Сярата е химичен елемент, който е в шестата група и третия период на периодичната таблица. В тази статия ще разгледаме подробно неговите химични и физични свойства, производство, употреба и т.н. Физическата характеристика включва такива характеристики като цвят, ниво на електропроводимост, точка на кипене на сярата и др. Химическата описва нейното взаимодействие с други вещества.
Сяра от гледна точка на физиката
Това е крехко вещество. При нормални условия той е в твърдо агрегатно състояние. Сярата има лимоненожълт цвят.
И в по-голямата си част всички негови съединения имат жълти нюанси. Не се разтваря във вода. Има ниска топло- и електрическа проводимост. Тези характеристики го характеризират като типичен неметал. Въпреки факта, че химическият състав на сярата изобщо не е сложен, това вещество може да има няколко вариации. Всичко зависи от структурата на кристалната решетка, с помощта на която са свързани атомите, но те не образуват молекули.
И така, първата опция е ромбична сяра. Тя случайно енай-стабилните. Точката на кипене на този вид сяра е четиристотин четиридесет и пет градуса по Целзий. Но за да премине дадено вещество в газообразно агрегатно състояние, то първо трябва да премине през течно състояние. И така, топенето на сярата става при температура, която е сто и тринадесет градуса по Целзий.
Вторият вариант е моноклинна сяра. Представлява игловидни кристали с тъмно жълт цвят. Топенето на сярата от първия тип и след това бавното й охлаждане води до образуването на този тип. Този сорт има почти същите физически характеристики. Например, точката на кипене на сярата от този тип все още е същите четиристотин четиридесет и пет градуса. Освен това има такова разнообразие от това вещество като пластмаса. Получава се като се изсипва в студена вода, загрята почти до кипене ромбично. Точката на кипене на сярата от този тип е същата. Но веществото има способността да се разтяга като гума.
Друг компонент на физическата характеристика, за който бих искал да говоря, е температурата на запалване на сярата.
Тази цифра може да варира в зависимост от вида на материала и неговия произход. Например, температурата на запалване на техническата сяра е сто и деветдесет градуса. Това е доста ниска цифра. В други случаи точката на възпламеняване на сярата може да бъде двеста четиридесет и осем градуса и дори двеста петдесет и шест. Всичко зависи от това от какъв материал е добито, каква плътност има. Но може да се заключиче температурата на горене на сярата е доста ниска, в сравнение с други химични елементи, тя е запалимо вещество. В допълнение, понякога сярата може да се комбинира в молекули, състоящи се от осем, шест, четири или два атома. Сега, след като разгледахме сярата от гледна точка на физиката, нека да преминем към следващия раздел.
Химична характеристика на сярата
Този елемент има относително ниска атомна маса, тя е тридесет и два грама на мол. Характеристиката на серния елемент включва такава характеристика на това вещество като способността да има различни степени на окисление. По това се различава от, да речем, водород или кислород. Като се има предвид въпроса каква е химичната характеристика на серния елемент, е невъзможно да не се спомене, че в зависимост от условията той проявява както редуциращи, така и окислителни свойства. Така че, в ред, разгледайте взаимодействието на дадено вещество с различни химични съединения.
Сяра и прости вещества
Прости са вещества, които имат само един химичен елемент в състава си. Неговите атоми могат да се комбинират в молекули, както например в случая на кислорода, или да не се комбинират, както е в случая с металите. И така, сярата може да реагира с метали, други неметали и халогени.
Взаимодействие с метали
Този вид процес изисква висока температура. При тези условия възниква реакция на присъединяване. Тоест металните атоми се комбинират със серни атоми, като по този начин образуват сложни вещества сулфиди. Например, ако нагряватедва мола калий, смесени с един мол сяра, получаваме един мол сулфид на този метал. Уравнението може да бъде записано по следния начин: 2K + S=K2S.
Реакция с кислород
Това е изгаряне на сяра. В резултат на този процес се образува неговият оксид. Последните могат да бъдат два вида. Следователно, изгарянето на сярата може да се случи на два етапа. Първият е, когато един мол сяра и един мол кислород образуват един мол серен диоксид. Можете да напишете уравнението на тази химическа реакция, както следва: S + O2=SO2. Вторият етап е добавянето на още един кислороден атом към диоксида. Това се случва, когато един мол кислород се добави към два мола серен диоксид при високи температури. Резултатът е два мола серен триоксид. Уравнението за това химическо взаимодействие изглежда така: 2SO2 + O2=2SO3. В резултат на тази реакция се образува сярна киселина. И така, чрез извършване на двата описани процеса е възможно полученият триоксид да премине през струя водна пара. И получаваме сулфатна киселина. Уравнението за такава реакция се записва, както следва: SO3 + H2O=H2 SO 4.
Взаимодействие с халогени
Химичните свойства на сярата, подобно на други неметали, й позволяват да реагира с тази група вещества. Той включва съединения като флуор, бром, хлор, йод. Сярата реагира с всеки от тях, с изключение на последния. Пример за това е процесът на флуориране на разглежданияни елемент от периодичната таблица. Чрез нагряване на споменатия неметал с халоген могат да се получат два варианта на флуорид. Първият случай: ако вземем един мол сяра и три мола флуор, получаваме един мол флуорид, чиято формула е SF6. Уравнението изглежда така: S + 3F2=SF6. Освен това има и втори вариант: ако вземем един мол сяра и два мола флуор, получаваме един мол флуор с химическата формула SF4. Уравнението се записва по следния начин: S + 2F2=SF4. Както можете да видите, всичко зависи от пропорциите, в които се смесват компонентите. По абсолютно същия начин е възможно да се извърши процесът на хлориране на сярата (могат да се образуват и две различни вещества) или бромиране.
Взаимодействие с други прости вещества
Охарактеризирането на серния елемент не свършва дотук. Веществото може също да влезе в химическа реакция с водород, фосфор и въглерод. Поради взаимодействието с водорода се образува сулфидна киселина. В резултат на реакцията му с метали могат да се получат техните сулфиди, които от своя страна също се получават чрез директна реакция на сяра със същия метал. Добавянето на водородни атоми към серните атоми става само при условия на много висока температура. Когато сярата реагира с фосфор, се образува нейният фосфид. Той има следната формула: P2S3. За да получите един мол от това вещество, трябва да вземете два мола фосфор и три мола сяра. Когато сярата взаимодейства с въглерода, се образува карбидът на разглеждания неметал. Химическата му формула изглежда така: CS2. За да получите един мол от това вещество, трябва да вземете един мол въглерод и два мола сяра. Всички реакции на присъединяване, описани по-горе, се случват само когато реагентите се нагряват до високи температури. Разгледахме взаимодействието на сярата с прости вещества, сега да преминем към следващия параграф.
Сяра и комплексни съединения
Сложни са онези вещества, чиито молекули се състоят от два (или повече) различни елемента. Химичните свойства на сярата й позволяват да реагира със съединения като основи, както и с концентрирана сулфатна киселина. Неговите реакции с тези вещества са доста особени. Първо, помислете какво се случва, когато въпросният неметал се смеси с алкали. Например, ако вземете шест мола калиев хидроксид и добавите три мола сяра към тях, получавате два мола калиев сулфид, един мол от този метален сулфит и три мола вода. Този вид реакция може да се изрази със следното уравнение: 6KOH + 3S=2K2S + K2SO3 + 3H2 O. По същия принцип взаимодействието възниква, ако се добави натриев хидроксид. След това разгледайте поведението на сярата, когато към нея се добави концентриран разтвор на сулфатна киселина. Ако вземем един мол от първото и два мола от второто вещество, получаваме следните продукти: серен триоксид в количество от три мола, а също и вода - два мола. Тази химическа реакция може да се осъществи само когато реагентите се нагряват до висока температура.
Получаване на въпросния артикулнеметални
Има няколко основни начина, по които можете да извлечете сяра от различни вещества. Първият метод е да го изолирате от пирит. Химическата формула на последния е FeS2. Когато това вещество се нагрява до висока температура без достъп до кислород, може да се получи друг железен сулфид - FeS - и сяра. Реакционното уравнение се записва, както следва: FeS2=FeS + S. Вторият метод за получаване на сяра, който често се използва в промишлеността, е изгарянето на серен сулфид при условие на малко количество кислород. В този случай можете да получите считаните неметални и вода. За да извършите реакцията, трябва да вземете компонентите в моларно съотношение две към едно. В резултат на това получаваме крайните продукти в пропорции две към две. Уравнението за тази химична реакция може да бъде записано, както следва: O. Освен това сярата може да се получи по време на различни металургични процеси, например при производството на метали като никел, мед и други.
Индустриална употреба
Неметалът, който разглеждаме, намери своето най-широко приложение в химическата индустрия. Както бе споменато по-горе, тук се използва за получаване на сулфатна киселина от нея. В допълнение, сярата се използва като компонент за производството на кибрит, поради факта, че е запалим материал. Незаменим е и при производството на експлозиви, барут, бенгальски огньове и др. Освен това сярата се използва като една от съставките в продуктите за борба с вредителите. ATмедицина, той се използва като компонент при производството на лекарства за кожни заболявания. Също така въпросното вещество се използва при производството на различни багрила. Освен това се използва при производството на фосфор.
Електронна структура на сярата
Както знаете, всички атоми се състоят от ядро, което съдържа протони - положително заредени частици - и неутрони, т.е. частици с нулев заряд. Електроните се въртят около ядрото с отрицателен заряд. За да бъде един атом неутрален, той трябва да има същия брой протони и електрони в своята структура. Ако има повече от последните, това вече е отрицателен йон - анион. Ако, напротив, броят на протоните е по-голям от броя на електроните, това е положителен йон или катион. Серният анион може да действа като киселинен остатък. Той е част от молекулите на вещества като сулфидна киселина (сероводород) и метални сулфиди. Анион се образува по време на електролитна дисоциация, която се получава, когато веществото се разтваря във вода. В този случай молекулата се разлага на катион, който може да бъде представен като метален или водороден йон, както и катион - йон на киселинен остатък или хидроксилна група (OH-).
Тъй като поредният номер на сярата в периодичната таблица е шестнадесет, можем да заключим, че това е броят на протоните в нейното ядро. Въз основа на това можем да кажем, че има и шестнадесет електрона, които се въртят наоколо. Броят на неутроните може да се намери чрез изваждане на серийния номер на химичния елемент от моларната маса: 32- 16=16. Всеки електрон не се върти произволно, а в определена орбита. Тъй като сярата е химичен елемент, който принадлежи към третия период на периодичната таблица, около ядрото има три орбити. Първият има два електрона, вторият - осем, а третият - шест. Електронната формула на серния атом се записва, както следва: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Разпространение в природата
Основно разглежданият химичен елемент се намира в състава на минерали, които са сулфиди на различни метали. На първо място, това е пирит - желязна сол; също е олово, сребро, меден блясък, цинкова смес, цинобър - живачен сулфид. В допълнение, сярата може да бъде и част от минерали, чиято структура е представена от три или повече химични елемента.
Например, халкопирит, мирабилит, кизерит, гипс. Можете да разгледате всеки един от тях по-подробно. Пиритът е железен сулфид или FeS2. Има светложълт цвят със златист блясък. Този минерал често може да се намери като примес в лапис лазули, който се използва широко за направата на бижута. Това се дължи на факта, че тези два минерала често имат общо находище. Медният блясък - халкоцит или халкозин - е синкаво-сиво вещество, подобно на метала. Оловен блясък (гален) и сребърен блясък (аргентит) имат сходни свойства: и двете изглеждат като метали и имат сив цвят. Цинобърът е кафяво-червен матов минерал със сиви петна. Халкопирит, химчиято формула е CuFeS2, - златисто жълто, нарича се още златен бленд. Цинковата смес (сфалерит) може да има цвят от кехлибар до огнено оранжев. Mirabilite - Na2SO4x10H2O - прозрачни или бели кристали. Нарича се още глауберова сол, използвана в медицината. Химическата формула на кизерита е MgSO4xH2O. Изглежда като бял или безцветен прах. Химическата формула на гипса е CaSO4x2H2O. В допълнение, този химичен елемент е част от клетките на живите организми и е важен микроелемент.
