Распространение в природе

Сера, единственный известный с древности неметалл, встречающийся в природе в самородном состоянии (на территории России, Японии, США, Сицилии и т.д.). К важнейшим природным соединениям серы относятся сульфаты: Na₂SO₄ 10H ₂О - мирабилит, СаSO₄ 2Н ₂O - гипс, ВаSО ₄- барит; сульфиды: РbS - галенит, ZnS - цинковая обманка и другие. Велико биологическое значение серы: она входит в состав белков растений и животных.

Получение

В промышленных условиях серу получают из залежей самородной серы, из сероводорода и оксида серы (IV) (отходов коксохимического производства) и сульфидов. Полученную серу очищают перегонкой. Порошкообразную серу, образующуюся при быстром охлаждении пара, называют серным цветом. Серу высокой частоты получают перекристаллизацией из сероуглерода.

Физические свойства серы

Чистая сера − хрупкое кристаллическое вещество желтого цвета, хорошо растворяется в органических растворителях, особенно в сероуглероде, в воде практически не растворима. Сера существует в нескольких аллотропных модификациях: желтая ромбическая (или - октаэдрическая) устойчива при обычной температуре, моноклинная - устойчива в температурном интервале 95,5 - 119,3 °С. Эти две модификации состоят из молекул S₈, которые имеют цик-лическое строение. Если расплавленную и нагретую почти до кипения серу быстро охладить получается коричневая резиноподобная, липкая и тягучая масса - пластическая сера. При обычных условиях пластическая сера малоустойчива и состоит из нерегулярно расположенных зигзагообразных цепочек S (где достигает нескольких тысяч).

Химические свойства

При низких температурах серу характеризует низкая реакционноспо-собность, при высоких температурах сера непосредственно взаимодействует со всеми элементами, за исключением азота, золота и платины. Все реакции с ее участием можно разделить на 3 группы:

I) реакции окисления:

а) с простыми веществами:

S +O₂ SO₂

б) со сложными веществами:

S+2HNO_3конц =H₂SO₄+2NO

2) реакции восстановления:

H₂+S H₂S

3) реакции дспропорционирования:

3S ⁰+6KOH 2K₂S^-2 +K₂SO₃+3H₂O

Соединения серы

Степень окисления –2

С водородом сера образует ряд соединений общей формулы H ₂S_n, которые называют сероводородами или сульфанами. Простейший из наиболее важных представителей сульфанов H₂S - сероводород. Его обычно получают при прямом синтезе из серы и водорода при повышенной температуре

S+H₂ H₂S.

В лабораторных условиях при действии кислот на сульфиды металлов :

FeS+2HCl=FeCl₂+H₂S .

Достаточно чистый сероводород можно получить реакцией гидролиза сульфида алюминия :

Al₂S₃+6H₂O=2Al(OH) ₃+3H₂S .

Сероводород – это бесцветный газ, с неприятным запахом «тухлых яиц», очень ядовит, температура кипения 60 ⁰С, температура плавления – 86 ⁰С. Молекула Н₂S имеет угловую форму, угол связи равен 92⁰.

Н₂S обладает восстановительными свойствами. На воздухе горит:

2H₂S+3O⁰₂=2SO₂+2H₂O

При ограниченном доступе воздуха реакция протекает по уравнению:

2H₂S+O₂=2S⁰ +2H₂O

В присутствии сильных окислителей H₂S окисляется, в зависимости от условий реакции, до свободной серы или до сульфат-иона :

_{-2 +6 +3}

3H₂S+K₂Cr₂O₇+4H₂SO₄=3S⁰ +K₂SO₄+Cr₂(SO₄)₃+7H₂O

3 H₂S-2e=S+2H+

1 Cr₂O₇^2-+6e+14H⁺=2Cr³⁺+7H₂O

3H₂S+Cr₂O₇ ^2-+8H⁺=3S+2Cr³⁺+7H₂O

_{-2 -1 +6}

3H₂S+4HCl+5O₃ 4HCl+3H₂SO₄.

В воде сероводород довольно хорошо растворим (3 об.ч. на I об.ч.H₂O при 20 °С), при этом образуется слабая двухосновная киcлота :

H₂S H⁺+HS^- (Kg ^/ =1 10^-7)

HS^- H⁺+S^2- (Kg ^//=10^-14)

Кислые соли, содержащие ион НS^- называются гидросульфидами, средние соли сероводородной кислоты называют сульфидами, большинство сульфидов малорастворимы в воде (кроме сульфидов щелочных металлов и аммония) и ярко окрашены, например, CuS, NiS, РbS-черного цвета, CdS-желтого цвета, MnS - телесного, ZnS- белого цвета. Это свойство сульфидов широко используется в аналитической химии. Получают сульфиды реакциями обмена в растворе:

MnCl₂+Na₂S=MnS +2NaCl

NiCl₂+H₂S=NiS +2HCl.

Сульфиды, как и оксиды можно разделить на кислотные , основные и амфотерные. Изменение характера сульфидов можно проследить по изменению реакции среды при гидролизе :

Na₂S+H₂O NaHS+NaOH рН>7

Cr₂S₃+6H₂O=2Cr(OH)₃+3H₂S.

Р₂S₅+8HOH 5H₂S+2H₃РO₄ рН<7.

При взаимодействии основных и кислотных сульфидов приводят к образованию тиосолей :

Al₂S₃+3Na₂S=2Na₃ AlS₄.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: