Сера интересные факты химия. Сера

Проверьте эти удивительные факты о серу и узнайте больше об элементе, который несет ответственность за многие вонючие запахи, с которыми мы сталкиваемся!

Сера в своей элементной форме встречается в областях вулканических и горячих источников и обычно имеет желтый цвет. Читайте дальше для более интересных фактов и свойств серы.

Сера представляют собой химический элемент с символом S и атомным номером 16.

В Соединенном Королевстве и большинстве стран Содружества этот элемент традиционно употреблялся как «сера». Термин сера теперь является стандартным названием, используемым в большинстве контекстов.

Так как сера настолько распространена в своей природной форме, этот элемент известен с древних времен. В Библии говорится о серу как о серной породе, означающей «ожоговый камень» или «камень, который горит». Также было зарегистрировано использование серы в древней Индии, Греции, Китае и Египте.

Элементарная сера имеет ярко-желтый цвет при комнатной температуре и представляет собой неметаллическое чешуйчатое кристаллическое твердое вещество. При сжигании сера плавится в кроваво-красную жидкость и горит ярким синим.

В 1777 году французский химик Антуан Лавуазье сумел убедить научное сообщество в том, что сера не является составной частью, а на самом деле является основным элементом.

Точка плавления серы составляет 247,3 ° F (119,6 ° C), а температура кипения составляет 832,3 ° F (444,6 ° C).

Сера нетоксична в чистом виде и в сульфатной форме. Но его соединения, такие как сероуглерод, сероводород и диоксид серы, все токсичны.

Минеральные коллекторы, такие как кристаллы элементарной серы, отличаются своими ярко выраженными многогранными (многогранными) формами.

Соединения серы могут встречаться в природе в виде сульфидных минералов, таких как пирит, киноварь, галенит, сфалерит и стибнит. Или как сульфатные минералы, такие как гипс, алунит и барит.

Чистая элементарная сера находится вблизи горячих источников / бассейнов и вулканических районов, особенно в странах, расположенных вокруг Тихоокеанского кольца огня, таких как Индонезия, Чили и Япония, где эти месторождения часто добываются.

Резкий запах, именуемый «серой», который очень характерен для вулканических областей, происходит в основном из сложного сероводорода. Фактически сероводород и другие серные формы, вырабатываемые живыми организмами, ответственны за ужасный запах от скунсов, яиц с ксеноном и горящих волос или перьев.

Сера является существенным элементом всех живых форм. Это один из 8 самых распространенных элементов в организме человека. Например, у человека весом 70 кг в нем содержится около 140 граммов серы.

Сера используется на коммерческой основе в удобрениях, при производстве серной кислоты (одного из важнейших промышленных химикатов), в спичках и традиционно в черном порохе. «Пылевая сера» (порошкообразная элементарная сера) используется в пестицидах, инсектицидах и фунгицидах и распыляется на фрукты и овощи.

Многие метеориты содержат сульфидные соединения, а вулканическая луна Ио Юпитера имеет красочные области, образованные расплавленной, твердой и газообразной серой.

Сжигание ископаемого топлива, такого как уголь и нефть, приводит к образованию двуокиси серы, которая в значительной степени ответственна за случаи «кислотных дождей», которые, как известно, происходят вблизи промышленных зон.

Сера является естественным минералом, который встречается в основном вблизи горячих источников и вулканических кратеров. Она имеет ярко выраженный запах "тухлого яйца", вызванный запапхом сернистого газа, который контактирует с кислородом. В качестве дополнения, сера выпускается в двух формах: диметилсульфоксид (DMSO) и метилсульфонилметан (МСМ). Около 15% диметилсульфоксида распадается в организме до состояния метилсульфонилметана. Обе формы серы хороши для лечения любых видов боли.

Сера встречается в природе в некоторых растениях, таких как хвощ, плоды и овощи, некоторые зерна и молока. Сера играет важную роль в здоровье суставов и помогает здоровью соединительной ткани - хрящей, сухожилий и связок. Она также может замедлить нервные импульсы, которые передают сигналы боли, уменьшая боль.

Промышленная сера

Сера является побочным продуктом химического производства бумаги и используется в качестве промышленного растворителя, а также для целей медицины. Сера также используется в кремах и принимается внутрь при болях. В отличие от первой формы серы - МСМ, вторая ее форма – ДМСО - всасывается через кожу.

Никогда не используйте промышленную форму серы в качестве дополнения к медпрепаратам, поскольку она может содержать опасные примеси. Вам следует поговорить с врачом, прежде чем принимать серу либо внутренне либо наружно.

Грязевые ванны с серой

Грязевые ванны, содержащие серу- этот способ часто называют бальнеотерапией - могут помочь в лечении кожных заболеваний и артрита. Бальнеотерапия является одной из старейших форм лечения боли для людей с артритом. Термин "бальнеотерапия" происходит от латинского слова и означает замачивание в термальной или минеральной воде. Некоторые люди утверждают, что эти ванны полезны при аллергии и заболеваниях дыхательных путей, но нет никаких научных доказательств этого.

Люди также применяют серную продукцию для кожи с целью лечения акне и других заболеваний кожи.

Многие - но не все - исследования показывают, что может быть связь между серными газами, которые запускаются в окружающую среду, и ухудшения аллергии и заболеваний дыхательных путей, в частности, астмы.

Кожные заболевания

Серные аппликации и другие виды серных компрессов наносят на кожу, чтобы помочь в лечении псориаза, экземы, перхоти, фолликулита (инфицированные волосяные фолликулы), бородавок, и разноцветного лишая – это хроническое заболевание кожи, которое характеризуется участками, отличающимися по цвету от обычного тона кожи.

Артрит

Бальнеотерапия - хорошо спланированные исследования, большинство из которых проводятся в Израиле, показывают, что бальнеотерапия может помочь в лечении различных видов артрита, включая остеоартроз (ОА), ревматоидный артрит (РА) и псориатический артрит. Люди, которые принимали серные ванны и использовали другие методы лечения, меньше испытывали утреннюю скованность, отличались лучшей способностью ходить, у них уменьшались процессы воспаления, отеки и боль в суставах, особенно в шее и спине.

Грязелечение и соли Мертвого моря, растворенные в обычной ванне, также улучшали симптомы артрита, но не так эффективно, как отдых на Мертвом море.

Аллергический ринит (сенная лихорадка)

Исследования показали, что 2600 мг серы в день в течение 30 дней способно уменьшить симптомы сезонной аллергии. Но необходимо все больше и больше исследований, чтобы точно убедиться, есть ли от серы реальный эффект.

Опоясывающий лишай

Одна из форм серы - диметилсульфоксид - была предложена в качестве лечения, чтобы уменьшить боль и воспаление при опоясывающем лишае (опоясывающий герпес). Некоторые данные свидетельствуют о том, что сера действительно может уменьшить количество повреждений и воспаления, но для точного понимания этого факта требуются дополнительные исследования.

Интерстициальный цистит

Медики также полагают, что диметилсульфоксид хорош для лечения интерстициального цистита, хронического воспаления мочевого пузыря, что приводит к частым ночным мочеиспусканиям, а также боли. Когда сера в виде диметилсульфоксида используется для лечения интерстициального цистита, врач вводит его жидкий раствор непосредственно в мочевой пузырь.

Общая анестезия может быть необходима, поскольку процедура может быть болезненной и может вызвать спазмы мочевого пузыря.

Амилоидоз

Несколько исследований могут заставить нас предположить, что сера, которая применяется в кремах или орально, может помочь в лечении амилоидоза, состояния, при котором белок накапливается в органах и повреждает их. Однако, поскольку такое бывает редко, нет никаких научных исследований о влиянии серы на амилоидоз. Применяйте серу в кремах только под наблюдением врача.

Сера находится в богатых белком продуктах, таких как яйца, мясо, птицу, рыба и бобовые. Другие хорошие источники серы включают чеснок, лук, брюссельскую капусту, спаржу, капусту и зародыши пшеницы.

Ниже приведена информация о содержании серы в некоторых продуктах:

Продукт Содержание, мг/100 г
Свинина 220
Говядина 230
Рыба - ставрида 210
Рыба - окунь морской 210
Рыба - треска 202
Рыба - кета 205
Куры-бройлеры 180
Суповые куры 184
Яйца кур 177
Молочные продукты 28
Мороженое 37
Сыр голландский 25

Сера для детей

Нет данных о воздействии серы на детский организм

Сера для взрослых

Артрит. Исследования показали, что дозы серы, принимаемые внутрь при этом заболевании, составляют по 500 - 3000 мг МСМ в день, или дозы крема или геля с 25% ДМСО местно, которые применяются 1 - 3 раза в день

Сенная лихорадка. В одном из исследований использовалось 2600 мг в день при этом заболевании.

Амилоидоз. Оральные дозы серы при этом заболевании - 7 - 15 г ДМСО в день, или актуальные дозы - 50 - 100% ДМСО, которая применяется 2 раза в неделю.

Меры предосторожности во время приема серы

Из-за возможных побочных эффектов и взаимодействий с препаратами, вы должны принимать препараты с серой только под наблюдением знающего врача.

Исследователи полагают, что одна из форм серы - МСМ - является безопасной. Тем не менее, вам следует поговорить с врачом перед приемом больших доз этого или любого другого препарата.

Не принимайте форму серы - ДМСО - внутренне без контроля врача. Побочные эффекты от принятия ДМСО внутренне включают головную боль, головокружение, сонливость, тошноту и рвоту, диарею или запор. Используемая местно, ДМСО может вызвать раздражение кожи.

Если у вас диабет, астма или заболевание печени, почек или сердца, не используйте серу в виде ДМСО. Никогда не принимайте серу в форме ДМСО промышленного класса.

ДМСО – форму серы - не следует использовать беременным и кормящим женщинам.

Сера составляет почти 3% от массы Земли. Если вы думаете, что это не так много, в следующий раз, когда вы посмотрите на небо и увидите Луну, подумайте об этом: земля содержит достаточно серы, чтобы вместить в себя не одну Луну, а две!

Чистая сера не имеет запаха, но многие из ее соединений очень мерзко пахнут! Например, соединения серы дают возможность скунсам продемонстрировать их ужасный запах. Тухлые яйца (и большинство источающих дурной запах бомб) пахнут так благодаря запаху сероводорода, H 2 S.

Гораздо больше серы в ядре Земли, чем в ее коре - примерно в 100 раз больше.

Пенициллин является естественным антибиотиком на основе серы.

С тех пор представления о сере как элементе изменились не очень сильно, но значительно углубились и дополнились.

Сейчас известно, что элемент № 16 состоит из смеси четырех устойчивых изотопов с массовыми числами 32, 33, 34 и 36. Это типичный неметалл.

Лимонно-желтые кристаллы чистой серы полупрозрачны. Форма кристаллов не всегда одинакова. Чаще всего встречается ромбическая (наиболее устойчивая модификация). В эту модификацию при комнатной (или близкой к комнатной) температуре превращаются все прочие модификации. Известно, например, что при кристаллизации из расплава (температура плавления серы 119,5° С) сначала получаются игольчатые кристаллы (моноклинная форма). Но эта модификация неустойчива, и при температуре 95,6° С она переходит в ромбическую. Подобный процесс происходит и с другими модификациями серы.

Напомним известный опыт - получение пластической серы.

Если расплавленную серу вылить в холодную воду, образуется эластичная, во многом похожая на резину масса. Ее можно получить и в виде нитей. Но проходит несколько дней, и масса перекристаллизуется, становится жесткой и ломкой.

Молекулы кристаллов серы всегда состоят из восьми атомов (S8), а различие в свойствах модификаций серы объясняется полиморфизмом - неодинаковым строением кристаллов. Атомы в молекуле серы построены в замкнутый цикл, образующий своеобразный венец. При плавлении связи в цикле рвутся, и циклические молекулы превращаются в линейные.

Необычному поведению серы при плавлении даются различные толкования. Одно из них - такое. При температуре от 155 до 187°, по-видимому, происходит значительный рост молекулярного веса, это подтверждается многократным увеличением вязкости. При 187° С вязкость расплава достигает чуть ли не тысячи пуаз, получается почти твердое вещество. Дальнейшей рост температуры приводит к уменьшению вязкости (молекулярный вес падает) При 300° С вновь переходит в текучее состояние, а при 444,6° С закипает.

У паров серы с повышением температуры число атомов в молекуле постепенно уменьшается: S8-^S6-^S4 -S2 При 1700° С пары серы одноатомны.

Коротко о соединениях серы

По распространенности элемент № 16 занимает 15-е место. Содержание серы в земной коре составляет 0,05%

по весу. Это немало.

К тому же сера химически активна и вступает в реакции с большинством элементов. Поэтому в природе сера встречается не только в свободном состоянии, но и в виде разнообразных неорганических соединений. Особенно распространены сульфаты (главным образом щелочных и щелочноземельных металлов) и (железа, меди, цинка, свинца). Сера есть и в ископаемых углях, сланцах, нефти, природных газах, в организмах животных и растений.

При взаимодействии серы с металлами, как правило, выделяется довольно много тепла. В реакциях с кислородом сера дает несколько окислов, из них самые важные S02 и S03- ангидриды сернистой H2S03 и серной H2S04 кислот. Соединение серы с водородом - H2S — очень ядовитый зловонный газ, всегда присутствующий в местах гниения органических остатков. Земная кора в местах, расположенных близ месторождений серы, часто содержит довольно значительные количества сероводорода. В водном растворе этот газ обладает кислотными свойствами. Хранить его растворы на воздухе нельзя, он окисляется с выделением серы:

2H2S + 02 → 2H20 + 2S

Для чего нужна сера

Среди вещей, окружающих нас, мало таких, для изготовления которых не нужны были бы сера и ее соединения. Бумага и резина, эбонит и спички, ткани и лекарства, косметика и пластмассы, взрывчатка и краска, удобрения и ядохимикаты - вот далеко не полный перечень вещей и веществ, для производства которых нужен элемент № 16. Для того чтобы изготовить, например, автомобиль, нужно израсходовать около 14 кг серы. Можно без преувеличения сказать, что промышленный потенциал страны довольно точно определяется потреблением серы.

Значительную часть мировой добычи серы поглощает бумажная промышленность (соединения серы помогают

ныделмть целлюлозу). Для того чтобы произвести 1 т целлюлозы, нужно затратить более 100 кг серы. Много элементной серы потребляет и резиновая промышленность - для вулканизации каучуков.

В сельском хозяйстве сера применяется как в элементном виде, так i в различных соединениях. Она входит в состав минеральных удобрений и препаратов для борьбы с вредителями. Наряду с фосфором, калием и другими элементами сера необходима растениям. Впрочем, большая часть вносимой в почву серы не усваивается ими, но помогает усваивать . Серу вводят в почву вместе с фосфоритной мукой. Имеющиеся в почве бактерии окисляют ее, образующиеся серная и сернистая кислоты реагируют с фосфоритами, и в результате получаются фосфорные соединения, хорошо усваиваемые растениями.

Однако основной потребитель серы - химическая промышленность. Примерно половина добываемой в мире серы идет на производство серной кислоты. Чтобы получить 1 т H2SO4, нужно сжечь около 300 кг серы. А роль серной кислоты в химической промышленности сравнима с ролью хлеба в нашем питании.

Значительное количество серы (и серной кислоты) расходуется при производстве взрывчатых веществ и спичек. Чистая, освобожденная от примесей сера нужна для производства красителей и светящихся составов.

Соединения серы находят применение в нефтехимической промышленности. В частности, они необходимы при производстве антидетонаторов, смазочных веществ для аппаратуры сверхвысоких давлений; в охлаждающих маслах, ускоряющих обработку металла, содержится иногда до 18% серы.

Перечисление примеров, подтверждающих первостепенную важность элемента № 16, можно было бы продолжить, но «нельзя объять необъятное». Поэтому вскользь упомянем, что сера необходима и таким отраслям промышленности, как горнодобывающая, пищевая, текстильная.

СЕРНИСТЫЙ ГАЗ И СОЛОМЕННАЯ ШЛЯПКА. Соединяясь с водой, сернистый газ образует слабую сернистую кислоту H2SO3, суще-ствующую только в растворах. В присутствии влаги сернистый газ обесцвечивает многие красители. Это свойство используется для отбелки шерсти, шелка, соломы. Но такие соединения, как правило, не обладают большой стойкостью, и белые соломенные шляпки со временем приобретают первоначальную грязно-желтую окраску.

НЕ АСБЕСТ, ХОТЯ И ПОХОЖ. Сернистый ангидрид S03 в обычных условиях представляет собой бесцветную очень летучую жидкость, кипящую при 44,8е С. Твердеет он при -16,8° С и становится очень похожим на обыкновенный лед. Но есть и другая - полимерная модификация твердого серного ангидрида (формулу его в этом случае следовало бы писать (SOa)n). Внешне она очень похожа на асбест, ее волокнистую структуру подтверждают рентгенограммы. Строго определенной точки плавления эта модификация не имеет, что свидетельствует о ее неоднородности.

И АЛЕБАСТР. CaS04-2H20 - один из самых распространенных минералов. Но распространенные в медицинской практике «гипсовые шипы» делаются не из природного гипса, а из алебастра. Алебастр отличается от гипса только количеством

Бумага, на которой напечатана эта книга, сделана с помощью гидросульфита кальция Ca(HSO3)2

Широко используются также железный купорос FeS04-7H20, хромовые квасцы K2SO4 Cr2(S04)э-2Н?0 и многие другие соли серной, сернистой и тиосерной кислот.

Если в лаборатории разлили (возникла опасность отравления ртутными парами!), ее первым делом собирают, а те места, из которых серебристые капли не извлекаются, засыпают порошкообразной серой. и сера вступают в реакцию

даже в твердом состоянии - при простом соприкосновении. Образуется кирпично-красная - сульфид ртути - химически крайне инертное и безвредное вещество.

СЕРОБАКТЕРИИ. В природе постепенно происходит круговорот серы, подобный круговороту азота или углерода. Растения потребляют серу - ведь ее атомы входят в состав белка. Растения берут серу из растворимых сульфатов, а гнилостные бактерии превращают серу белков в (отсюда - отвратительный запах гниения).

Но есть так называемые серобактерии, которым вообще не нужна органическая пища. Они питаются сероводородом, и в их организмах в результате реакции между H2S, С02 и 02 образуются и элементная сера. Серобактерии нередко оказываются переполнены крупинками серы - почти всю их массу составляет сера с очень небольшой «добавкой» органических веществ.

СЕРА - ФАРМАЦЕВТАМ. Все сульфамидные препараты - сульфидин, сульфазол, норсульфазол, сульгин, сульфадимезин, стрептоцид и другие подавляют активность многочисленных микробов. И все эти лекарства - органические соединения серы. Вот структурные формулы некоторых из них: После появления антибиотиков роль сульфамидных препаратов несколько уменьшилась. Впрочем, и многие антибиотики можно рассматривать как органические производные серы. В частности, она обязательно входит в состав пенициллина.

Мелкодисперсная элементная сера - основа мазей, применяемых при лечении грибковых заболеваний кожи.


Сера... Самый что ни на есть адский минерал! В преисподней, как известно, в половине котлов кипит смола, а в половине – расплавленная сера. И дело тут не только в том, что температура кипения серы втрое выше температуры кипения смолы. Разогретая сера легко окисляется, давая на редкость едкий дым – недаром в погребах, нуждающихся в дезинфекции, сжигают серные шашки. Дым горящей серы - дополнительная, так сказать, воспитательная мера для грешников...

Есть все основания полагать, что в мифический подземный мир люди поместили серу задолго до изобретения сколько-нибудь структурированной религии. Минерал этот в самородном виде обнаружен человеком невероятно давно, и в течение многих веков пытливые умы стремились найти – и находили! – применение сере.

Судя по всему, самородная сера входила в состав так называемого «греческого огня» - самовоспламеняющегося смолоподобного состава, с успехом использовавшегося в военном деле. Изобретая порох, китайцы не могли обойтись без серы. Врачеватели прошлого – как, впрочем, и медицина современности – широко использовали разнообразные соединения серы.

Смерть Плиния Старшего, знаменитого историка, современника Христа, случилась от серы... В 79-м году Плинию довелось стать свидетелем извержения Везувия. В процессе эвакуации местных жителей Плиний надышался вулканическим газом, полным сероводорода и сернистого газа, и, не в силах выдерживать развившийся астматический приступ, приказал рабу убить себя.

Сера в природе

В чистом виде природная сера встречается нечасто – хотя в земной коре её содержится не менее полупроцента (1,4∙1017 тонн). Это много! В большинстве случаев геологам приходится иметь дело с рудами, изобилующими прослойками серы.


В современной науке существует несколько гипотез образования месторождений серы – причем взаимоисключающих. Высокая химическая активность элемента предполагает многократное его связывание и выделение в процессах формирования верхних слоев земной коры – но как идут реакции, точно неизвестно.


Интересными представляются теории биогенного происхождения серных отложений: на планете, оказывается, есть несколько разновидностей бактерий, использующих соединения серы в пищу. По другим представлениям, сера – продукт вымывания сульфатов из глубинных углеводородов.

Учеными исследуются самые разные версии замещения элементов в породах земной коры, приводящие к выделению и накоплению серы. Однако окончательного понимания законов появления самородной и рудной серы пока нет.

Физические и химические свойства серы

Детальные исследования свойств серы состоялись лишь в XVIII веке. Провел их знаменитый французский естествоиспытатель Антуан Лавуазье. Он выяснил, что сера охотно кристаллизуется из расплава, причем поначалу кристаллы принимают игольчатый вид – но эта форма неустойчива, и при снижении температуры происходит перекристаллизация с образованием объемных полупрозрачных сростков золотистого или лимонно-желтого цвета.

Очень необычно поведение серы при нагревании. Расплавленная сера (t ≥ 113°C), будучи вылитой в холодную воду, превращается в резиноподобную пластичную массу. Требуется несколько суток, чтобы в серной массе начались процессы кристаллизации.

Нагревание серы до температур значительно выше точки плавления ведет к повышению вязкости вещества. Начинается «уплотнение» при 155°С, а при 187°С сера делается почти твердой. Лишь при 300°С к сере возвращается текучесть, а при 445°С она закипает (привет грешникам).

Разогретая до газообразного состояния, сера продолжает удивлять своими свойствами. При сравнительно невысоких температурах в молекуле газообразной серы содержится восемь атомов. При достижении почти двукратной температуры кипения в молекуле летучей серы остается два атома. Одноатомным газом сера становится лишь при 1700°С.

Добыча серы

Обычная добыча серы осуществляется карьерным способом – с использованием огромных экскаваторов, большегрузных самосвалов и обогатительных фабрик. Остроумный метод извлечения серы из недр был предложен Германом Фрашем в конце ХIХ века. Американский химик предложил закачивать под землю горячую воду, и через скважины выкачивать расплавленную серу.

Правда, температура плавления серы почти на 13°С выше температуры кипения воды, однако подача раствора под высоким давлением решает проблему. Итогом внедрения процесса стало получение достаточно чистой серы на первом же этапе производства.

В ХХ веке был предложен метод расплавления серы, находящейся под землей, токами высокой частоты с последующим извлечением расплава через скважины. Нагнетание горячего сжатого воздуха в серные пласты помогает подъему разжиженного минерала.

В нашей стране разработан чрезвычайно рациональный способ эксплуатации серных месторождений. Подземная залежь поджигается, на поверхность выкачивается сернистый газ, который затем транспортируется на химические заводы по трубопроводам.

Использование серы

Человечество уверенно конкурирует с преисподней за серу. Для изготовления одной резиновой покрышки для легкового автомобиля требуется почти 3 кг серы. Отбеливание килограмма бумаги происходит при расходовании ста граммов серы. Огромное количество серы мы сжигаем вместе со спичками. Немного меньше серы мы съедаем в виде лекарств...


Серная кислота широко используется в промышленности. Минеральная сера – известный и эффективный активатор фосфорных удобрений. Скоростная металлообработка – и та не обходится без серы! Эмульсии, применяемые для смазки и охлаждения обрабатываемых деталей, порой на одну пятую состоят из серы!

Между прочим, порошковая сера – первое средство для обеззараживания ртутных разливов. При контакте ртути и серы образуется сульфид металла, издавна называемый киноварью и являющийся весьма устойчивым веществом. Из киновари ртуть не испаряется – стало быть, простого опыления серой места разлива ртути достаточно для устранения опасности отравления ртутными парами.

Сера (Sulfur) является элементом периодической системы химических элементов и относится к группе халькогенов. Данный элемент является активным участником образования многих кислот и солей. Водородные и кислотные соединения содержат серу, как правило, в составе различных ионов. Большое количество солей, в состав которых входит сера, практически не растворяются в воде.

Сера в природе является достаточно распространенным элементом. По своему химическому содержанию в земной коре ей присвоен шестнадцатый номер, по нахождению в водоемах - шестой. Она может встречаться как в свободном, так и в связанном состоянии.

К наиболее важным природным минералам элемента относятся: железный колчедан (пирит) - FeS 2 , цинковая обманка (сфалерит) - ZnS, галенит - PbS, киноварь - HgS, антимонит - Sb 2 S 3 . Также шестнадцатый элемент периодической системы встречается в составе нефти, природного угля, природных газов, а также сланцев. Нахождение серы в водной среде представляется сульфат-ионами. Именно ее наличие в пресной воде является причиной постоянной жесткости. Также она является одним из важнейших элементов жизнедеятельности высших организмов, является частью структуры многих белков, а также концентрируется в волосах.

Таблица 1. Свойства серы
Характеристика Значение
Свойства атома
Название, символ, номер Сера / Sulfur (S), 16
Атомная масса (молярная масса) [комм. 1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация 3s2 3p4
Радиус атома 127 пм
Химические свойства
Валентный радиус 102 пм
Радиус иона 30 (+6e) 184 (-2e) пм
Электроотрицательность 2,58 (шкала Полинга)
Электродный потенциал 0
Степень окисления +6, +4, +2, +1, 0, -1, −2
Энергия ионизации (первый электрон) 999,0 (10,35) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 2,070 г/см³
Температура плавления 386 К (112,85 °С)
Температура кипения 717,824 К (444,67 °С)
Уд. теплота плавления 1,23 кДж/моль
Уд. теплота испарения 10,5 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 22,61 Дж/(K·моль)
Молярный объём 15,5 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества

Структура решётки орторомбическая
Параметры решётки a=10,437 b=12,845 c=24,369 Å
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 0,27 Вт/(м·К)
Номер CAS 7704-34-9

Серная руда

Нельзя сказать о том, что свободное состояние серы в природе является частым явлением. Самородная сера встречается довольно редко. Зачастую она является одной из составляющих некоторых руд. Серной рудой называется порода, в состав которой входит самородная сера. Серные вкрапления в породах могут образовываться вместе с сопутствующими породами или позже них. Время их образования влияет на направление поисковых и разведочных работ. Специалисты выделяют несколько теорий образования серы в рудах.

  1. Теория сингенеза. Согласно данной теории сера и вмещающие породы были образованы одновременно. Местом их формирования были мелководные бассейны. Сульфаты, содержащиеся в воде, с помощью особых бактерий были восстановлены до сероводорода. Далее происходило его поднятие вверх до окислительной зоны, в которой сероводород окислялся до элементарной серы. Она опускалась на дно, оседая в иле, который через время превращался в руду.
  2. Теория эпигенеза, которая утверждает, что образование вкраплений серы происходило позже основных пород. В соответствии с данной теорией считается, что происходило проникновение подземных вод в толщи пород, в результате чего воды обогащалась сульфатами. Далее данные воды соприкасались с месторождениями нефти или газа, что приводило к восстановлению ионов сульфатов с помощью углеводородов до сероводорода, который, поднимаясь к поверхности и окисляясь, выделял самородную серу в пустотах и трещинах пород.
  3. Теория метасоматоза. Данная теория является одной из подвидов теории эпигенеза. В настоящее время она все чаще находит подтверждения. Ее суть заключается в превращении гипса (CaSO 4 -H 2 O) и ангидрита (CaSO 4) в серу и кальцит (СаСО 3-). Теорию предложили два ученых Миропольский и Кротов еще в первой половине двадцатого века. Спустя несколько лет было найдено месторождение Мишрак, которое подтверждало образование серы именно таким путем. Однако, до настоящего времени остается неясным сам процесс превращения гипса в серу и кальцит. В связи с этим, теория метасоматоза не является единственно правильной. Кроме этого, сегодня на планете есть озера, имеющие сингенетические отложения серы, однако, в иле не обнаружены гипс или ангидрит. К таким озерам относится Серное озеро, расположенное вблизи Серноводска.

Таким образом, однозначной теории происхождения серных вкраплений в рудах не существует. Образование вещества во многом зависит от условий и явлений, протекающих в земных недрах.

Месторождения серы

Сера добывается в местах локализации серной руды - месторождениях. По некоторым данным, мировые запасы серы составляют порядка 1,4 миллиардов тонн. На сегодняшний день месторождения серы найдены во многих уголках Земли - в Туркмении, в США, Поволжье, вблизи левых берегов Волги, которые пролегают от Самары и т.д. Иногда полоса породы может распространяться на несколько километров.

Большими серными запасами славятся Техас и Луизиана. Отличающиеся своей красотой серные кристаллы также располагаются в Романье и Сицилии (Италия). Родиной моноклинной серы считается остров Вулькано. Также залежами шестнадцатого элемента периодической системы Менделеева славится Россия, в частности Урал.

Серные руды классифицируются в соответствии с количеством содержащейся в них серы. Так, среди них различают богатые руды (от 25% серы) и бедные (около 12% вещества). Серные месторождения, в свою очередь, распределяются по следующим типам:

  1. Стратиформные месторождения (60%). Данный тип месторождений связан с сульфатно-карбонатными толщами. Рудные тела располагаются непосредственно в сульфатных породах. Они могут достигать в размере сотен метров и иметь мощность в несколько десятков метров;
  2. Солянокупольные месторождения (35%). Для данного типа характерны серные залежи серого цвета;
  3. Вулканогенные (5%). К этому типу относятся месторождения, образованные вулканами молодой и современной структуры. Форма рудного элемента, залегающего в них, пластообразная или линзовидная. Такие месторождения могут содержать порядка 40% серы. Они характерны для Тихоокеанского вулканического пояса.

Добыча серы

Сера добывается одним из нескольких возможных способов, выбор которого зависит от условий залегания вещества. Основными являются всего два - открытый и подземный.

Открытый способ добычи серы является наиболее популярным. Весь процессы добычи вещества данным способом начинается со снятия значительного количества породы экскаваторами, после чего происходит дробление самой руды. Полученные рудные глыбы транспортируются на фабрику для дальнейшего обогащения, после чего отравляются на предприятие, где происходит плавка серы и получения вещества из концентратов.

Кроме этого, также иногда применяется метод Фраша, который заключается в выплавке серы еще под землей. Данный способ целесообразно использоваться в местах глубокого залегания вещества. После расплавки под землей, происходит выкачивание вещества наружу. Для этого формируются скважины, являющиеся основным инструментом для выкачки расплавленного вещества. Метод основан на легкости плавления элемента и небольшой его плотности.

Существует также метод разделения на центрифугах. Однако, он отличается своим одним большим недостатком, основанным на том, что сера, полученная с помощью такого метода, имеет много примесей и требует дополнительной очистки. В результате, метод считается достаточно затратным.

Кроме указанных методов добыча серы в отдельных случаях может также производиться:

  • скважинным методом;
  • пароводяным методом;
  • фильтрационным методом;
  • термическим методом;
  • экстракционным методом.

Стоит отметить, что вне зависимости от метода, используемого во время извлечения вещества из земных недр, необходимо особое внимание уделять технике безопасности. Это связано с присутствием вместе с залежами серы сероводорода, который является ядовитым для человека и способен воспламеняться.