Siera yra cheminis elementas, esantis šeštoje grupėje ir trečiajame periodinės lentelės periode. Šiame straipsnyje mes išsamiai apžvelgsime jo chemines ir fizines savybes, gamybą, naudojimą ir pan. Fizinė charakteristika apima tokias savybes kaip spalva, elektrinio laidumo lygis, sieros virimo temperatūra ir kt. Cheminė charakteristika apibūdina jo sąveiką su kitomis medžiagomis.
Siera fizikos požiūriu
Tai trapi medžiaga. Įprastomis sąlygomis jis yra kietos agregacijos būsenos. Siera yra citrinos geltonos spalvos.
Ir dažniausiai visi jo junginiai turi geltoną atspalvį. Netirpsta vandenyje. Jis turi mažą šilumos ir elektros laidumą. Šios savybės apibūdina jį kaip tipišką nemetalą. Nepaisant to, kad sieros cheminė sudėtis visai nesudėtinga, ši medžiaga gali turėti keletą variantų. Viskas priklauso nuo kristalinės gardelės struktūros, kurios pagalba jungiasi atomai, tačiau jie nesudaro molekulių.
Taigi, pirmasis variantas yra rombinė siera. Ji būnapats stabiliausias. Šio tipo sieros virimo temperatūra yra keturi šimtai keturiasdešimt penki laipsniai Celsijaus. Tačiau tam, kad tam tikra medžiaga patektų į dujinę agregacijos būseną, ji pirmiausia turi pereiti per skystą būseną. Taigi, siera lydosi šimto trylikos laipsnių Celsijaus temperatūroje.
Antras variantas yra monoklininė siera. Tai adatos formos kristalai, turintys tamsiai geltoną spalvą. Pirmojo tipo sieros lydymas, o vėliau jos lėtas aušinimas lemia šios rūšies susidarymą. Ši veislė turi beveik tas pačias fizines savybes. Pavyzdžiui, šio tipo sieros virimo temperatūra vis dar yra ta pati keturi šimtai keturiasdešimt penki laipsniai. Be to, yra tokia šios medžiagos įvairovė kaip plastikas. Jis gaunamas supylus į š altą vandenį, pašildytą beveik iki virimo rombo formos. Šio tipo sieros virimo temperatūra yra tokia pati. Tačiau medžiaga turi galimybę temptis kaip guma.
Kitas fizinės charakteristikos komponentas, apie kurį norėčiau pakalbėti, yra sieros užsidegimo temperatūra.
Šis skaičius gali skirtis priklausomai nuo medžiagos tipo ir jos kilmės. Pavyzdžiui, techninės sieros užsidegimo temperatūra yra šimtas devyniasdešimt laipsnių. Tai gana žemas skaičius. Kitais atvejais sieros pliūpsnio temperatūra gali būti du šimtai keturiasdešimt aštuoni laipsniai ir net du šimtai penkiasdešimt šeši. Viskas priklauso nuo to, iš kokios medžiagos jis buvo išgautas, kokio tankio. Bet galima daryti išvadąkad sieros degimo temperatūra yra gana žema, palyginti su kitais cheminiais elementais, ji yra degi medžiaga. Be to, kartais siera gali susijungti į molekules, susidedančias iš aštuonių, šešių, keturių ar dviejų atomų. Dabar, atsižvelgę į sierą fizikos požiūriu, pereikime prie kito skyriaus.
Cheminis sieros apibūdinimas
Šis elementas turi santykinai mažą atominę masę, ji yra trisdešimt du gramai vienam moliui. Sieros elemento savybė apima tokią šios medžiagos savybę kaip gebėjimas turėti skirtingą oksidacijos laipsnį. Tuo jis skiriasi nuo, tarkime, vandenilio ar deguonies. Atsižvelgiant į klausimą, kokia yra sieros elemento cheminė charakteristika, negalima nepaminėti, kad, priklausomai nuo sąlygų, jis turi ir redukuojančių, ir oksiduojančių savybių. Taigi apsvarstykite tam tikros medžiagos sąveiką su įvairiais cheminiais junginiais.
Siera ir paprastos medžiagos
Paprastos yra medžiagos, kurių sudėtyje yra tik vienas cheminis elementas. Jo atomai gali susijungti į molekules, kaip, pavyzdžiui, deguonies atveju, arba gali nesijungti, kaip būna metalų atveju. Taigi, siera gali reaguoti su metalais, kitais nemetalais ir halogenais.
Sąveika su metalais
Šiam procesui reikalinga aukšta temperatūra. Esant tokioms sąlygoms, vyksta prisijungimo reakcija. Tai yra, metalo atomai jungiasi su sieros atomais, sudarydami sudėtingas medžiagas sulfidus. Pavyzdžiui, jei šildotedu molius kalio, sumaišę su vienu moliu sieros, gauname vieną molį šio metalo sulfido. Lygtį galima parašyti taip: 2K + S=K2S.
Reakcija su deguonimi
Tai sieros deginimas. Dėl šio proceso susidaro jo oksidas. Pastarasis gali būti dviejų tipų. Todėl sieros degimas gali vykti dviem etapais. Pirmasis yra tada, kai vienas molis sieros ir vienas molis deguonies sudaro vieną molį sieros dioksido. Šios cheminės reakcijos lygtį galite parašyti taip: S + O2=SO2. Antrasis etapas yra dar vieno deguonies atomo pridėjimas prie dioksido. Taip atsitinka, kai prie dviejų molių sieros dioksido, esant aukštai temperatūrai, pridedamas vienas molis deguonies. Rezultatas yra du moliai sieros trioksido. Šios cheminės sąveikos lygtis atrodo taip: 2SO2 + O2=2SO3. Dėl šios reakcijos susidaro sieros rūgštis. Taigi, atliekant du aprašytus procesus, gautą trioksidą galima praleisti per vandens garų srovę. Ir mes gauname sulfato rūgštį. Tokios reakcijos lygtis parašyta taip: SO3 + H2O=H2 SO 4.
Sąveika su halogenais
Sieros, kaip ir kitų nemetalų, cheminės savybės leidžia jai reaguoti su šios grupės medžiagomis. Tai apima tokius junginius kaip fluoras, bromas, chloras, jodas. Siera reaguoja su bet kuriuo iš jų, išskyrus paskutinį. Pavyzdys yra nagrinėjamojo fluoravimo procesasmums yra periodinės lentelės elementas. Kaitinant minėtą nemetalą halogenu, galima gauti dvi fluoro variacijas. Pirmas atvejis: paėmę vieną molį sieros ir tris molius fluoro, gausime vieną molį fluoro, kurio formulė yra SF6. Lygtis atrodo taip: S + 3F2=SF6. Be to, yra ir antras variantas: paėmę vieną molį sieros ir du molius fluoro, gausime vieną molį fluoro, kurio cheminė formulė SF4. Lygtis užrašoma taip: S + 2F2=SF4. Kaip matote, viskas priklauso nuo komponentų maišymo proporcijų. Lygiai taip pat galima atlikti sieros chlorinimo (gali susidaryti ir dvi skirtingos medžiagos) arba brominimo procesą.
Sąveika su kitomis paprastomis medžiagomis
Sieros elemento apibūdinimas tuo nesibaigia. Medžiaga taip pat gali pradėti cheminę reakciją su vandeniliu, fosforu ir anglimi. Dėl sąveikos su vandeniliu susidaro sulfidinė rūgštis. Dėl jo reakcijos su metalais galima gauti jų sulfidus, kurie, savo ruožtu, taip pat gaunami tiesiogiai sieros reaguojant su tuo pačiu metalu. Vandenilio atomų pridėjimas prie sieros atomų vyksta tik esant labai aukštai temperatūrai. Kai siera reaguoja su fosforu, susidaro jos fosfidas. Jo formulė yra tokia: P2S3. Norint gauti vieną molį šios medžiagos, reikia paimti du molius fosforo ir trys moliai sieros. Kai siera sąveikauja su anglimi, susidaro nemetalo karbidas. Jo cheminė formulė atrodo taip: CS2. Norint gauti vieną molį šios medžiagos, reikia paimti vieną molį anglies ir du molius sieros. Visos aukščiau aprašytos pridėjimo reakcijos vyksta tik tada, kai reagentai kaitinami iki aukštos temperatūros. Mes apsvarstėme sieros sąveiką su paprastomis medžiagomis, dabar pereikime prie kitos pastraipos.
Siera ir kompleksiniai junginiai
Sudėtingos yra tos medžiagos, kurių molekulės susideda iš dviejų (ar daugiau) skirtingų elementų. Cheminės sieros savybės leidžia jai reaguoti su tokiais junginiais kaip šarmai, taip pat su koncentruota sulfato rūgštimi. Jo reakcijos su šiomis medžiagomis yra gana savotiškos. Pirmiausia apsvarstykite, kas atsitinka, kai atitinkamas nemetalas sumaišomas su šarmu. Pavyzdžiui, jei paimsite šešis molius kalio hidroksido ir įpilkite į juos tris molius sieros, gausite du molius kalio sulfido, vieną molį šio metalo sulfito ir tris molius vandens. Tokio tipo reakciją galima išreikšti tokia lygtimi: 6KOH + 3S=2K2S + K2SO3 + 3H2 O. Tuo pačiu principu sąveika atsiranda, jei pridedama natrio hidroksido. Toliau apsvarstykite sieros elgseną, kai į ją įpilama koncentruoto sulfato rūgšties tirpalo. Jei paimtume vieną molį pirmosios ir du molius antrosios medžiagos, gautume šiuos produktus: sieros trioksido po tris molius, taip pat vandens - du molius. Ši cheminė reakcija gali vykti tik tada, kai reagentai pašildomi iki aukštos temperatūros.
Aptariamo elemento gavimasnemetalas
Yra keli pagrindiniai būdai, kuriais galite išskirti sierą iš įvairių medžiagų. Pirmasis būdas yra izoliuoti jį nuo pirito. Pastarojo cheminė formulė yra FeS2. Kai ši medžiaga kaitinama iki aukštos temperatūros nepasiekiant deguonies, galima gauti kitą geležies sulfidą – FeS – ir sierą. Reakcijos lygtis parašyta taip: FeS2=FeS + S. Antrasis sieros gavimo būdas, dažnai naudojamas pramonėje, yra sieros sulfido deginimas esant mažas deguonies kiekis. Tokiu atveju galite gauti laikomą nemetalą ir vandenį. Norėdami atlikti reakciją, turite paimti komponentus moliniu santykiu nuo dviejų iki vieno. Dėl to galutinius produktus gauname proporcijomis nuo dviejų iki dviejų. Šios cheminės reakcijos lygtį galima parašyti taip: O. Be to, sieros galima gauti įvairių metalurginių procesų metu, pavyzdžiui, gaminant metalus, tokius kaip nikelis, varis ir kt.
Pramoninis naudojimas
Nemetalas, apie kurį mes svarstome, buvo plačiai pritaikytas chemijos pramonėje. Kaip minėta aukščiau, čia jis naudojamas iš jo gauti sulfato rūgštį. Be to, siera naudojama kaip degtukų gamybos sudedamoji dalis, nes ji yra degi medžiaga. Ji taip pat nepamainoma gaminant sprogmenis, paraką, kibirkštis ir kt. Be to, siera naudojama kaip viena iš kenkėjų kontrolės produktų sudedamųjų dalių. ATmedicina, jis naudojamas kaip komponentas gaminant vaistus nuo odos ligų. Taip pat nagrinėjama medžiaga naudojama įvairių dažiklių gamyboje. Be to, jis naudojamas fosforo gamyboje.
Sieros elektroninė struktūra
Kaip žinote, visi atomai susideda iš branduolio, kuriame yra protonų – teigiamai įkrautų dalelių – ir neutronų, ty dalelių, kurių įkrovimas nulinis. Elektronai sukasi aplink branduolį su neigiamu krūviu. Kad atomas būtų neutralus, jo struktūroje turi būti tiek pat protonų ir elektronų. Jei pastarųjų yra daugiau, tai jau yra neigiamas jonas – anijonas. Jei, priešingai, protonų skaičius yra didesnis už elektronų skaičių, tai yra teigiamas jonas arba katijonas. Sieros anijonas gali veikti kaip rūgšties liekana. Tai yra medžiagų, tokių kaip sulfido rūgštis (vandenilio sulfidas) ir metalų sulfidai, molekulių dalis. Anijonas susidaro elektrolitinės disociacijos metu, kuri atsiranda medžiagai ištirpus vandenyje. Šiuo atveju molekulė skyla į katijoną, kuris gali būti pavaizduotas kaip metalo arba vandenilio jonas, taip pat į katijoną – rūgšties liekanos arba hidroksilo grupės (OH-) joną.
Kadangi sieros eilės skaičius periodinėje lentelėje yra šešiolika, galime daryti išvadą, kad tai yra protonų skaičius jos branduolyje. Remdamiesi tuo, galime teigti, kad aplink taip pat sukasi šešiolika elektronų. Neutronų skaičių galima rasti iš molinės masės atėmus cheminio elemento eilės numerį: 32- 16=16. Kiekvienas elektronas sukasi ne atsitiktinai, o tam tikra orbita. Kadangi siera yra cheminis elementas, priklausantis trečiajam periodinės lentelės periodui, aplink branduolį yra trys orbitos. Pirmasis turi du elektronus, antrasis - aštuonis, o trečiasis - šešis. Sieros atomo elektroninė formulė parašyta taip: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Plitimas gamtoje
Iš esmės nagrinėjamas cheminis elementas randamas mineralų, kurie yra įvairių metalų sulfidai, sudėtyje. Visų pirma, tai piritas – geležies druska; taip pat yra švino, sidabro, vario blizgesio, cinko mišinio, cinoberio – gyvsidabrio sulfido. Be to, siera taip pat gali būti mineralų, kurių struktūrą sudaro trys ar daugiau cheminių elementų, dalis.
Pavyzdžiui, chalkopiritas, mirabilitas, kizeritas, gipsas. Galite apsvarstyti kiekvieną iš jų išsamiau. Piritas yra geležies sulfidas arba FeS2. Jis yra šviesiai geltonos spalvos su auksiniu blizgesiu. Šio mineralo dažnai kaip priemaišą galima rasti lapis lazuli, kuris plačiai naudojamas papuošalams gaminti. Taip yra dėl to, kad šie du mineralai dažnai turi bendrą telkinį. Vario blizgesys – chalkocitas, arba chalkozinas – yra melsvai pilka medžiaga, panaši į metalą. Švino blizgesys (galena) ir sidabrinis blizgesys (argentitas) pasižymi panašiomis savybėmis: jie abu atrodo kaip metalai ir yra pilkos spalvos. Cinabaras yra rusvai raudonas nuobodus mineralas su pilkomis dėmėmis. Chalkopiritas, cheminiskurios formulė CuFeS2, - aukso geltona, dar vadinama auksiniu mišiniu. Cinko mišinys (sfaleritas) gali būti nuo gintaro iki ugniai oranžinės spalvos. Mirabilite - Na2SO4x10H2O - skaidrūs arba b alti kristalai. Ji taip pat vadinama Glauberio druska, naudojama medicinoje. Cheminė kizerito formulė yra MgSO4xH2O. Jis atrodo kaip b alti arba bespalviai milteliai. Cheminė gipso formulė yra CaSO4x2H2O. Be to, šis cheminis elementas yra gyvų organizmų ląstelių dalis ir svarbus mikroelementas.
