Siera yra gana dažnas cheminis elementas gamtoje (šešioliktas pagal kiekį žemės plutoje ir šeštas natūraliuose vandenyse). Yra ir natūralios sieros (laisvos elemento būsenos), ir jos junginių.
Siera gamtoje
Tarp svarbiausių natūralių sieros mineralų yra geležies piritas, sfaleritas, galena, cinabrai, antimonitas. Pasaulio vandenyne daugiausia yra kalcio, magnio ir natrio sulfatų, kurie sukelia natūralaus vandens kietumą.
Kaip gaunama siera?
Sieros rūdos išgaunamos skirtingais metodais. Pagrindinis būdas gauti sieros yra lydyti ją tiesiai lauke.
Atviros duobės kasyba apima ekskavatorių naudojimą uolienų sluoksniams, dengiantiems sieros rūdą, pašalinti. Susmulkinus rūdos sluoksnius sprogimais, jie siunčiami į sieros lydyklą.
Pramonėje siera gaunama kaip šalutinis lydymo krosnių procesų produktas, perdirbant naftą. Dideliais kiekiais jo yra gamtinėse dujose (kaipsieros dioksidas arba vandenilio sulfidas), kurio ištraukimas nusėda ant naudojamos įrangos sienelių. Smulkiai išsklaidyta siera, gauta iš dujų, naudojama chemijos pramonėje kaip žaliava įvairių produktų gamybai.
Šią medžiagą taip pat galima gauti iš natūralaus sieros dioksido. Tam naudojamas Claus metodas. Jį sudaro „sieros duobės“, kuriose siera yra degazuojama. Rezultatas – modifikuota siera, plačiai naudojama asf alto pramonėje.
Pagrindinės alotropinės sieros modifikacijos
Siera turi alotropiją. Yra žinoma daug alotropinių modifikacijų. Garsiausios yra rombinė (kristalinė), monoklininė (akulinė) ir plastinė siera. Pirmosios dvi modifikacijos yra stabilios, trečioji sukietėjus virsta rombiniu.
Sierą apibūdinančios fizinės savybės
Ortorombinių (α-S) ir monoklininių (β-S) modifikacijų molekulėse yra po 8 sieros atomus, kurie uždarame cikle yra sujungti pavieniais kovalentiniais ryšiais.
Įprastomis sąlygomis siera yra rombo formos. Tai geltona kieta kristalinė medžiaga, kurios tankis 2,07 g/cm3. Lydoma 113°C temperatūroje. Monoklininės sieros tankis yra 1,96 g/cm3, lydymosi temperatūra yra 119,3 °C.
Kai ištirpsta, siera plečiasi ir tampa geltonu skysčiu, kuris 160 °C temperatūroje paruduoja irpasiekusi apie 190 °C virsta klampia tamsiai ruda mase. Esant aukštesnei nei šios vertės temperatūrai, sieros klampumas mažėja. Maždaug 300 °C temperatūroje jis vėl pereina į skystą skystą būseną. Taip yra dėl to, kad kaitinant siera polimerizuojasi, didinant grandinės ilgį didėjant temperatūrai. O kai temperatūra pasiekia daugiau nei 190 °C, stebimas polimerų vienetų sunaikinimas.
Kai sieros lydalas natūraliai aušinamas cilindriniuose tigliuose, susidaro vadinamoji vienkartinė siera – didelių dydžių rombiniai kristalai, turintys iškreiptą formą oktaedrų pavidalu su iš dalies „nupjautais“paviršiais ar kampais.
Jei išlydyta medžiaga yra greitai atšaldoma (pavyzdžiui, naudojant š altą vandenį), galima gauti plastikinę sierą, kuri yra elastinga rusvos arba tamsiai raudonos spalvos masė, kurios tankis yra 2,046 g. /cm 3. Ši modifikacija, priešingai nei rombinė ir monoklinikinė, yra nestabili. Palaipsniui (per kelias valandas) ji keičia spalvą į geltoną, tampa trapi ir virsta rombo pavidalu.
Kai sieros garai (labai įkaitinti) užšaldomi skystu azotu, susidaro purpurinė jo modifikacija, kuri yra stabili žemesnėje nei minus 80 °C temperatūroje.
Siera praktiškai netirpsta vandens aplinkoje. Tačiau jam būdingas geras tirpumas organiniuose tirpikliuose. Prastas elektros ir šilumos laidininkas.
Sieros virimo temperatūra yra 444,6 °C. Virimo procesą lydi oranžinės geltonos spalvos garų, daugiausia sudarytų iš S8 molekulių, kurios vėliau kaitinamos disocijuojasi, todėl susidaro pusiausvyros formos S 6, S4 ir S2. Be to, kaitinant didelės molekulės suyra, o esant aukštesnei nei 900 laipsnių temperatūrai, poras sudaro praktiškai tik S2 molekulės, disocijuojančios į atomus 1500 °C temperatūroje.
Kokios sieros cheminės savybės?
Siera yra tipiškas nemetalas. chemiškai aktyvus. Oksidacinės-redukuojančios sieros savybės pasireiškia įvairių elementų atžvilgiu. Kaitinamas, jis lengvai derinamas su beveik visais elementais, o tai paaiškina jo privalomą buvimą metalo rūdose. Išimtys yra Pt, Au, I2, N2 ir inertinės dujos. Oksidacijos būsenos, kad sieros kiekis junginiuose yra -2, +4, +6.
Dėl sieros ir deguonies savybių ji dega ore. Dėl šios sąveikos susidaro sieros (SO2) ir sieros (SO3) anhidridai, kurie naudojami sieros ir sieros junginiams gaminti. rūgštys.
Kambario temperatūroje sieros redukcinės savybės pasireiškia tik fluoro atžvilgiu, vykstant reakcijai, su kuria susidaro sieros heksafluoridas:
S + 3F2=SF6.
Kaitinamas (lydalo pavidalu) sąveikauja su chloru, fosforu, siliciu, anglimi. Dėl reakcijų su vandeniliu, be vandenilio sulfido, susidaro sulfanai, sujungti su bendruformulė H2SX.
Sieros oksidacinės savybės pastebimos sąveikaujant su metalais. Kai kuriais atvejais galima pastebėti gana audringas reakcijas. Dėl sąveikos su metalais susidaro sulfidai (sieros junginiai) ir polisulfidai (polisieriniai metalai).
Ilgai kaitinant, jis reaguoja su koncentruotomis oksiduojančiomis rūgštimis, tuo pačiu oksiduodamasis.
Toliau apsvarstykite pagrindines sieros junginių savybes.
Sieros dioksidas
Sieros oksidas (IV), dar vadinamas sieros dioksidu ir sieros anhidridu, yra dujos (bespalvės), turinčios aštrų, dusinantį kvapą. Esant slėgiui kambario temperatūroje jis linkęs skystėti. SO2 yra rūgšties oksidas. Jam būdingas geras tirpumas vandenyje. Tokiu atveju susidaro silpna, nestabili sieros rūgštis, kuri egzistuoja tik vandeniniame tirpale. Dėl sieros dioksido sąveikos su šarmais susidaro sulfitai.
Jis pasižymi gana dideliu cheminiu aktyvumu. Ryškiausios yra sieros oksido (IV) redukuojančios cheminės savybės. Tokias reakcijas lydi sieros oksidacijos laipsnio padidėjimas.
Oksidacinės cheminės sieros oksido savybės atsiranda esant stiprioms redukuojančioms medžiagoms (pvz., anglies monoksidui).
Sieros trioksidas
Sieros trioksidas (sieros anhidridas) – didžiausias sieros oksidas (VI). Normaliomis sąlygomis tai yra bespalvis, lakus skystis, turintis kvapą. Turi galimybę užš alti esant aukštai temperatūraižemiau 16,9 laipsnių. Tokiu atveju susidaro įvairių kristalinių kieto sieros trioksido modifikacijų mišinys. Dėl didelių higroskopinių sieros oksido savybių jis „rūko“drėgname ore. Dėl to susidaro sieros rūgšties lašeliai.
Vandenilio sulfidas
Vandenilio sulfidas yra dvejetainis cheminis vandenilio ir sieros junginys. H2S yra nuodingos bespalvės dujos, kurioms būdingas saldus skonis ir supuvusių kiaušinių kvapas. Jis tirpsta minus 86 °С temperatūroje, verda minus 60 °С temperatūroje. Termiškai nestabilus. Aukštesnėje nei 400 °C temperatūroje vandenilio sulfidas skyla į S ir H2. Jis pasižymi geru tirpumu etanolyje. Jis blogai tirpsta vandenyje. Dėl ištirpimo vandenyje susidaro silpna vandenilio sieros rūgštis. Vandenilio sulfidas yra stiprus reduktorius.
Degi. Kai jis dega ore, galima pastebėti mėlyną liepsną. Esant didelėms koncentracijoms, jis gali reaguoti su daugeliu metalų.
Sieros rūgštis
Sieros rūgštis (H2SO4) gali būti skirtingos koncentracijos ir grynumo. Bevandenis, tai bespalvis, bekvapis, aliejinis skystis.
Temperatūra, kurioje medžiaga lydosi, yra 10 °C. Virimo temperatūra yra 296 °C. Jis gerai tirpsta vandenyje. Ištirpinus sieros rūgštį, susidaro hidratai, išsiskiria didelis šilumos kiekis. Visų vandeninių tirpalų virimo temperatūra esantslėgis 760 mm Hg. Art. viršija 100 °C. Virimo temperatūra pakyla didėjant rūgšties koncentracijai.
Rūgštinės medžiagos savybės pasireiškia sąveikaujant su baziniais oksidais ir bazėmis. H2SO4 yra dvibazinė rūgštis, dėl kurios ji gali sudaryti ir sulfatus (vidutinės druskos), ir hidrosulfatus (rūgščių druskas). kurie tirpsta vandenyje.
Sieros rūgšties savybės aiškiausiai pasireiškia redokso reakcijose. Taip yra dėl to, kad H2SO4 siera turi aukščiausią oksidacijos laipsnį (+6). Sieros rūgšties oksidacinių savybių pasireiškimo pavyzdys yra reakcija su variu:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Siera: naudingos savybės
Siera yra gyviems organizmams būtinas mikroelementas. Tai yra neatskiriama aminorūgščių (metionino ir cisteino), fermentų ir vitaminų dalis. Šis elementas dalyvauja formuojant tretinę b altymo struktūrą. Chemiškai surištos sieros kiekis b altymuose svyruoja nuo 0,8 iki 2,4 masės %. Elemento kiekis žmogaus organizme yra apie 2 gramus 1 kg svorio (ty maždaug 0,2 % yra sieros).
Naudingos mikroelemento savybės vargu ar gali būti pervertintos. Saugant kraujo protoplazmą, siera yra aktyvi organizmo pagalbininkė kovojant su kenksmingomis bakterijomis. Kraujo krešėjimas priklauso nuo jo kiekio, tai yra, elementas padedaišlaikyti pakankamą lygį. Siera taip pat atlieka svarbų vaidmenį palaikant normalias organizmo gaminamos tulžies koncentracijos vertes.
Dažnai vadinamas „grožio mineralu“, nes jis būtinas norint išlaikyti sveiką odą, nagus ir plaukus. Siera turi savybę apsaugoti organizmą nuo įvairaus neigiamo aplinkos poveikio. Tai padeda sulėtinti senėjimo procesą. Siera valo organizmą nuo toksinų ir apsaugo nuo radiacijos, o tai šiuo metu ypač svarbu, atsižvelgiant į esamą aplinkos situaciją.
Nepakankamas mikroelementų kiekis organizme gali lemti prastą toksinų pasišalinimą, susilpninti imunitetą ir gyvybingumą.
Siera yra bakterijų fotosintezės dalyvis. Tai yra bakteriochlorofilo komponentas, o vandenilio sulfidas yra vandenilio š altinis.
Siera: savybės ir pramoninis pritaikymas
Plačiausiai naudojama siera yra sieros rūgščiai gaminti. Be to, šios medžiagos savybės leidžia ją naudoti gumos vulkanizavimui, kaip fungicidą žemės ūkyje ir net kaip vaistą (koloidinę sierą). Be to, siera naudojama degtukų ir pirotechnikos kompozicijų gamyboje, ji yra sieros-bitumo mišinių, skirtų sieros asf alto gamybai, dalis.
