СЕРА (Sulfur), S — хим. элемент VI группы периодической системы элементов; ат. н. 16, ат. м. 32,06. Светло-желтые ромбические кристаллы. В соединениях проявляет степени окисления —2, +2, +3Сера, +4, +5 и +6. Природная С. состоит из стабильных изотопов 32S (95,02%), 33S (0,75%), 34S (4,21%) и 36S (0,02%). Известны искусственные радиоактивные изотопы 29S, 30S, 31S, 36S, 37S  
и 38S с периодами полураспада соответственно 0,195; 1,35 и 2,40— 3,18 сек; 87,9 дней; 5,04 и 172 мин. С. применяли с древних времен для изготовления косметических средств, медипрепаратов, красок, отбеливания тканей, дезинфекции и т. п. По распространенности в природе С. занимает 15 место среди др. элементов. 
                           
Ее   содержание   в    земной   коре 5 х 10-2%, в мировом океане 9 х 10-2%. В природе встречается в виде серы самородной  и  в   виде  соединений, напр. сульфидов (антимонита Sb2S3, аргентита Ag2S, арсенопирита FeAsS, галенита  PbS,   кобальтина   CoAsS, ковалена CuS, киновари HgS, пирита FeS2) и сульфатов (ангидрита CaS04, барита BaS04, гипса CaS04-2H20). Кроме того, сера содержится в каменных углях, битумных сланцах, нефти, водах различных горячих минер, источников, растительных и животных тканях,  газах вулканического происхождения и т. п., также служащих сырьем для пром. получения серы. Известно несколько модификаций С Энантиотропными формами являются ромбическая α-S, устойчивая ниже т-ры 95,60 С, и моноклинная β3-S, устойчивая выше т-ры 95,6° С .
 
Ромбическая С— желтого цвета, нерастворима в воде, растворяется в сероуглероде, анилине, толуоле, че-тыреххлористом   углероде,   феноле и в др. неполярных растворителях, обладает малой твердостью, большой хрупкостью. Моноклинную С. получают, медленно нагревая  ромбическую в интервале т-р 95,6—119,25° С. Если нагревание вести быстро, то ромбическая С. плавится при т-ре 112,8° С, превращаясь в подвижную жидкость соломенного цвета, называемую лямбда-серой,  или   циклооктасерой λ-S. Эта жидкость растворима в сероуглероде. При резком охлаждении жидкой С. образуется аморфная темно-красная пластическая С, нерастворимая в сероуглероде и называемая мю-серой, или кетоносерой μ-S. Метастабильная мю- сера быстро переходит в ромбическую. 
 
При нагревании жидкой С. относительное содержание мю-серы увеличивается. Вязкость мю-серы больше, чем λ-S, поэтому при нагревании она из подвижной (с вязкостью 0,065 nз при т-ре 155° С) становится вязкой (с вязкостью 933 nз при т-ре 1879 С) жидкостью. С дальнейшим повышением т-ры вязкость уменьшается до 0,83 nз при т-ре 444,6° С. В жидкой С. образуется сера, химический элемент сератакже пи-модификация по схеме  λ — S  μ — S + π — S Ее можно отделить от мю-серы, используя меньшую растворимость в сероуглероде. В процессе хранения  пи-модификация  превращается в мю-серу. При быстром охлаждении раствора С. в бензоле или спирте  выделяется  твердая  нестабильная гамма-модификация. 
 
У ромбической и моноклинной С, лямбда-серы  и   пи модификации — восьми-звенное кольцеобразное пространственное строение, у мю-серы — открытые цепочки. Разрыв кольцеобразных молекул наблюдается при т-ре более 160° С. Выше т-ры 190° С происходит уменьшение длины цепочек.

В парообразном состоянии С. представлена набором молекул S8, S6, S4 и S2. При повышении т-ры увеличивается относительное количество молекул с меньшим числом атомов, а выше т-ры 1500° С начинается диссоциация на атомы.  Твердая и жидкая С. диамагнитна. Парообразная сера (S2) парамагнитна.

 
Поверхностное      натяжение (дин/см): 60,83 (т-ра 120° С); 57,67 (т-ра 150° С) и 39,4 (т-ра 445° С). Элементарная С. активно взаимодействует со многими металлами, неметаллами, неорганическими и органическими соединениями. С азотом, йодом, золотом, платиной и инертными газами непосредственно не взаимодействует. К числу важнейших относятся соединения С. с водородом, кислородом и галогенами. 
С водородом она образует сульфаны (сероводород H2S, двухсернистый водород H2S2, трех-сернистый водород H2S3 и т. д.). Водные растворы сульфанов обладают св-вами слабых двухосновных к-т.  Водород в них может быть замещен на металлы, галогены, органические радикалы. Соли сульфанов наз. сульфидами, или полисульфидами. Первый член  сульфанов — бесцветный ядовитый газ, обладающий сильными восстановительными св-вами. Остальные     сульфаны — малоустойчивые желтоватые маслянистые жидкости. 
 
При сгорании С. и сульфидов в среде кислорода или воздуха образуется сернистый газ S02, растворяющийся в воде с образованием слабой двухосновной сернистой к-ты H2S03, соли к-рой (сульфиты) — сильные восстановители.   Каталитическим  окислением сернистого газа получают газообразную трехокись серы S03, при растворении к-рой в воде образуется сильная двухосновная серная к-та H2S04, соли к-рой наз. сульфатами. Растворением S03 в серной к-те получают олеум, состоящий в основном из пиросерной к-ты H2S207. Известны малоустойчивые окислы серы S20, SO, S203, S04, S207 и S3O10. С. легко взаимодействует с галогенами. Помимо галогенопроизводных сульфанов общей ф-лы SXT2, она образует соединения с фтором — SFe, S2F10 и SF4, с хлором — SC14. Получены соединения С. с азотом: азотистая сера N4S4, четырехсерный азот N2S4 и сернистый азот N2S5; с фосфором сера образует тиоангидриды  P4S3,   P4S6,   P4S7   и P4S10;   с   углеродом — сероуглерод CS2, сероокись COS и др. 
 
Один из осн. способов получения С.— выплавка из самородных руд. По геотехническому   методу   перегретую   воду подают по скважине под землю в рудное тело, после чего выплавившуюся жидкую С. высокой чистоты давлением горячего воздуха поднимают на поверхность.   Применяют   термические методы, по к-рым С. выплавляют или испаряют из руды в ретортах либо вращающихся печах. По экстракционному методу С. извлекают из руды с помощью растворителей, напр. сероуглерода. Применяют также пароводяной и флотационный методы, по к-рым используют выплавку в автоклавах острым паром. Кроме того, С. получают из соединений, напр. окисляя киелородом воздуха сероводород, водяной, генераторный, коксовый и природный газы, газы крекинга   нефти,  сульфиды  и др. либо восстанавливая углем двуокись серы, сульфаты кальция и бария (гипс, тяжелый шпат). Очищают С. дистилляцией. 
 
В зависимости от способа   получения различают С. природную комовую (выплавленную из руд) и газовую комовую (полученную восстановлением сульфатной либо  окислением  сульфидной  серы). Рафинированной наз. природную комовую серу, очищенную перегонкой; черенковой — серу, сконденсированную в жидкость, разлитую в формы и закристаллизованную.    Порошкообразную С, полученную конденсацией, наз. серным цветом. Особовысоко-дисперсную С. наз. коллоидной. Примерно половина всей мировой добычи С. используется в произ-ве серной к-ты, четверть — в бумажной пром-сти при получении сульфитцеллюло-зы, остальное — в сельском хозяйстве, резиновой пром-сти, в произ-ве искусственных волокон, взрывчатых веществ,   красителей,   медицинских препаратов и др. Добавки С. улучшают обрабатываемость автоматных сталей   и   антифрикционные   св-ва спеченных  антифрикционных материалов. С. ухудшает мех. св-ва металлов, вследствие чего их подвергают внепечной обработке — обессе-риванию.
 
Распространение в природе. В природной сере четыре стабильных изотопа: ³²S (95,06%), ³³S (0,74%), ³⁴S (4,18%), ³S(~0,014%) искусственно получены еще три изотопа серы, в коре земли серы около 0,1 масс. %. Встречается она в свободном (самородном) Состоянии и в виде соединений (сульфидов и сульфатов). Месторождения самородной серы имеются по берегам Волги , на Кавказе, на Камчатке. Богаты самородной серой США, Италия и Япония. В виде природных сульфидов сера находится в рудах: пирите (железный колчедан) FeS2, медном блеске Cu2S, свинцовом блеске PbS, цинковой обманке ZnS, киновари HgS и др.; природные сульфаты— гипс СаSO4·Н2O, ангидрит СаSO4, тяжелый шпат ВаSO4, горькая соль MgSO4·7H2O и мирабилит 
Na2SO4·10H2O, добываемый из вод залива Кара-Богаз-Гол. Кроме того, с вулканическими газами выделяются двуокись серы SO2 и сероводород H2S. Последний содержится также в водах минеральных источников (Мацеста, Пятигорск ) и в Черном море (на глубине более-200 м).
Велико биологическое значение серы: она входит в состав белков растений и животных. А сероводород, выделяющийся при гниении мяса рыбы или яиц, — это продукт разложения белковых веществ. Особенно богаты серой белки волос человека, а у животных и птиц—белки шерсти, перьев, копыт и рогов. Соединения, содержащие серу сообщают горький вкус и острый запах хрену, луку, чесноку.
Существуют бактерии, восстанавливающие сульфаты до сероводорода, а также бактерии, окисляющие сероводород до свободной серы .
Элементарная сера не токсична для высших животных, но убивает грибки .
 
Получение серы. В промышленности серу получают из залежей самородной серы, из сероводорода и двуокиси серы (отходов коксохимического производства), из сульфидов некоторых металлов (например, из серного колчедана FeS2).
Переработка самородной серы заключается в отделении ее от сопутствующих пород (песка, глины, известняка и т. п.). Выплавляют серу в автоклавах, в которые загружают серный концентрат, смоченный водой, и пропускают перегретый водяной пар при температуре 140—150 С под давлением 6 атм. При этом расплавленная сера собирается в нижней части автоклава, а затем выпускается через специальные отверстия в формы.
В некоторых странах (например, в США) распространен метод подземной выплавки серы. Обычно сквозь слой песка к залежам серы прокладывают колонну из трех труб, вложенных одна в другую. Через наружную трубу нагнетают водяной пар при температуре 160—170° С, плавящий серу под землей, через внутреннюю подают горячий воздух под давлением 10—18 атм. Тогда по средней трубе расплавленная сера поднимается на поверхность земли.
Получая серу из пирита, нагревают его в специальных печах до 600 °С, и он разлагается с выделением свободной серы:
 
FeS2 = S + FeS
 
Получают серу также из полиметаллических сульфидных руд. Выплавляемую в автоклавах серу называют комовой; она содержит еще много примесей. Очищают ее перегонкой в специальных печах, соединенных с кирпичными камерами. Пары серы, поступая в камеру, охлаждаются, и сера осаждается на стенках в виде серного цвета — желтого кристаллического продукта, самого чистого технического сорта серы, При нагревании камеры выше 120 С пары серы сгущаются в жидкость, застывающую в формах в виде палочек черенковой серы. Сельское хозяйство получает от промышленности также серу молотую (размол комовой серы) для опыливания растении и серу коллоидную — тонкодисперсный продукт, дающий с водой устойчивую суспензию, пригодную для опрыскивания растений.
Физические свойства серы. Чистая сера — хрупкое кристаллическое вещество желтого цвета, хорошо растворима в сероуглероде, бензоле, анилине; в воде она не растворяется. Сера плохо проводит теплоту и электричество.
У серы несколько аллотропических модификаций: ромбическая (или октаэдрическая), призматическая (или моноклинная) и пластическая.
Кристаллы ромбической серы имеют форму октаэдров плотность ее 2,07 г/см³, плавится при 112,8° С.
При медленном охлаждении расплавленной серы получается моноклинная модификация плотностью 1,96 г/см³ с температурой плавления 119 °С. Кристаллы ее постепенно превращаются в ромбическую серу как наиболее устойчивую.
Если расплавленную и нагретую почти до кипения серу быстро охладить (вливая струей в холодную воду), получается коричневая резиноподобная масса — пластическая сера, однако она тоже неустойчива и при хранении превращается в ромбическую.
Аллотропия серы обусловлена не разным числом атомов в молекуле, как у кислорода, а различным строением восьмиатомных молекул S8. При нагревании до 112° С сера превращается в желтую легкоподвижную жидкость, при 250° С приобретает красно-бурый цвет и вязкость, выше 300°С снова становится жидкой. Наконец, при 444,6° С она закипает, выделяя оранжево-желтые пары. Эти превращения — результат изменений в строении молекул серы. В кристаллах серы молекулы S8 имеют кольчатое строение:
 

Кристалл серы

По мере нагревания кольца разрываются и образуются молекулы с открытой цепью атомов:
 
Расплавленная сера состоит еще из молекул S8, S6, пары ее содержат уже молекулы S6, S4 и S2. Термическая диссоциация молекул S2 на атомы наблюдается при температуре 1700° С.
 
Химические свойства серы. В химическом отношении сера — типичный неметалл, активно взаимодействует со многими металлами, образуя сульфиды. Реагирует сера и с некоторыми неметаллами: кислородом, водородом (при нагревании), галогенами. Например, пропуская хлор в расплавленную серу, получают хлорид серы, в котором она проявляет степень окисления +1. Молекулярная масса хлорида серы, определенная по плотности пара, соответствует формуле S2Cl2. Это жидкость имеет температуру кипения 137° С, растворяет серу, которая разлагается  водой:
 
S2Cl2 + 2H2O = 2HCl + H2S + SO2
 
Хлорид серы(I) S2Cl2  используют для вулканизации каучука .
Дихлорид SCl2 и тетрахлорид серы SCl4 большого применения не нашли . Из других соединений с галогенами известны бромид серы (I) S2Br2 и фторид серы (VI) SF6.
Применение серы. Сельское хозяйство молотая сера или серный цвет используют для опыливания растений против возбудителей грибковых заболеваний и некоторых вредителей. Сжигая серу, получают двуокись , которой окуривают зернохранилища и склады, уничтожают амбарных вредителей.
В ветеринарии применяют серные мази для лечения накожных заболеваний. Сера входит в состав многих медицинских препаратов (сульфидина, сульфазола и др.). Большие количества серы расходует резиновая промышленность на вулканизацию каучука. Сера используется для изготовления черного пороха, сероуглерода, спичек, некоторых красителей .
 
Лит.: Некрасов Б. В. Основы общей химии, ; Encyclopedia of chemical technology, v. 13. New York, ; The Sulphur data book. New York.
 
Также читают на тему Сера.
Главная- СЕРА (Sulfur), S — хим. элемент, светло-желтые ромбические кристаллы.
История- Одно из немногих веществ, которыми уже несколько тысяч лет назад  первые химики
Общие свойства- Лимонно-желтые кристаллы чистой серы полупрозрачны. Форма кристаллов
Самородная сера- минерал класса самородных неметаллов. В природе встречается видах
Самородная минералы- Моноклинная сера при охлаждении до температуры 95,5°С переходит в ромбиче­скую
Серная кислота- (Безводная) бесцветная маслянистая жидкость , застывающая в кристаллическую массу
Соли, минералы.
Оксид серы- У серы несколько соединений с кислородом , но важнейшие из них ( IV ) SO2 и ( VI ) SO3
Сероводород H2S-  Важнейшее водородное соединение серы , в котором она проявляет степень окисления
Пестициды- Термин пестициды ( от латинского pestis - разрушение , зараза и cide -убивать )
Сульфит натрия-Цинка сульфат-Натрия тиосульфат-Натрия сульфат-Гидросульфат натрия-Сульфат натрия-Тиосульфат натрия-Магния сульфат-Сульфат меди-Железа закисного сульфат
Лекарственные препараты.
Атропина сульфат-Блокирует м-холинореактивные системы, предотвращая взаимодействие ацетил-холином
Сера осаждённаяДействие: противоглистное (при энтеробиозе), слабительное, кератопластическое
Сера очищенная- Слабительное и противоглистное (при энтеробиозе , инвазии),   кератопластическое
С этим часто ищут.
Кислород-Сера-Селен-Теллур-Полоний