Способность образовывать соединения с четырьмя и даже шестью связями объясняется наличием во внешнем электронном слое атома серы вакантных 3d-орбиталей.
Также существуют ещё две аллотропные модификации серы: моноклинная и пластическая. Моноклинная представляет собой тёмно-жёлтые иглы, а пластическая-коричневую резиноподобную (аморфную) массу, которая образуется, если расплавленную серу вылить в холодную воду. Структура пластической серы представляет собой длинные полимерные цепи, длина которых зависит от условий получения вещества.
атомный номер
16
атомная масса
32,066
степени окисления
(-2), (-1), (0), (+2), (+4), (+6)
температура плавления (К)
306,0 (альфа)
температура кипения (К)
717,824
цвет простого вещества
жёлтый (альфа)
плотность
2070 (альфа)
основные изотопы
32S (95,02%), 33S (0,75%),
34S (4,21%), 36S (0,02%)Элемент #16: Сера
Исторические сведения
Сера - твёрдое кристаллическое вещество жёлтого цвета. Она является одним из немногих веществ, которыми уже несколько тысяч лет назад оперировали первые "химики". Сера начала служить человечеству задолго до того, как заняла в таблице Менделеева клетку под №16.Элемент этот был известен ещё древним египтянам. В теоретических представлениях алхимиков сера играла большую роль, так как считалась наиболее совершенным выразителем одного из "основных начал" природы - горючести. Месторождения этого жёлтого горючего вещества разрабатывались греками и римлянами, особенно в Сицилии, которая вплоть до конца прошлого века славилась в основном серой.
Добыча серы значительно увеличилась после того, как был изобретён чёрный порох. Ведь сера (вместе с углём и селитрой) – непременный его компонент. В наше время сера - один из важнейших видов сырья для многих химических производств. Ежегодное мировое потребление серы составляет около 20 млн. тонн. Её промышленными потребителями являются самые различные производства: сернокислотное, бумажное, резиновое, спичечное и др. Сера широко используется также для борьбы с вредителями сельского хозяйства, в пиротехнике, и отчасти в медицине. По содержанию в земной коре(0,03%) сера относится к весьма распространённым элементам. Однако большие скопления самородной серы встречаются не так уж часто. Чаще она присутствует некоторых рудах. Руда самородной серы - это порода с вкраплениями чистой серы. Когда образовались эти вкрапления - одновременно с сопутствующими породами или позже? От ответа на этот вопрос зависит направление поисковых и разведочных работ. Но, несмотря на тысячелетия общения с серой, человечество до сих пор не имеет однозначного ответа. Серные руды добывают разными способами - в зависимости от условий залегания. Но в любом случае приходится уделять много внимания технике безопасности. Залежам серы почти всегда сопутствуют скопления ядовитых газов-соединений серы. К тому же нельзя забывать о возможности её самовозгорания.
Электронное строение и степени окисления
Сера имеет электронную конфигурацию 1s22s22p63s23p4. Подобно кислороду, сера принимает два электрона и проявляет в соединениях с менее электроотрицательными элементами степень окисления -2 (H2S). В то же время, в соединениях с более электроотрицательными элементами - фтором и кислородом - сера проявляет степени окисления +4 и +6 (SO2, SF4, SO3, SF6).
Аллотропные модификации и физические свойства
Сера образует несколько аллотропных модификаций. Наиболее распространенной является ромбическая сера, состоящая из коронообразных восьмиатомных молекул и образующая ромбоэдральные кристаллы. Она представляет собой твёрдое вещество жёлтого цвета, нерастворимое в воде, в воде не смачиваемое (плавает на поверхности), что используется при её добыче. Ромбическая сера плохо проводит тепло и электричество. Нерастворима в воде, но растворяется в органических растворителях. Лучшим её растворителем является сероуглерод(CS2).
Свойства первых двух модификаций приведены в таблице:
| модификация | плотность (кг/м3) | tплавл 0С |
| ромбическая | 2070 | 112,8 |
| моноклинная | 1960 | 119 |
Химические свойства
Химическая активность серы при нормальных условиях не велика, но при нагревании сера достаточно активно проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства.Металлы, (активные восстановители) сера окисляет при нагревании, образуя сульфиды. При этом такие металлы, как хром и железо, сера окисляет до низшей степени окисления:
Zn + S = ZnS
2Cr + 3S = Cr2S3
2Na + S = Na2S
С водородом сера взаимодействует только при нагревании с образованием сероводорода, но увеличение температуры выше 350 гр. С приводит к протеканию обратной реакции - распаду сероводорода:
H2 + S = H2S
2P + 3S = P2S3
2SO2 + O2 = 2SO3
Со сложными веществами, содержащими сильные окислители, сера взаимодействует как восстановитель:
S + 6HNO3 (конц.) = H2SO4 + HNO2 + 2H2O
При кипячении с раствором щелочи, сера проявляет двойственные окислительно-восстановительные свойства (диспропорционирует):
|
2 | S + 2e = S-2 | окислитель 1 | S - 4e = S+4 | восстановитель |
Периодическая система (с) Chemworld.narod.ru - publishing (с) Федоров Максим - контент, 2004