Gryna geltona siera

Natūralių elementų klasės mineralas. Siera yra aiškiai apibrėžto enantiomorfinio polimorfizmo pavyzdys. Gamtoje jis sudaro 2 polimorfines modifikacijas: rombinę a-sierą ir monoklininę b-sierą. Esant atmosferos slėgiui ir 95,6°C temperatūrai, a-siera virsta b-siera. Siera gyvybiškai svarbi augalų ir gyvūnų augimui, ji yra gyvų organizmų ir jų skilimo produktų dalis, jos gausu, pavyzdžiui, kiaušiniuose, kopūstuose, krienuose, česnakuose, garstyčiose, svogūnuose, plaukuose, vilnoje ir kt. Jo taip pat yra anglies ir naftos.

Taip pat žiūrėkite:

STRUKTŪRA

Gimtoji siera paprastai žymima a-siera, kuri kristalizuojasi rombinėje singonijoje, rombo-dipiramidinėje simetrijoje. Kristalinė siera turi dvi modifikacijas; vienas iš jų, rombinis, gaunamas iš sieros tirpalo anglies disulfide (CS 2), išgarinant tirpiklį kambario temperatūroje. Tokiu atveju susidaro deimanto formos permatomi šviesiai geltonos spalvos kristalai, lengvai tirpstantys CS 2 . Ši modifikacija yra stabili iki 96°C, aukštesnėje temperatūroje monoklininė forma yra stabili. Natūralaus išlydytos sieros aušinimo metu cilindriniuose tigliuose išauga dideli iškreiptos formos rombinės modifikacijos kristalai (oktaedrai, kurių kampai ar paviršiai iš dalies „nupjauti“). Tokia medžiaga pramonėje vadinama vienkartine siera. Monoklininė sieros modifikacija yra ilgi skaidrūs tamsiai geltoni adatos formos kristalai, taip pat tirpūs CS 2 . Kai monoklininė siera atšaldoma žemiau 96 ° C, susidaro stabilesnė geltona rombinė siera.

SAVYBĖS

Natūrali siera yra geltona, esant priemaišoms - geltonai rudos, oranžinės, rudos iki juodos spalvos; yra bitumo, karbonatų, sulfatų, molio intarpų. Grynos sieros kristalai yra skaidrūs arba permatomi, kietos masės yra permatomos kraštuose. Blizgesys nuo dervingos iki riebios. Kietumas 1-2, be skilimo, smeigtuko lūžis. Tankis 2,05 -2,08 g / cm 3, trapus. Lengvai tirpsta Kanados balzame, terpentine ir žibale. HCl ir H 2 SO 4 jis netirpus. HNO 3 ir aqua regia oksiduoja sierą, paverčiant ją H 2 SO 4. Siera labai skiriasi nuo deguonies savo gebėjimu sudaryti stabilias atomų grandines ir ciklus.
Stabiliausios yra ciklinės molekulės S 8, turinčios karūnos formą, sudarančios rombinę ir monoklininę sierą. Tai kristalinė siera – trapi geltona medžiaga. Be to, galimos molekulės su uždaromis (S 4 , S 6 ) grandinėmis ir atviromis grandinėmis. Tokia kompozicija turi plastikinę sierą, rudą medžiagą, kuri gaunama smarkiai atšaldžius sieros lydalą (plastinė siera po kelių valandų tampa trapi, įgauna geltoną spalvą ir pamažu virsta rombine). Sieros formulė dažniausiai rašoma tiesiog S, nes, nors ir turi molekulinę struktūrą, ji yra paprastų medžiagų ir skirtingų molekulių mišinys.
Sieros tirpimą lydi pastebimas tūrio padidėjimas (apie 15%). Išlydyta siera yra geltonas, labai judrus skystis, kuris virš 160 °C virsta labai klampia tamsiai ruda mase. Sieros lydalas didžiausią klampumą įgyja 190 °C temperatūroje; toliau didėjant temperatūrai, mažėja klampumas, o virš 300 °C išsilydžiusi siera vėl tampa judri. Taip yra dėl to, kad kaitinant sierą, ji palaipsniui polimerizuojasi, didėjant temperatūrai, didėja grandinės ilgis. Kai siera kaitinama virš 190 °C, polimero vienetai pradeda irti.
Siera yra paprasčiausias elektreto pavyzdys. Trinama siera įgauna stiprų neigiamą krūvį.

MORFOLOGIJA

Sudaro nupjautus-dipiramidinius, rečiau dipiramidinius, pinaoidinius ar storai prizminius kristalus, taip pat tankius kriptokristalinius, susiliejusius, granuliuotus, rečiau smulkiapluoštus agregatus. Pagrindinės kristalų formos: dipiramidės (111) ir (113), prizmės (011) ir (101), pinakoidas (001). Taip pat kristalų, skeletinių kristalų, pseudostalaktitų, miltelių ir žemių masių tarpaugiai ir drūzos, reidai ir tepinėliai. Kristalams būdingi keli lygiagrečiai augantys tarpai.

KILMĖ

Siera susidaro ugnikalnių išsiveržimų metu, veikiant sulfidams, irstant gipso turintiems nuosėdiniams sluoksniams, taip pat dėl ​​bakterijų veiklos. Pagrindiniai vietinių sieros telkinių tipai yra vulkanogeniniai ir egzogeniniai (chemogeniniai-nuosėdiniai). Vyrauja egzogeninės nuosėdos; jie siejami su gipso anhidritais, kurie, veikiami angliavandenilių ir vandenilio sulfido emisijų, sumažėja ir pakeičiami sieros-kalcito rūdomis. Visi didžiausi telkiniai turi tokią infiltracinę-metasomatinę genezę. Gimtoji siera dažnai susidaro (išskyrus dideles sankaupas) oksiduojantis H 2 S. Geocheminius jos susidarymo procesus gerokai suaktyvina mikroorganizmai (sulfatus redukuojančios ir tioninės bakterijos). Susiję mineralai yra kalcitas, aragonitas, gipsas, anhidritas, celestitas ir kartais bitumas. Tarp vulkaninių vietinės sieros telkinių svarbiausios reikšmės turi hidroterminiai-metasomatiniai (pavyzdžiui, Japonijoje), sudaryti iš sieros turinčių kvarcitų ir opalitų, bei vulkanogeninės-nuosėdinės sieros turinčios kraterio ežerų dumblos. Jis taip pat susidaro fumarolių veiklos metu. Susidariusi žemės paviršiaus sąlygomis, vietinė siera vis dar nėra labai stabili ir palaipsniui oksiduodamasi, susidaro sulfatai, Ch. kaip gipsas.
Naudojama sieros rūgšties gamyboje (apie 50% išgaunamo kiekio). 1890 m. Hermannas Fraschas pasiūlė sierą ištirpinti po žeme ir išgauti į paviršių per šulinius, o šiuo metu sieros telkiniai kuriami daugiausia lydant vietinę sierą iš požeminių sluoksnių tiesiai jos atsiradimo vietose. Sieros dideliais kiekiais randama ir gamtinėse dujose (vandenilio sulfido ir sieros dioksido pavidalu), gaminant dujas ji nusėda ant vamzdžių sienelių, todėl jos išjungiamos, todėl iš dujų paimama iš karto galima po pagaminimo.

TAIKYMAS

Maždaug pusė pagamintos sieros sunaudojama sieros rūgšties gamybai. Siera naudojama kaučiukui vulkanizuoti, žemės ūkyje kaip fungicidas, o kaip koloidinė siera – vaistas. Taip pat sieros-bitumo kompozicijų siera naudojama sieros asfaltui gauti, o kaip portlandcemenčio pakaitalas - sieros betonui gauti. Siera naudojama pirotechnikos kompozicijų gamyboje, anksčiau buvo naudojama parako gamyboje, naudojama degtukų gamyboje.

Siera – S

KLASIFIKACIJA

Strunz (8-asis leidimas)	1/B.03-10
Nickel-Strunz (10-asis leidimas)	1.CC.05
Dana (7-asis leidimas)	1.3.4.1
Dana (8-asis leidimas)	1.3.5.1
Sveiki, CIM Ref.	1.51

VIA grupei siera taip pat priklauso plačiai žinomiems ir gamtoje paplitusiems cheminiams elementams. Žemės plutoje siera randama daugelio mineralų pavidalu, kurie sudaro turtingas nuosėdas. Neretai yra gimtosios sieros, t.s. paprasta medžiaga S (S 8). Sieros junginiai su metalais yra labai dažni. Daugelis jų yra vertingiausios kaip rūdos metalams gauti: švino blizgesio PbS, cinko mišinio ZnS, vario blizgesio CuS ir kt. Mineralinis piritas FeS 2 (geležies piritas), formuojantis žalvario spalvos kubinius kristalus, daugiausia naudojamas kaip žaliava. sieros rūgšties gamybai.

Kai kurie sulfatai taip pat yra labai dažni. Mineralai gipsas ir anhidritas (kristalinis hidratas CaS0 4 2H 2 0 ir bevandenis kalcio sulfatas) vietomis sudaro ištisus kalnus. Magnio ir natrio sulfatų yra jūros vandenyje. Stroncio sulfatas SrS0 4 – celestinas sudaro skaidrius kristalus. Baritas arba sunkusis sparnas BaSO 4 plačiai naudojamas baltos spalvos gamyboje ir kaip užpildas popieriaus ir gumos pramonėje. Pavyzdžiui, ant fotopopieriaus užtepamas barito sluoksnis. Nemažai sieros randama anglyse ir jai sudegusi patenka į atmosferą. Cepbi(IV) S0 2 oksido nuolat yra ore. Jeigu ši siera būtų išgaunama iš anglies degimo produktų, tuomet būtų galima drastiškai sumažinti tradicinių sieros rūdų gavybą. Kartu sumažėtų žalingas S0 2 poveikis augmenijai ir gėlam vandeniui. Sieros visada yra baltymuose, nes aminorūgštyse cisteinas ir metioninas turi sieros. Bendra sieros masė žmogaus organizme yra 120 g.

Pasaulio sieros gamyba viršija 60 milijonų tonų.Daugiau nei pusė šio kiekio tenka sieros rūgšties gamybai, o likusi dalis - sulfitų, gumos, kenkėjų kontrolės produktų gamybai žemės ūkyje.

Natūralią sierą sudaro keturi stabilūs izotopai, iš kurių 95% šio mišinio yra izotopas

Cheminėmis savybėmis siera nėra labai panaši į deguonį. Pagrindinis dalykas, kuris sujungia šiuos du elementus, yra dvivalentė būsena junginiuose, kuriuose yra daugumos cheminių elementų. Reikia pažymėti, kad junginiuose tarp deguonies ir sieros deguonis išlieka dvivalentis, o siera gali būti keturvalentė ir šešiavalentė. Didesnės sieros valentinės būsenos galimos dėl jos buvimo

nemokama 3

Viena iš svarbių ir būdingų sieros atomų savybių yra gebėjimas sudaryti grandines:

Jei deguonies atomai yra sujungti grandinėmis, kurių ns yra daugiau nei trys atomai (ozono molekulėje), tai siera tam tikromis sąlygomis sudaro šimtų tūkstančių atomų grandines. Du tarpusavyje susiję sieros atomai -8-8- dažnai tarnauja kaip tiltas baltymo molekulės viduje.

Siera. Paprastos medžiagos

Siera kaip paprasta medžiaga sudaro keletą veislių. Paprastoji siera yra geltona kristalinė trapi medžiaga, vadinama rombinė pilka. Vietose, kur išeina vulkaninės dujos (Kamčiatka, Kurilų salos), yra gražių natūralios sieros kristalų. Rombinė siera, stabili normaliomis sąlygomis, lydosi 112,8°C temperatūroje. Tačiau skysta siera, esanti 119 ° C temperatūroje, pradeda kristalizuotis tamsiai geltonų monoklininės sistemos kristalų pavidalu. Taigi, siera sudaro dvi skirtingas kietas fazes, tačiau žemesnėje nei 112,8 °C temperatūroje ortorombinė siera yra stabili. Sieros virimo temperatūra yra 444,6 ° C. Siera netirpi vandenyje, bet tirpsta anglies disulfide ir benzene.

Kietoji siera ir jos tirpalai susideda iš molekulių 8 8 . Tai žiedinės molekulės, karūnos formos (19.3 pav.).

Ryžiai. 19.3.

Rašant chemines reakcijas dažniausiai neatsižvelgiama į sieros molekulinę struktūrą ir rašoma atomų pavidalu. Virš lydymosi temperatūros, siera palaipsniui tamsėja ir esant ~250°C virsta klampia raudonai rudos spalvos mase, susidedančia iš labai ilgų 8 N grandinių.

Aukštesnėje nei 300°C temperatūroje siera vėl tampa judriu skysčiu. Verdanti siera susidaro oranžinės geltonos spalvos garai. Sieros garuose yra B 8 , 5 b, 8 4 ir $ 2 molekulių. Molekulių 5 2 struktūra yra artima deguonies molekulėms 0 2 .

Jei išlydyta siera, pakaitinta iki virimo, supilama į šaltą vandenį (19.4 pav.), tada ji virsta rusva minkšta gumą primenančia mase, besitempiančia į siūlus. Ši sieros rūšis vadinama plastikinė siera. Jį sudaro zigzago formos labai ilgos B molekulės, kur P siekia 100 000 ar daugiau. Po trumpo laiko plastikinė siera tampa trapi, pagelsta ir palaipsniui virsta rombine siera 5 8 .

Ryžiai. 19.4.

Siera išgaunama tiesiai iš natūralių telkinių. Išskirta siera distiliuojama gryninimui specialiose rafinavimo krosnyse. Pirma, sieros garai patenka į didelę plytų kamerą. Siera nusėda ant šaltų sienų kaip šviesiai geltoni milteliai, žinomi kaip pilka spalva. Ant karštų sienų maždaug 120 ° C temperatūroje siera virsta skysčiu, kuris išleidžiamas į medines formas, kur sukietėja lazdelių pavidalu. Tokiu būdu gauta siera vadinama pjaustymas.

Taip pat yra daug reakcijų, kurių metu iš sudėtingų medžiagų išsiskiria siera. Siera susidaro maišant dujinį vandenilio sulfidą ir seonistų dujas:

Sieros vandenilio degimas deguonies trūkumo sąlygomis taip pat sukelia sieros susidarymą (žr. toliau).

Sieros (IV) ir anglies (H) oksidai reaguoja su sieros išsiskyrimu esant katalizatoriui:

Ši reakcija naudojama kuro degimo produktams valyti nuo sieros priemaišų.

Sierą galima gauti reaguojant vandeniniame tirpale. Įpilus druskos rūgšties į natrio tiosulfato Na 2 5 2 0 3 tirpalą, skystis tampa drumstas ir palaipsniui nusėda šviesiai geltona smulkiai disperguota siera:

Cheminiai sieros virsmai daugiausia vyksta kaitinant. Nedalyvaujant kitiems reagentams, siera sudaro daugybę skirtingų molekulių:

Siera jungiasi su beveik visais nemetalais ir metalais. Reakcija; vandenilis grįžtamasis:

Siera reaguoja su halogenais, sudarydama dvi- ir keturiavalentės būsenos junginius. Tik su fluoro pertekliumi susidaro dujinis stabilus junginys BR 6 .

Ore ir deguonyje siera dega mėlyna liepsna:

Sieros degimo metu temperatūra viršija 800°C, ko pasekoje antrosios reakcijos pusiausvyra stipriai pasislenka į kairę ir tik ~5% sieros virsta $0 3 .

Siera reaguoja su metalais labai išskirdama šilumą. Uždegus sieros ir cinko miltelių mišinį, įvyksta ryškus blyksnis. Susidaro baltas cinko sulfidas:

Siera lengviau reaguoja su kai kuriais 5 ir 6 periodų ^-elementais nei deguonis. Sidabras yra atsparus deguoniui, tačiau nekaitinant sumaišytas su siera, susidaro rudas sulfidas:

Siera reaguoja su oksidais, rūgštimis ir druskomis, kurios pasižymi stipriomis oksidacinėmis savybėmis:

Kaitinant šarmo tirpalu, siera reaguoja taip pat kaip halogenai, t.y. disproporcijos:

Sieros atomai iš paprastos medžiagos gali prisidėti prie sieros kai kuriose sudėtingose ​​medžiagose:

Gautame polisulfidas natris yra sieros atomų grandinės su neigiamais krūviais galuose:

Natrio sulfito tirpalas verdamas reaguoja su siera:

Gautame bespalviame tirpale yra druskos. tiosulfato rūgštys – natrio tiosulfatas.

Siera yra esminis šiuolaikinės pramonės elementas.

Kas yra siera ir kaip ji atrodo?

Siera yra cheminis elementas, kuris D. I. Mendelejevo lentelėje yra 16 ir žymimas raide S (pagal lotyniško pavadinimo Sieros pirmąją raidę).

Sieros molinė masė yra 32,065 g/mol, atominė masė 32,066 amu. e.m. Ši medžiaga gali būti ryškiai geltona arba ruda.

Yra miltelių (maltos) ir skystos sieros.

Sieros apibūdinimas

Siera yra kintamo oksidacijos laipsnio medžiaga. Išorinėje elektroninėje sieros orbitoje yra šeši valentiniai elektronai, dar dviejų neužtenka užpildyti, todėl junginiuose su metalais ir vandeniliu jo valentingumas yra -2.

Sąveikaujant su deguonimi ir halogenais, ty su didesnio elektronegatyvumo elementais, siera gali turėti teigiamą valentiškumą, pavyzdžiui, +4 ir +6.

Fizinės savybės

Kaip paprasta medžiaga, siera sudaro keletą alotropinių modifikacijų:

1. Rombinis – tai, ką anksčiau vadindavome įprasta siera. Įprastomis sąlygomis jis yra stabilus, dažniausiai randamas šalia veikiančių arba užgesusių ugnikalnių.
2. Plastikas – tai uždara arba atvira tarpusavyje sujungtos sieros grandinė, dažniausiai gaunama ją deginant. Ji turi didžiausią molekulinę masę tarp visų rūšių sieros.
3. Monoklininis (S8) - sieros junginys, kuris molekuline forma yra aštuonkampis, kurio viršūnėse yra sieros atomai. Atrodo, kad daug adatų cilindrų. Kambario temperatūroje jis greitai tampa rombo formos.

Apytikslė vienos monoklininės sieros molekulės molinė masė yra 256 g/mol. Rusijoje siera apskritai yra tik dviejų komercinių tipų: granuliuota ir gumbuota.

Siera yra tirpi medžiaga, lydymosi temperatūra yra apie 120 laipsnių. Jis netirpus vandenyje ir nedrėksta susilietus su juo.

Jis neturi elektrolitinių savybių ir šilumos laidumo. Sieros tankis yra 2,070 g/cm³.

Cheminės savybės

Junginiuose su vandeniliu jis sudaro sieros rūgštį (cheminė formulė H2SO4), kurios sieros oksidacijos laipsnis yra +6, ir sieros (H2SO3), kurios oksidacijos laipsnis yra +4 rūgštys, kurios atitinkamai sudaro sulfatus ir sulfitus.

Normaliomis sąlygomis jie reaguoja su aktyviais metalais ir gyvsidabriu, sudarydami sulfidus:

Taip pat susidaro sulfidai kaitinant su daugeliu neaktyvių metalų, išskyrus platiną ir auksą:

Fe + S(t) = Fe2S3

Reaguodamas su deguonimi, kaitinamas, jis pasižymi redukuojančiomis savybėmis ir sudaro rūgšties oksidą:

Reakcijoje su vandeniliu susidaro sieros dioksidas, laki, bespalvė medžiaga, turinti nemalonų supuvusių kiaušinių kvapą:

Naudojimo sritys

Mažomis koncentracijomis jis skatina naujų epidermio ląstelių susidarymą, todėl dažnai naudojamas uždegimui gydyti. Be to, siera turi vidurius laisvinantį poveikį, o geriama – atsikosėjimą.

Dėl savo degumo ir degumo savybių siera gerai dega. Pavyzdžiui, lengviausias būdas gauti sieros yra atidaryti pilną degtukų dėžutę – siera yra degtukų galvutės dalis.

Trinant galva paliečia grubų paviršių (pvz., švitrinį popierių) ir degtukas lengvai užsidega.

Sieros rūgštis (H2SO4) – svarbiausias chemijos pramonės produktas, naudojamas kaip elektrolitas švino akumuliatoriuose, gaminamas druskos, azoto, boro ir kitoms rūgštims.

Sieros rūgštis yra būtina sieros medžiaga gaminant daugelį vaistinių medžiagų ir dažų.

Vandenilio sulfidas (H2S) naudojamas grynai sierai, sulfitams ir sieros rūgščiai išskirti iš tirpalų.

Sieros oksidai (SO2 ir SO3) naudojami sieros ir azoto rūgščių gamyboje, taip pat naudojami buitinėje chemijoje: jie yra baliklių ir dezinfekavimo priemonių dalis.

Sieros radimas gamtoje

Dažniausiai gamtoje randama natūrali siera (S), tačiau randama ir jos junginių su kitais elementais: FeS2 (geležies sulfatas (II), piritas), ZnS (cinko sulfatas, cinko mišinys), CaSO4 * 2H2O (gipsas), PbS (švino sulfatas, švino blizgesys) ir kt.

Biologinis sieros vaidmuo

Siera randama gyvuose organizmuose, ypač nagų, plaukų ir kanopų baltymuose. Bendra sieros masė žmogaus organizme yra apie 130 gramų. Be to, ši medžiaga randama kai kurių vitaminų ir hormonų sudėtyje.

Siera turi unikalių cheminių ir fizinių savybių, todėl ji yra esminė pramonės sudedamoji dalis ir būtina kuriant vaistus.

Gimtoji siera, taip pat sieros junginių pavidalu, buvo žinoma nuo seniausių laikų. Jis minimas Biblijoje, Homero ir kt. eilėraščiuose. Per religines apeigas siera buvo „šventųjų“ smilkalų dalis; buvo tikima, kad degančios sieros kvapas atbaido piktąsias dvasias. Siera nuo seno buvo būtina kariniams tikslams skirtų padegamųjų mišinių, tokių kaip „graikų ugnis“ (X a. po Kr.), sudedamoji dalis. Maždaug VIII amžiuje Kinijoje siera pradėta naudoti pirotechnikos reikmėms. Siera ir jos junginiai nuo seno buvo naudojami odos ligoms gydyti. Arabų alchemijos laikotarpiu iškilo hipotezė, pagal kurią siera (degumo pradžia) ir gyvsidabris (metališkumo pradžia) buvo laikomi visų metalų sudedamosiomis dalimis. Elementarią sieros prigimtį nustatė A. L. Lavoisier ir įtraukė į nemetalinių paprastų kūnų sąrašą (1789 m.). 1822 metais E. Mitscherlichas atrado sieros alotropiją.

Sieros pasiskirstymas gamtoje. Siera yra labai paplitęs cheminis elementas (clarke 4,7 10 -2); būna laisvos būsenos (gimtoji siera) ir junginių – sulfidų, polisulfidų, sulfatų – pavidalu. Jūrų ir vandenynų vandenyje yra natrio, magnio, kalcio sulfatų. Yra žinoma, kad endogeninių procesų metu susidaro daugiau nei 200 sieros mineralų. Biosferoje susidaro daugiau nei 150 sieros mineralų (daugiausia sulfatų); sulfidų oksidacijos į sulfatus, kurie savo ruožtu redukuojasi į antrinius H 2 S ir sulfidus, procesai yra plačiai paplitę. Šios reakcijos vyksta dalyvaujant mikroorganizmams. Daugelis procesų biosferoje lemia Sieros koncentraciją – ji kaupiasi dirvožemio, anglių, naftos, jūrų ir vandenynų humuse (8,9·10 -2%), gruntiniuose vandenyse, ežeruose ir druskingose ​​pelkėse. Molyje ir skalūnuose sieros yra 6 kartus daugiau nei visoje žemės plutoje, gipse - 200 kartų, požeminiuose sulfatiniuose vandenyse - dešimtis kartų. Sieros ciklai biosferoje: su krituliais atnešama į žemynus ir su nuotėkiu grąžinama į vandenyną. Sieros šaltinis geologinėje Žemės praeityje daugiausia buvo ugnikalnių išsiveržimų produktai, kuriuose buvo SO 2 ir H 2 S. Žmonių ūkinė veikla paspartino sieros migraciją; sustiprėjo sulfidų oksidacija.

Sieros fizinės savybės. Siera yra kieta kristalinė medžiaga, stabili dviejų alotropinių modifikacijų pavidalu. Rombinis α-S citrininis geltonas, tankis 2,07 g/cm 3, t pl 112,8 °C, stabilus žemesnėje nei 95,6 °C temperatūroje; monoklininis β-S, medaus geltonas, tankis 1,96 g/cm 3, lydymosi temperatūra 119,3 °C, stabili nuo 95,6 °C iki lydymosi temperatūros. Abi šias formas sudaro aštuonių narių ciklinės molekulės S 8, kurių S-S ryšio energija yra 225,7 kJ/mol.

Išsilydžiusi siera virsta judriu geltonu skysčiu, kuris aukštesnėje nei 160 °C temperatūroje paruduoja, o apie 190 °C tampa klampia tamsiai ruda mase. Virš 190 °C klampumas mažėja, o 300 °C temperatūroje siera vėl tampa skysta. Taip yra dėl molekulių struktūros pasikeitimo: 160 ° C temperatūroje S 8 žiedai pradeda lūžti, virsdami atviromis grandinėmis; Tolesnis kaitinimas virš 190°C sumažina vidutinį tokių grandinių ilgį.

Jei išlydytą Sierą, pakaitintą iki 250-300 °C, plona srovele supilame į šaltą vandenį, gaunama rudai geltona elastinga masė (plastinė siera). Jis tik iš dalies ištirpsta anglies disulfide, todėl nuosėdose lieka birūs milteliai. Tirpusis CS 2 modifikacijoje vadinamas λ-S, o netirpus - μ-S. Kambario temperatūroje abi šios modifikacijos paverčiamos stabiliu trapiu α-S. rulonas t Sieros 444,6 ° C (vienas iš standartinių tarptautinės temperatūros skalės taškų). Garuose virimo temperatūroje, be S 8 molekulių, dar yra S 6 , S 4 ir S 2 . Toliau kaitinant, didelės molekulės skyla, o 900 °C temperatūroje lieka tik S2, kuris maždaug 1500 °C temperatūroje pastebimai išsiskiria į atomus. Kai skystas azotas užšąla stipriai įkaitintus sieros garus, susidaro purpurinė modifikacija, stabili žemiau -80 °C, kurią sudaro S 2 molekulės.

Siera yra prastas šilumos ir elektros laidininkas. Jis praktiškai netirpsta vandenyje, lengvai tirpsta bevandeniame amoniake, anglies disulfide ir daugelyje organinių tirpiklių (fenolio, benzeno, dichloretano ir kt.).

Cheminės sieros savybės. Atomo išorinių elektronų konfigūracija S 3s 2 Зр 4 . Junginiuose sieros oksidacijos būsenos -2, +4, +6. Siera yra chemiškai aktyvi ir kaitinama ypač lengvai susijungia su beveik visais elementais, išskyrus N 2 , I 2 , Au, Pt ir inertines dujas. C O 2 ore virš 300 ° C sudaro oksidus: SO 2 - sieros anhidridą ir SO 3 - sieros anhidridą, iš kurių gaunama atitinkamai sieros rūgštis ir sieros rūgštis, taip pat jų druskos sulfitai ir sulfatai. Jau šaltyje S energingai jungiasi su F 2, kaitinant reaguoja su Cl 2; su bromu Siera sudaro tik S 2 Br 2, sieros jodidai yra nestabilūs. Kaitinant (150-200 ° C), vyksta grįžtama reakcija su H 2 ir susidaro vandenilio sulfidas. Be to, siera sudaro polisierinius vandenilius, kurių bendroji formulė H 2 S X, vadinamuosius sulfanus. Yra žinoma daugybė organinių sieros junginių.

Kaitinant, siera sąveikauja su metalais, sudarydama atitinkamus sieros junginius (sulfidus) ir polisierinius metalus (polisulfidus). 800-900 °C temperatūroje sieros garai reaguoja su anglimi, sudarydami anglies disulfidą CS 2 . Sieros junginių su azotu (N 4 S 4 ir N 2 S 5) galima gauti tik netiesiogiai.

Sieros gavimas. Elementinė siera gaunama iš natūralios sieros, taip pat oksiduojant vandenilio sulfidą ir redukuojant sieros dioksidą. Sieros vandenilio šaltinis sieros gamybai yra koksas, gamtinės dujos, naftos krekingo dujos. Sukurta daugybė H 2 S apdorojimo metodų; didžiausią reikšmę turi šie dalykai: 1) H 2 S išgaunamas iš dujų natrio monohidrotioarsenato tirpalu:

Na 2 HAsS 2 O 2 + H 2 S \u003d Na 2 HAsS 3 O + H 2 O.

Tada, pučiant orą per tirpalą, siera nusėda laisva forma:

NaHAsS 3 O + ½ O 2 \u003d Na 2 HAsS 2 O 2 + S.

2) H 2 S išskiriamas iš dujų koncentruota forma. Tada jo pagrindinė masė atmosferos deguonimi oksiduojama iki sieros ir iš dalies iki SO 2 . Po aušinimo H 2 S ir susidarančios dujos (SO 2, N 2, CO 2) patenka į du nuoseklius keitiklius, kur, esant katalizatoriui (aktyvuotam boksitui arba specialiai pagamintam aliuminio geliui), vyksta tokia reakcija:

2H 2 S + SO 2 \u003d 3S + 2H 2 O.

Sieros gamyba iš SO 2 pagrįsta jos redukcijos reakcija su anglimi arba gamtinėmis angliavandenilio dujomis. Kartais ši gamyba derinama su pirito rūdų perdirbimu.

Sieros veislės. Lydytas tiesiai iš sieros rūdų Siera vadinama natūraliu gumuliu; gaunamas iš H 2S ir SO 2 – dujų gabalėlio. Natūrali vienkartinė siera, išgryninta distiliavimo būdu, vadinama rafinuota.

Kondensuojamas iš garų, esant aukštesnei nei lydymosi temperatūrai skystoje būsenoje, o po to pilamas į formas – pjaustoma siera. Kai siera kondensuojasi žemiau lydymosi temperatūros, ant kondensacijos kamerų sienelių susidaro smulkūs sieros milteliai – sieros spalvos. Ypač stipriai išsklaidyta siera vadinama koloidine.

Sieros naudojimas. Siera pirmiausia naudojama sieros rūgščiai gaminti; popieriaus pramonėje (sulfitinei celiuliozei gaminti); žemės ūkyje (kovojant su augalų, daugiausia vynuogių ir medvilnės, ligomis); gumos pramonėje (vulkanizuojantis agentas); gaminant dažus ir šviečiančias kompozicijas; gauti juodo (medžioklinio) parako; degtukų gamyboje.

Siera organizme. Siera nuolat yra visuose gyvuose organizmuose organinių ir neorganinių junginių pavidalu ir yra svarbus biogeninis elementas. Vidutinis jo kiekis, skaičiuojant iš sausųjų medžiagų, yra: jūros augaluose apie 1,2%, sausumos - 0,3%, jūros gyvūnuose 0,5-2%, sausumos - 0,5%. Sieros biologinį vaidmenį lemia tai, kad ji yra gamtoje plačiai paplitusių junginių dalis: aminorūgštys (metioninas, cisteinas), taigi ir baltymai bei peptidai; kofermentai (kofermentas A, lipoinė rūgštis), vitaminai (biotinas, tiaminas), glutationas ir kt. Cisteino liekanų sulfhidrilo grupės (-SH) vaidina svarbų vaidmenį daugelio fermentų struktūroje ir kataliziniame aktyvumoje. Sudarant disulfidinius ryšius (-S-S-) atskirose polipeptidinėse grandinėse ir tarp jų, šios grupės dalyvauja palaikant baltymų molekulių erdvinę struktūrą. Gyvūnuose sieros taip pat yra organinių sulfatų ir sulfonrūgščių pavidalu – chondroitino sieros rūgštyje (kremzlėje ir kauluose), taurocholio rūgštyje (tulžyje), heparinu ir taurinu. Kai kuriuose geležies turinčiuose baltymuose (pavyzdžiui, ferrodoksinuose) siera randama rūgščiai labilaus sulfido pavidalu. Siera gali sudaryti daug energijos turinčius ryšius makroerginiuose junginiuose.

Neorganinių sieros junginių aukštesniųjų gyvūnų organizmuose randama nedideliais kiekiais, daugiausia sulfatų (kraujyje, šlapime), taip pat tiocianatų (seilėse, skrandžio sultyse, piene, šlapime) pavidalu. Jūrų organizmai turi daugiau neorganinių sieros junginių nei gėlavandeniai ir sausumos organizmai. Augalams ir daugeliui mikroorganizmų sulfatas (SO 4 2-) kartu su fosfatu ir nitratais yra svarbiausias mineralinės mitybos šaltinis. Prieš įtraukiant į organinius junginius, siera pasikeičia valentiškumu ir tada paverčiama organine forma mažiausiai oksiduota; taigi siera plačiai dalyvauja redokso reakcijose ląstelėse.

Ląstelėse sulfatai, sąveikaujantys su adenozino trifosfatu (ATP), virsta aktyvia forma – adenilo sulfatu.

Šią reakciją katalizuojantis fermentas sulfurilazė (ATP: sulfato-adenililtransferazė) yra plačiai paplitęs gamtoje. Tokioje aktyvintoje formoje sulfonilo grupė toliau transformuojasi – ji perkeliama į kitą akceptorių arba redukuojama.

Gyvūnai sierą pasisavina kaip organinių junginių dalį. Autotrofiniai organizmai visą sierą, esančią ląstelėse, gauna iš neorganinių junginių, daugiausia sulfatų pavidalu. Aukštesni augalai, daugelis dumblių, grybų ir bakterijų sugeba autotrofiškai pasisavinti sierą. (Iš bakterijų kultūros buvo išskirtas specialus baltymas, kuris per ląstelės membraną perneša sulfatą iš aplinkos į ląstelę.) Svarbų vaidmenį sieros cikle gamtoje atlieka mikroorganizmai – desulfuruojančios bakterijos ir sieros bakterijos. Daugelis išsivysčiusių sieros telkinių yra biogeninės kilmės. Siera yra antibiotikų (penicilinų, cefalosporinų) dalis; jo junginiai naudojami kaip radioprotekcinės medžiagos, augalų apsaugos priemonės.

Straipsnio turinys

SIERA, S (siera), nemetalinis cheminis elementas, chalkogenų šeimos narys (O, S, Se, Te ir Po) – VI periodinės elementų lentelės grupė. Siera, kaip ir daugelis jos naudojimo būdų, buvo žinoma nuo seniausių laikų. A. Lavoisier teigė, kad siera yra elementas. Siera gyvybiškai svarbi augalų ir gyvūnų augimui, ji yra gyvų organizmų ir jų skilimo produktų dalis, jos gausu, pavyzdžiui, kiaušiniuose, kopūstuose, krienuose, česnakuose, garstyčiose, svogūnuose, plaukuose, vilnoje ir kt. Jo taip pat yra anglies ir naftos.

Taikymas.

Maždaug pusė metinio sieros suvartojimo tenka pramoninių chemikalų, tokių kaip sieros rūgštis, sieros dioksidas ir anglies disulfidas (anglies disulfidas), gamybai. Be to, siera plačiai naudojama insekticidų, degtukų, trąšų, sprogstamųjų medžiagų, popieriaus, polimerų, dažų ir dažiklių gamyboje bei gumos vulkanizavimui. Sieros gamyboje pirmaujančią vietą užima JAV, NVS šalys ir Kanada.

pasiskirstymas gamtoje.

Sieros būna laisvos būsenos (gimtoji siera). Be to, yra didžiulės sieros atsargos sulfidinių rūdų pavidalu, visų pirma švino (švino blizgesio), cinko (cinko mišinio), vario (vario blizgesio) ir geležies (pirito) rūdos. Kai iš šių rūdų išgaunami metalai, siera dažniausiai pašalinama skrudinant esant deguoniui, todėl susidaro sieros (IV) dioksidas, kuris dažnai nenaudojamas išleidžiamas į atmosferą. Be sulfidinių rūdų, daug sieros randama sulfatų pavidalu, pavyzdžiui, kalcio sulfatas (gipsas), bario sulfatas (baritas). Jūros vandenyje ir daugelyje mineralinių vandenų yra vandenyje tirpių magnio ir natrio sulfatų. Vandenilio sulfidas (vandenilio sulfidas) randamas kai kuriuose mineraliniuose vandenyse. Pramonėje siera gali būti gaunama kaip šalutinis lydymo, kokso krosnių, naftos perdirbimo procesų produktas iš dūmų arba gamtinių dujų. Siera išgaunama iš natūralių požeminių telkinių, lydant ją perkaitintu vandeniu ir tiekiant į paviršių suslėgtu oru bei siurbliais. Atliekant 1891 m. G. Frasch patentuotą sieros išgavimo iš sieros nuosėdų koncentrinio vamzdžio instaliacijos procesą, siera gaunama iki 99,5 % grynumo.

Savybės.

Siera yra geltonų miltelių arba trapios kristalinės masės pavidalo, bekvapė ir beskonė bei netirpi vandenyje. Siera turi keletą alotropinių modifikacijų. Garsiausios yra šios: kristalinė siera - rombinė (gimtoji siera, a-S) ir monoklininė (prizminė siera, b-S); amorfinis - koloidinis (sierinis pienas) ir plastikas; tarpinis amorfinis-kristalinis - sublimuotas (sieros spalvos).

Kristalinė siera.

Kristalinė siera turi dvi modifikacijas; vienas iš jų, rombinis, gaunamas iš sieros tirpalo anglies disulfide (CS 2), išgarinant tirpiklį kambario temperatūroje. Tokiu atveju susidaro deimanto formos permatomi šviesiai geltonos spalvos kristalai, lengvai tirpstantys CS 2 . Ši modifikacija yra stabili iki 96°C, aukštesnėje temperatūroje monoklininė forma yra stabili. Natūralaus išlydytos sieros aušinimo metu cilindriniuose tigliuose išauga dideli iškreiptos formos rombinės modifikacijos kristalai (oktaedrai, kurių kampai ar paviršiai iš dalies „nupjauti“). Tokia medžiaga pramonėje vadinama vienkartine siera. Monoklininė sieros modifikacija yra ilgi skaidrūs tamsiai geltoni adatos formos kristalai, taip pat tirpūs CS 2 . Kai monoklininė siera atšaldoma žemiau 96 ° C, susidaro stabilesnė geltona rombinė siera.

nekristalinė siera.

Be šių kristalinių ir amorfinių formų, yra tarpinė forma, žinoma kaip sieros spalva arba sublimuota siera, kuri gaunama kondensuojant sieros garus nepraleidžiant skystosios fazės. Jį sudaro maži grūdeliai su kristalizacijos centru ir amorfiniu paviršiumi. Ši forma lėtai ir nevisiškai ištirpsta CS 2 . Po apdorojimo amoniaku, kad būtų pašalintos priemaišos, pvz., arsenas, gaunamas produktas, mediciniškai žinomas kaip plauta siera, kuri naudojama panašiai kaip koloidinė siera.

skysta būsena.

Sieros molekulės susideda iš uždaros aštuonių atomų grandinės (S 8). Skysta siera turi neįprastą savybę: kylant temperatūrai didėja jos klampumas. Žemesnėje nei 160 ° C temperatūroje siera yra tipiškas gelsvas skystis, jo sudėtis atitinka formulę S 8 ir žymima l-S. Kylant temperatūrai, S8 žiedo molekulės pradeda lūžti ir susijungti viena su kita, sudarydamos ilgas grandines ( m-S), skystos sieros spalva tampa tamsiai raudona, klampumas didėja, pasiekia maksimalų esant 200–250 ° C. Toliau kylant temperatūrai skysta siera šviesėja, ilgos grandinės nutrūksta, susidaro trumpos, mažėja gebėjimas susipina, todėl sumažėja klampumas.

Dujos.

Siera verda 444,6 ° C temperatūroje, sudarydama oranžinės geltonos spalvos garus, daugiausia sudarytus iš S 8 molekulių. Didėjant temperatūrai, garų spalva tampa tamsiai raudona, tada blyški, o 650 ° C temperatūroje - šiaudų geltona. Toliau kaitinant, S 8 molekulės disocijuoja, sudarydamos pusiausvyros formas S 6 , S 4 ir S 2 esant skirtingoms temperatūroms. Ir galiausiai, esant >1000°C garai praktiškai susideda iš S2 molekulių, o esant 2000°C – iš monoatominių molekulių.

Cheminės savybės.

Siera yra tipiškas nemetalas. Jo išoriniame elektronų apvalkale yra šeši elektronai ir jis lengviau priima elektronus iš kitų elementų, nei atsisako savo. Jis reaguoja su daugeliu metalų išskirdamas šilumą (pavyzdžiui, kai derinamas su variu, geležimi, cinku). Jis derinamas su beveik visais nemetalais, nors ir ne taip energingai.

Jungtys.

Sieros dioksidas

Jis susidaro deginant sierą ore, ypač skrudinant metalų sulfidines rūdas. Sieros dioksidas yra bespalvės dujos, turinčios dusinantį kvapą. Tai sieros rūgšties anhidridas, kuris lengvai ištirpsta vandenyje, sudarydamas sieros rūgštį. Diksidas lengvai suskystinamas (p –10°C) ir laikomas plieniniuose cilindruose. Dioksidas naudojamas sieros rūgšties gamyboje, šaldymui, tekstilės gaminiams, medienos plaušienai, šiaudams, runkelių cukrui balinti, vaisiams ir daržovėms konservuoti, dezinfekcijai, alaus ir maisto pramonėje.

sieros rūgštis

H 2 SO 3 yra tik praskiestuose tirpaluose (mažiau nei 6%). Tai silpna rūgštis, kuri sudaro vidutines ir rūgštines druskas (sulfitus ir hidrosulfitus). Sieros rūgštis yra geras reduktorius, reaguodamas su deguonimi, sudarydamas sieros rūgštį. Sieros rūgštis gali būti naudojama įvairiais būdais, įskaitant šilko, vilnos, popieriaus, medienos plaušienos ir panašių medžiagų balinimą. Naudojamas kaip antiseptikas ir konservantas, ypač tam, kad vynas nerūgtų statinėse, kad grūdai nerūgtų išgaunant krakmolą. Rūgštis taip pat naudojama maistui konservuoti. Svarbiausia iš jo druskų yra kalcio hidrosulfitas Ca(HSO 3) 2, naudojamas medienos drožlių perdirbimui į celiuliozę.

Sieros trioksidas

SO 3 (sieros anhidridas), kuris sudaro sieros rūgštį su vandeniu, yra bespalvis skystis arba balta kristalinė medžiaga (kristalizuojasi 16,8 °C temperatūroje; vir. 44,7 °C). Jis susidaro oksiduojant sieros dioksidą deguonimi, esant atitinkamam katalizatoriui (platina, vanadžio pentoksidas). Sieros trioksidas stipriai rūko drėgname ore ir ištirpsta vandenyje, sudarydamas sieros rūgštį ir generuodamas daug šilumos. Jis naudojamas sieros rūgšties gamyboje ir sintetinių organinių medžiagų gamyboje.

Sieros rūgšties

H2SO4. Bevandenis H 2 SO 4 yra bespalvis aliejinis skystis, kuris ištirpdo SO 3 ir sudaro oleumą. Maišoma su vandeniu bet kokiu santykiu. Ištirpinus vandenyje, susidaro hidratai, išsiskiriantys labai dideliam šilumos kiekiui; todėl, kad neaptaškytų rūgštis, dažniausiai atsargiai tirpinant, palaipsniui į vandenį pilama rūgštis, o ne atvirkščiai. Koncentruota rūgštis gerai sugeria vandens garus, todėl naudojama dujoms džiovinti. Dėl tos pačios priežasties jis sukelia organinių medžiagų, ypač angliavandenių (krakmolo, cukraus ir kt.), karbonizaciją. Patekus ant odos, stipriai nudegina, garai ėsdina kvėpavimo takų ir akių gleivines. Sieros rūgštis yra stiprus oksidatorius. Konc. H 2 SO 4 oksiduoja HI, HBr į I 2 ir Br 2, anglį į CO 2, sierą į SO 2, metalus į sulfatus. Praskiesta rūgštis taip pat oksiduoja metalus įtampos serijoje iki vandenilio. H 2 SO 4 yra stipri dvibazinė rūgštis, kuri sudaro vidutines ir rūgštines druskas – sulfatus ir hidrosulfatus; dauguma jo druskų tirpsta vandenyje, išskyrus bario, stroncio ir švino sulfatus, kalcio sulfatas yra mažai tirpus.

Sieros rūgštis yra vienas svarbiausių chemijos pramonės produktų (gamina šarmus, rūgštis, druskas, mineralines trąšas, chlorą). Jis gaunamas daugiausia kontaktiniu arba bokšto metodu pagal koncepciją:

Didžioji dalis pagamintos rūgšties sunaudojama mineralinių trąšų (superfosfato, amonio sulfato) gamybai. Sieros rūgštis naudojama kaip žaliava druskų ir kitų rūgščių gamybai, organinių medžiagų, dirbtinių pluoštų sintezei, žibalo, naftos alyvų, benzeno, tolueno valymui, dažų gamyboje, juodųjų metalų ėsdinimui, urano ir kai kurių spalvotųjų metalų hidrometalurgija, skirta ploviklių ir vaistų gamybai, kaip elektrolitas švino akumuliatoriuose ir kaip sausiklis.

Tiosieros rūgštis

H 2 S 2 O 3 yra struktūriškai panašus į sieros rūgštį, išskyrus vieną deguonies pakeitimą sieros atomu. Svarbiausias rūgšties darinys yra natrio tiosulfatas Na 2 S 2 O 3 – bespalviai kristalai, susidarantys verdant sieros spalvos natrio sulfitą Na 2 SO 3. Natrio tiosulfatas (arba hiposulfitas) naudojamas fotografijoje kaip fiksatorius (fiksatorius).

Sulfonalis

(CH 3) 2 C (SO 2 C 2 H 5) 2 - balta kristalinė medžiaga, bekvapė, mažai tirpi vandenyje, yra vaistas, vartojamas kaip raminamasis ir migdomasis.

Vandenilio sulfidas

H 2 S (vandenilio sulfidas) yra bespalvės dujos, turinčios aštrų nemalonų supuvusių kiaušinių kvapą. Jis yra šiek tiek sunkesnis už orą (tankis 1,189 g / dm 3), lengvai suskystėja į bespalvį skystį ir gerai tirpsta vandenyje. Tirpalas vandenyje yra silpna rūgštis, kurios pH ~ 4. Skystas vandenilio sulfidas naudojamas kaip tirpiklis. Tirpalas ir dujos plačiai naudojami kokybinėje analizėje daugelio metalų atskyrimui ir nustatymui. Nedidelio vandenilio sulfido kiekio įkvėpimas sukelia galvos skausmą ir pykinimą, dideli kiekiai arba nuolatinis vandenilio sulfido įkvėpimas sukelia nervų sistemos, širdies ir plaučių paralyžių. Paralyžius atsiranda netikėtai dėl gyvybinių organizmo funkcijų pažeidimo.

Sieros monochloridas

S 2 Cl 2 yra rūkantis gintaro spalvos aliejinis skystis, turintis aštrų kvapą, ašarojantis ir apsunkinantis kvėpavimą. Jis rūko drėgname ore ir skyla vandenyje, bet tirpsta anglies disulfide. Sieros monochloridas yra geras sieros, jodo, metalų halogenidų ir organinių junginių tirpiklis. Monochloridas naudojamas gumos vulkanizavimui, spausdinimo rašalui ir insekticidams. Reaguojant su etilenu susidaro lakus skystis, žinomas kaip garstyčių dujos (ClC 2 H 4) 2 S – toksiškas junginys, naudojamas kaip dirginanti cheminė kovinė medžiaga.

anglies disulfidas

CS 2 (anglies disulfidas) yra šviesiai geltonas skystis, nuodingas ir degus. CS 2 sintetinamas iš elementų elektrinėje krosnyje. Medžiaga netirpi vandenyje, turi aukštą lūžio rodiklį, aukštą garų slėgį, žemą virimo temperatūrą (46°C). Anglies disulfidas – efektyvus riebalų, aliejų, gumos ir kaučiuko tirpiklis – plačiai naudojamas aliejams išgauti, viskozės, lakų, gumos klijų ir degtukų gamyboje, tvartinių straublių ir drabužių kandžių naikinimui bei dirvožemio dezinfekcijai. .