Реферат: Сера

1. Историческая справка.

2. Физические свойства.

3. Химические свойства.

4. Добыча серных руд и получение серы.

5. Применение серы.

Сера S – химический элемент VI группы переодической системы Мендеева, атомный номер 16, атомная масса 32,064. Твёрдое хрупкое вещество жёлтого цвета.

Историческая справка.

Сера в самородном состоянии, а также в виде соеди­нений, например сульфидов, известна с древнейших вре­мен. Жрецы использовали ее в составе «священных куре­ний» при некоторых религиозных обрядах. Разные горю­чие смеси для военных целей также содержали серу. Еще у Гомера упоминаются «сернистые испарения» и смер­тельное действие продуктов горения серы. Она входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на против­ников.

В 941 г. под стенами Царьграда был уничтожен флот киевского князя Игоря. В летописном своде событий «По­весть временных лет», составленном в Киеве, так описан поход Игоря: «Словно молнию... которая на небе, греки имеют у себя и пускали ее, сжигая нас, поэтому мы и не одолели их». Дружинники князя защищались от «гре­ческого огня» щитами, воловьими шкурами, но потерпе­ли поражение. Греки выбрасывали горящую смесь через медные трубы, установленные на бортах византийских кораблей. Состав этой смеси был неизвестен. Греки дер­жали его в секрете. Предполагают, что в нее входили нефть, различные горючие масла, смола, селитра, клен, сера и вещества, которые окрашивали пламя.

Горючесть серы, легкость, с которой она соединяется с металлами, объясняют причину, почему ее считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд. Наивное верование алхимиков о сере выражено в небольшом стихотворении Н. А. Михай­ловым:

Семь металлов создал свет. Медь, железо, серебро,

По числу семи планет: Злато, олово, свинец...

Дал нам Космос на добро Сын мой! сера им отец!..

В VIII—IX вв. в сочинениях арабских алхимиков рас­сматривается ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой происхождение всех металлов объясня­лось сочетанием серы и ртути. Эти воззрения сохраня­лись в Европе вплоть до XVIII в. Рождение металлов в средние века, конечно, мыслилось при благословении ка­толической церкви, как это и изображено в иллюстрации к книге «Семь ключей мудрости», приписываемой алхимику Базилю Вален­тину.

Элементарную при­роду серы установил француз Антуан Лоран Лавуазье (по образо­ванию юрист, а по при­званию химик) в своих опытах по сжиганию.

Древнерусское на­звание «сера» употреб­ляется очень давно. По-видимому, оно про­исходит от санскрит­ского слова «сира», что означает светло-жел­тый. Но есть и другое древнерусское название серы — «жупел» (сера горючая).

Сера —это порошок желтого цвета. Для нее харак­терно несколько модификаций, отличающихся друг от друга строением молекул и некоторыми свойствами. Так, ромбическая и моноклиническая сера всегда состоит из восьмиатомных кольцевидных молекул S₈ .

???????? ? ????????? ??????????????? ???????????? ???? ??????????? ?? ?????? ?????? ? ????????, ??? ???????? ? ????????? ????????? ? ?????, ? ????????????? ?????????? ???????????. ?? ??????? 5 ???????? ??????? ??? ??????????? ??????????? ? ??????????????? ????. ??????????? ???? ?????? ???????, ? ???????????????? ??????-???????? ?????.

Третья модификация серы пластическая. Она состоит из нерегулярно расположенных зигзагообразных цепочек Sn, где п достигает нескольких тысяч. Другие модифика­ции серы построены из молекул S₂ (пурпурная) и S₆ (оранжево-желтая).

Сколько бы аллотропных видоизменений ни образо­вывал химический элемент, при определенных заданных условиях абсолютно устойчивым из них, как правило, оказывается лишь какое-то одно. Для серы самой устой­чивой аллотропной модификацией при обычных услови­ях при нормальном давлении и температуре не выше 95,6°С является ромбическая сера. В нее при комнатной температуре (или близкой к комнатной) превращаются все другие формы. Например, при кристаллизации из расплава серы сначала получаются игольчатые кристал­лы моноклинической формы, которые при температуре ниже 95,6°С переходят в ромбические. При температуре выше 95,6°С устойчива моноклиническая сера.

Подобные превращения происходят и с другими модификациями серы. Так, если расплавленную серу вы­лить в холодную воду, образуется эластичная, во многом похожая на резину коричневая масса. Переход из одной аллотропной формы в другую сопровождается поглоще­нием теплоты:

S D S — Q кдж

кристал- пласти-

лическая ческая

Такую пластическую серу можно получить в услови­ях школьной лаборатории. Она неустойчива и через не­которое время станет хрупкой, приобретет желтый цвет, т. е. постепенно будет превращаться в ромбическую.

Физические свойства.

Плавление серы происходит в интервале температур 112—119,3°С (в зависимости от чистоты образца). При этом с увеличением температуры до 155°С вязкость рас­плава уменьшается и возрастает в тысячи раз в интерва­ле температур 155—187°С. Затем снова наступает спад. На рисунке 10 показано, как изменяется вязкость рас­плава серы при нагревании. Имеется несколько объясне­ний этого явления. Одно из них таково, С возрастанием температуры от 155 до 187°С, вероятно, происходит значи­тельный рост молекулярной массы. Кольцевые молекулы Ss разрушаются и образуют­ся другие — в виде длинных цепей из нескольких тысяч атомов. Вязкость расплава увеличивается. При 187°С она достигает величины свы­ше 90 н • сек/м² , т. е. почти как у твердого вещества. Дальнейшее повышение тем­пературы ведет к разрыву цепей, и жидкость снова ста­новится подвижной, вязкость

расплава уменьшается. При 300°С сера переходит в теку­чее состояние, а при 444,6°С закипает. В зависимости от температуры в ее парах обнаруживают молекулы S₈ , S₆ , S₄ , S₂ . При 1760°С пары серы одноатомны. Таким образом, с увеличением температуры число атомов в молекуле по­степенно уменьшается:

S₈ " S₆ " S₄ " S₂ " S

Изменение состава молекул вызывает изменение ок­раски паров серы от оранжево-желтого до соломенно-желтого.

Сера в обычных условиях имеют раз­личный цвет (см. выше). Окраска этих веществ обуслов­лена способностью поглощать какую-то часть спектра бе­лого света. В результате этого они окрашены в какой-ни­будь дополнительный (к цвету поглощения лучей) цвет. Дополнительными, или взаимокомпенсирующими, до бе­лого цвета являются следующие пары цветовых сочета­ний: красный — голубой, желтый — синий, зеленый — пурпурный и т. д. «Вычитание» какого-либо цвета из бе­лого дает дополнительную окраску вещества. Так, ромби­ческая сера поглощает синий цвет, поэтому она окрашена в желтый, кристаллический моноклинный селен красного цвета, так как поглощает голубой.

Сера совершенно не проводит тока и при трении заря­жается отрицательным электричеством, поэтому из нее делают круги электрических машин, в которых электри­ческий заряд возбуждается посредством трения. Очень плохо проводит сера и тепло. Если в ней содержится ме­нее 0,1% примесей, то при согревании куска серы в руке слышится своеобразный треск, и случается, что кусок рас­падается на части. Это происходит из-за напряжений, возникающих в куске вследствие его неравномерного рас­ширения в связи с малой теплопроводностью серы.

Химические свойства.

Сера в обычных условиях с водородом не соединяется. Лишь при нагревании происходит обратимая реакция:

Н₂ + S D H₂ S + 20,92 кдж / моль

Равновесие ее при 350°С смещено вправо, а при бо­лее высокой температуре - влево.

Все элементы VI группы взаимодействуют с галогена­ми. Известны галогениды серы, селена и теллура и дру­гих элементов группы. Например, хлорид или бромид се­ры получают при нагревании серы с галогенами в запаян­ной трубке:

2S + Br₂ = 83 Br₂

2S+Cl₂ = S₂ Cl₂

Хлорид серы S₂ Cl₂ является хорошим растворителем многих химических соединений серы. В частности, в хи­мической промышленности его используют в качестве растворителя серы при вулканизации каучука.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--