см. БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ). Ее содержание в растениях составляет 0,3—1,2 %, в животных 0,5—2 % (морские организмы содержат больше серы, чем наземные). Биологическое значение серы определяется прежде всего тем, что она входит в состав аминокислот метионина(см. МЕТИОНИН) и цистеина(см. ЦИСТЕИН) и, следовательно, в состав пептидов(см. ПЕПТИДЫ) и белков. Дисульфидные связи –S–S– в полипетидных цепях участвуют в формировании пространственной структуры белков, а сульфгидрильные группы (–SH) играют важную роль в активных центрах ферментов. Кроме того, сера входит в молекулы гормонов, важных веществ. Много серы содержится в кератине волос, костях, нервной ткани. Неорганические соединения серы необходимы для минерального питания растений. Они служат субстратами окислительных реакций, осуществляемых распространенными в природе серобактериями(см. СЕРОБАКТЕРИИ).

В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится около 1402 г серы. Суточная потребность взрослого человека в сере — около 4.

Однако по своему отрицательному воздействию на окружающую среду и человека сера (точнее, ее соединения) стоит на одном из первых мест. Основной источник загрязнения серой — сжигание каменного угля и других видов топлива, содержащих серу. При этом около 96% серы, содержащейся в топливе, попадает в атмосферу в виде сернистого газа SO₂.

В атмосфере сернистый газ постепенно окисляется до оксида серы (VI). Оба оксида — и оксид серы (IV), и оксид серы (VI) — взаимодействуют с парами воды с образованием кислотного раствора. Затем эти растворы выпадают в виде кислотных дождей. Оказавшись в почве, кислотные воды угнетают развитие почвенной фауны и растений. В результате создаются неблагоприятные условия для развития растительности, особенно в северных регионах, где к суровому климату добавляется химическое загрязнение. В результате гибнут леса, нарушается травяной покров, ухудшается состояние водоемов. Кислотные дожди разрушают изготовленные из мрамора и других материалов памятники, более того, они вызывают разрушение даже каменных зданий и изделий из металлов. Поэтому приходится принимать разнообразные меры по предотвращению попадания соединений серы из топлива в атмосферу. Для этого подвергают очистке от соединений серы нефть и нефтепродукты, очищают образующиеся при сжигании топлива газы.

Сама по себе сера в виде пыли раздражает слизистые оболочки, органы дыхания и может вызывать серьезные заболевания. ПДК серы в воздухе 0,07 мг/м³.

Многие соединения серы токсичны. Особенно следует отметить сероводород, вдыхание которого быстро вызывает притупление реакции на его неприятный запах и может привести к тяжелым отравлениям даже с летальным исходом. ПДК сероводорода в воздухе рабочих помещений 10 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,008 мг/м³.

Сера (евр. гофрит; греч. тейон). В долине Иордана, а также в меловых и известковых осадочных породах на берегах Мертвого моря издавна были известны горячие серные источники (прежде всего близ Тивериады и на Ярмуке) и отложения С. В Библии С. всегда упоминается в связи с Божьим судом (Содом и Гоморра: Быт 19:24; Лк 17:29; ср. Втор 29:23; Эдом (Едом): Ис 34:9; Ассирия: Ис 30:33; Гог: Иез 38:22; безбожники: Иов 18:15; Пс 10:6). В Откр 9:17 и след. С. также олицетворяет ужасное наказание. Место казни дьявола и его приверженцев изображается как огненное серное озеро (Откр 14:10; 19:20; 20:10; 21:8).

(Быт.19:24 ) - известное минеральное вещество, легко воспламеняющееся и при горении издающее удушливый запах. Мы знаем, что города долины Содома и Гоморры были разрушены дождем состоявшим из серы и огня. В этом нет ничего невероятного, если даже предположим, что здесь действовали одни естественные силы. Почва в означенной местности, равно как и во многих других частях такова, что всякое сильное извержение может наполнить воздух легко воспламеняемыми веществами, которые раз воспламенившись прошли потоками жидкого огня на эти нечестивые города. Смола и сера встречаются в большом количестве на берегах Мертвого моря, или Асфальтова озера, вследствие чего оно так и называется. Слово сера употребляется часто иносказательно (Иов.18:15, Ис.34:9 ). В последней цитате делается ясный намек на ужасную гибель, постигнувшую нечестивые города равнины. Вообще в свящ. Писании слово сера употребляется там, где речь идет о наказании Божием грешникам, начиная с Содомских и Гоморских жителей и кончая вечным мучением грешников в озере огненном. "Кто не был записан в книге жизни, тот был брошен в озеро огненное, говорит св. Тайновидец (Отк.20:15 ).

с’ера (Быт.19:24; Втор.29:23; Рим.18:15; Пс.10:6; Ис.30:33; Ис.34:9; Иез.38:22; Лук.17:29; Отк.9:17,18; Отк.14:10; Отк.19:20; Отк.20:10; Отк.21:8 ) — желтое или сероватое вещество, часто встречающееся в природе в свободном виде. При горении выделяет много удушливого дыма. Была известна в глубокой древности. В районе Мертвого моря встречается в изобилии вместе с залежами асфальта. (см. восточное море )

хим. элемент, символ S (лат. Sulfur), ат. н. 16, ат. м. 32,066. С. - твёрдое хрупкое в-во жёлтсго цвета, имеет аллотропные модификации. Наиболее устойчивы и изучены ромбическая С. (а-S) С плотн. 2070 кг/м³, устойчивая ниже 95,5 ^о С, и моноклинная С. (бета-S) c плотн. 1960 кг/м³, устойчивая от 95,6 до 119,3 °С (t_пл). В природе С. встречается как в свободном состоянии (самородная С.), так и гл. обр. в виде соединений - сульфидов (пирит, или серный колчедан; халькопирит, или медный колчедан; сфалерит, или цинковая обманка, и др.) и сульфатов (гипс, барит, глауберова соль и др.). Элементарную С. добывают из самородных руд; её получают также окислением сероводорода H₂S и восстановлением серного ангидрида SO₂, получаемых как побочный продукт при очистке нефти и природного газа, обжиге сульфидов. Ок. 50% мирового произ-ва С. идёт на получение серной кислоты, ок. 25% - на получение целлюлозы, 10 - 15% - вс. х-во (для борьбы с болезнями и вредителями растений). Остальное кол-во С. потребляется в резин. пром-сти, в производстве искусств. волокна, ВВ, в органич. синтезе, медицине и др. областях. Образование при сжигании углей оксидов С. - гл. причина загрязнения окружающей среды в пром. развитых странах.

СЕРА — хим. элемент, символ S (лат. Sulfur), ат. н. 16, ат. м. 32,06. Существует в виде нескольких аллотропных модификаций; среди них — сера моноклинной модификации (плотность 1960 кг/м³, t_пл = 119°С) и ромбическая сера (плотность 2070 кг/м³, ί_πι = 112,8 °С); обе модификации имеют восьмиатомные молекулы S₈. Встречается в природе как в свободном состоянии (самородная сера), так и в составе различных минералов (сульфиды, сульфаты, сульфиты и др.) — железный колчедан (пирит), свинцовый блеск (галенит), цинковая обманка и др. С. — типичный неметалл, элемент химически активный, довольно сильный окислитель, но выступает и в роли восстановителя; легко взаимодействует со многими простыми веществами. Её выплавляют из самородных руд, получают также методом окисления сероводорода (H₂S) кислородом воздуха, содержащегося в природных нефтяном, коксовом газах, и др. способами. Примерно половину добываемой в мире серы используют при производстве серной кислоты H,S0₄ — одного из главных соединений С. С. широко применяют в производстве бумаги, чёрного пороха, спичек, различных пластмасс, тканей, для получения резины — вулканизированного каучука, после чего он становится прочным и эластичным. С. и ее соединения используют в медицине, в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений. Она является важным биогенным элементом, содержится в белках.

sulfur

* * *

sulphur, S

возгоня́ть се́ру — sublime sulphur

добыва́ть се́ру ме́тодом Фра́ша — exploit sulphur [brimstone] deposits by the Frasch process

осажда́ть се́ру — precipitate sulphur

рекупери́ровать се́ру — recover sulphur

свя́зывать се́ру — combine [fix] sulphur

комова́я се́ра — sulphur in lumps

лету́чая се́ра — volatile sulphur

монокли́нная се́ра — monoclinic sulphur

очи́щенная се́ра — bright sulphur

ромби́ческая се́ра — orthorhombic sulphur

саморо́дная се́ра — native sulphur, brimstone

свобо́дная се́ра — free sulphur

черенко́вая се́ра — rod sulphur

элемента́рная се́ра — elementary sulphur

ж.

zolfo m, S

- активная сера

- черенковая сера

(элемент) Сульфу́р, -ру;(простое вещество) сі́рка

- аморфная сера

- связанная сера

(элемент) Сульфу́р, -ру;(простое вещество) сі́рка

- аморфная сера

- связанная сера

(лат. Sulfur), хим. элемент VI гр. периодич. системы. Жёлтые кристаллы. Устойчива в двух модификациях - ромбической (плотн. 2,07 г/см³, t_пл 112,8 °С) и моноклинной (плотн. 1,96 г/см³, t_пл 119 °С). В воде нерастворима. На воздухе устойчива; при горении даёт SO2, с металлами образует сульфиды. В природе - самородная С., сульфиды, сульфаты. С. выплавляют из самородных руд; получают также окислением кислородом воздуха сероводорода, содержащегося в природном, нефт., коксовом газах, и др. методами. Ок. 50% С. идёт на получение серной кислоты, 25% - на получение сульфитов (используются в бум. пром-сти), остальная - для борьбы с болезнями р-ний, вулканизации, синтеза красителей, произ-ва спичек и др.