Сера

В периодической системе химических элементов сера занимает место в главной подгруппе VI группы. Внешний электронный слой её атома содержит 6 электронов, т.е. близок к завершению. Отсюда следует ожидать, что сера должна быть ярко выраженным неметаллом.

Химический знакS

Атомный вес – 32

Заряд ядра – 16

Формула оксида серыSO2

Уравнение реакции серы с водородом – H2 + S = H2S

 Физические свойства серы 

В природе свободная сера встречается в виде прозрачных кристаллов золотисто–желтого цвета. В виде порошка она продается в аптеках и магазинах химических товаров.

Сера – твердое вещество желтого цвета. Она легко измельчается в порошок (в продаже такой порошок называется молотой серой). Свободная сера проявляет все признаки неметалла. Кристаллическая решетка серы молекулярная и слагается из восьмизвенных кольцеобразных молекул S8. Поэтому сера легкоплавка: она плавится при температуре, лишь немного превышающей точку кипения воды. При дальнейшем нагревании сера загустевает, превращаясь в другую аллотропную модификацию, называемую пластической серой.

Пластическая сера состоит из цепочкообразных молекул очень большой длины, беспорядочно перепутанных. Поэтому по свойствам она похожа на резину: при растяжении сильно растягивается, а при отпускании сокращается. Растягивание происходит за счет распрямления ее нитевидных молекул в направлении растягивающей силы, а сокращение – за счет обратного скручивания их, подобно спутанным в клубок пружинкам при растягивании и отпускании клубка.

При сильном нагревании сера переходит в пар бурого цвета.

Сера нерастворима в воде и даже не смачивается ею. Если бросить в воду щепотку молотой серы, частички серы не потонут, а останутся плавать на поверхности, образуя на ней желтую пленку. Такое всплывание мелких частиц вещества, не смачивающегося водой, называется флотацией (тот же корень имеет слово «флот»).

Подобно свободной сере, не смачиваются водой многие природные соединения серы с металлами. Примеси же, образующие в таких рудах «пустую породу», смачиваются водой. Поэтому флотация широко применяется в металлургии как метод обогащения руд, т. е. отделения нужного минерала от пустой породы.

 Химические свойства серы

Поскольку сера – неметалл, изучим сначала реакции ее с металлами. Нам уже известно, что смесь порошков серы и железа после нагревания в одном месте сама собой раскаляется вследствие происходящей экзотермической реакции, и получается сернистое железо:

Fe + S = FeS

Смесь порошков серы и алюминия или цинка при поджигании реагирует мгновенно с ослепительной вспышкой. Образуются в виде белых порошков сернистый алюминий или сернистый цинк:

Zn + S = ZnS

2Al + 3S = Al2S3

При этом часть продукта реакции в виде мельчайших частичек выбрасывается в воздух, образуя белое облачко.

Пучок из медных проволок сгорает в парах серы, образуя черную сернистую медь:

2Cu + S = Cu2S

 

С некоторыми металлами сера взаимодействует даже при обычной температуре. Так, при растирании в ступке жидкой ртути с порошком серы получается сернистая ртуть:

Hg + S = HgS

 

Соединения серы с металлами называются сернистыми металлами или сульфидами.

Сера взаимодействует также с водородом. При пропускании водорода в пробирку с кипящей жидкой серой у отверстия газоотводной трубки ощущается запах тухлых яиц. Это запах газообразного соединения серы с водородом – сероводорода. Уравнение реакции:

H2 + S = H2S

 

Сера, как и кислород, в соединениях с водородом и металлами отрицательно двухвалентна. Поэтому по составу сероводород сходен с водой, а сульфиды – с окислами металлов:

 

H2+S2-

Сероводород

Na2+S2-

Сульфид натрия

Zn2+S2-

Сульфид цинка

Al23+S32-

Сульфид алюминия

H2+O2-

Вода

Na2+O2-

Окись натрия

Zn2+O2-

Окись цинка

Al23+O32-

Окись алюминия

Перейдем теперь к рассмотрению реакции соединения серы с кислородом. Сера находится втой же главной подгруппе VI группы, что и кислород. Известно, что в главных подгруппах неметаллические свойства химических элементов с возрастанием порядкового номера ослабляются. Следовательно, по отношению к кислороду сера выступает как электроположительный элемент, т.е. электроны должны смещаться от атомов серы к атомам кислорода. Ее связи с кислородом полярны, сера проявляет в них положительную, а кислород – отрицательную валентность. В образовании этих связей могут принимать участие 4 из 6 валентных электронов атома серы или все 6. В первом случае образуется окисел SO2 – двуокись серы, во втором – SO3 – трехокись серы.

Сера легко соединяется с кислородом, сгорая на воздухе голубым, а в кислороде ярко–синим пламенем. При этом возникает характерный резкий запах сернистого газа:

S + O2 = SO2

Как и все бесцветные газы, сернистый газ невидим. Но при сгорании серы он всегда получается слегка мутным от присутствия Й нем мельчайших частичек трехокиси серы, в которую превращается небольшая часть сгорающей серы.

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ