Реферат: Характеристика химического элемента №16 (Сера)

                Южно-Уральскийгосударственный университет

               Миасскиймашиностроительный факультет.

               КафедраТехнологии производства машин.

                Итоговый реферат.

         «Характеристикахимического элемента

          №16 (Сера)»

                                               ММФ-144

                                               Выполнил: Лобзев Е.А.

                                         Проверил: Мельнеченко В.Г.

                                               

                             

                             Миасс 2001

 

                                                                        План.

1.История открытия элемента.

2.Распростронение элемента вприроде.

3.Физические свойства.

4.Химические свойства.

5.Получение.

6.Приминение.

 

История открытия элемента. Сера (англ. Sulfur, франц. Sufre, нем. Schwefel) всамородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с самыхдревнейших времен. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газаи отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, еще вдоисторические времена. Именно из-за этих свойств сера использовалась жрецами всоставе священных курений при религиозных обрядах. Сера считалась произведениемсверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов. Очень давно серастала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. Уже уГомера описаны «сернистые испарения», смертельное действие выделений горящейсеры. Сера, вероятно, входила в состав «греческого огня», наводившегоужас на противников. Около VIII в. китайцы стали использовать ее впиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы,легкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов(например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что ее считали«принципом горючести» и обязательной составной частью металлическихруд. Пресвитер Теофил (XI в.) описывает способ окислительного обжига сульфидноймедной руды, известный, вероятно, еще в древнем Египте. В период арабскойалхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой серапочиталась обязательной составной частью (отцом) всех металлов. В дальнейшемона стала одним из трех принципов алхимиков, а позднее «принципгорючести» явился основой теории флогистона. Элементарную природу серыустановил Лавуазье в своих опытах по сжиганию. С введением пороха в Европеначалось развитие добычи природной серы, а также разработка способа полученияее из пиритов; последний был распространен в древней Руси. Впервые в литературеон описан у Агриколы. Происхождение лат. Sulfur неясно. Полагают, что этоназвание заимствовано от греков. В литературе алхимического периода сера частофигурирует под различными тайными названиями. У Руланда можно найти, например,названия Zarnec (объяснение «яйца с огнем»), Thucios (живая сера),Terra foetida, spiritus foetens, Scorith, Pater и др. Древнерусское название«сера» употребляется уже очень давно. Под ним подразумевались разныегорючие и дурно пахнущие вещества, смолы, физиологические выделения (сера вушах и пр.). По-видимому, это название происходит от санскритского сirа(светло-желтый). С ним связано слово «серый», т. е. неопределенногоцвета, что, в частности, относится к смолам. Второе древнерусское название серы- жупел (сера горючая) — тоже содержит в себе понятие не только горючести, но идурного запаха. Как объясняют филологи, нем. Schwefel имеет санскритский кореньswep (спать, англо-саксонское sweblan — убивать), что, возможно, связано сядовитыми свойствами сернистого газа.(3)

Распространениеэлемента в природе. Сера широкораспространена в природе. Она составляет 0,05% массы земной коры. В свободномсостоянии (самородная сера) в больших количествах встречается в Италии (островаСицилия) и США. Месторождения самородной серы имеются в Поволжье, вгосударствах Средней Азии, в Крыму и других районах.

Серачасто встречается в виде соединений с другими элементами. Важнейшими ееприродными соединениями являются сульфиды металлов: FeS2 —железный колчедан, или пирит; ZnS — цинковая обманка; PbS —свинцовый блеск; HgS — киноварь и др., атакжесоли сернойкислоты (кристаллогидраты): СаSO4×<sub/>2Н2O — гипс,Na2SO4×10H2O — глауберова соль, МgSО4×7H2O — горькая соль и др.(2)

 Физическиесвойства. Сера — твердое хрупкоевещество желтого цвета. В воде практически нерастворима, но хорошо растворяетсяв сероуглероде, анилине и некоторых других растворителях. Плохо проводиттеплоту и электричество. Сера образует несколько аллотропных модификаций — сераромбическая, моноклинная, пластическая. Наиболее устойчивой модификациейявляется ромбическая сера, в нее самопроизвольно через некоторое времяпревращаются все остальные модификации.

При444,6 °С сера кипит, образуя пары темно-бурого цвета. Если их быстро охладить,то получается тонкий порошок, состоящий из мельчайших кристаллов серы,называемый серным цветом.

/> <td/> />
Природная сера состоит из смеси четырехустойчивых изотопов:

 Температураплавления, ° С 112,8. Температура кипения, ° С 444,6

/> <td/> />
Химические свойства. Сера может отдавать свои электроны при взаимодействиис более сильными окислителями:

В этих реакциях сера являетсявосстановителем. Нужно подчеркнуть, что оксид серы (VI) можетобразовываться только в присутствии Pt или V2O5и высоком давлении.

/> <td/> />
При взаимодействии с металлами сера проявляет окислительныесвойства:

/>
С большинством металлов сера реагирует принагревании, но в реакции со ртутью взаимодействие происходит уже при комнатнойтемпературе. Это обстоятельство используется в лабораториях для

удаления разлитой ртути, пары которой являются сильным ядом.(3)

Несколько примеров соединенийсеры.

/> <td/> />
Сероводород. При нагреваниисеры с водородом происходит обратимая реакция:

/>
с очень малым выходом сероводорода H2S.Обычно Н2S получают действием разбавленных кислот

/> <td/> />
 на сульфиды:

Эту реакцию часто проводят ваппарате Киппа.

/> <td/> />
Сероводород — типичный восстановитель. Вкислороде он сгорает. Раствор сероводорода в воде представляет собой оченьслабую сероводородную кислоту, которая диссоциирует ступенчато и в основном попервой ступени:

Сероводородная кислота, так жекак и сероводород, — типичный восстановитель.

/> <td/> />
Сероводородная кислота окисляется не толькосильными окислителями, например хлором,/> <td/> />
но и более слабыми, например сернистой кислотойH2SO3:/> <td/> />
или ионами трехвалентного железа:

Сульфиды. Например, Na2S— сульфид натрия, NaHS — гидросульфид натрия.

Гидросульфидыпочти все хорошо растворимы в воде. Сульфиды щелочных и щелочно-земельныхметаллов также растворимы в воде, а остальных металлов практически нерастворимыили мало растворимы; некоторые из них не растворяются и в разбавленныхкислотах. Поэтому такие сульфиды можно легко получить, пропускаясероводородчерез соли соответствующего металла, например:

/> <td/> />
 

Некоторыесульфиды имеют характерную окраску: CuS и PbS — черную, CdS— желтую, ZnS — белую, MnS — розовую, SnS — коричневую, Sb2S3— оранжевую и т. д. На различной растворимоcти сульфидов и различнойокраске многих из них основан качественный анализ катионов.(4)

Оксидсеры (IV).Оксид серы (IV), или сернистый газ, при обычных условиях —бесцветный газ с резким, удушливым запахом. При охлаждении до -10° С сжижаетсяв бесцветную жидкость. В жидком виде его хранят в стальных баллонах.

SO2образуется при сжигании серы в кислороде или при обжиге сульфидов. Он хорошорастворим в воде (40 объемов в 1 объеме воды при 20 °С).

Оксидсеры (VI).SO3 — ангидрид серной кислоты — вещество сtпл= 16,8 °С и tкип= 44,8 °С. Оксид серы (VI), илитриоксид серы, — это бесцветная жидкость, затвердевающая при температуре ниже17° С в твердую кристаллическую массу. Оксид серы (VI) обладает всемисвойствами кислотных оксидов. Он является промежуточным продуктом производствасерной кислоты.

/> <td/> />
Оксид серы (VI) получают окислением SO2кислородом только в присутствии катализатора:

Необходимость использования катализатора в этой обратимой реакцииобусловлена тем, что хороший выход SO3 (т. е. смещение равновесиявправо) можно получить только при понижении температуры, однако при низкихтемпературах очень сильно падает скорость протекания реакции.

МолекулаSO3 имеет форму треугольника, в центре которого находится атом серы:

Такоестроение обусловлено взаимным отталкиванием связывающих электронных пар. На ихобразование атом серы предоставил все шесть внешних электронов.

Серная кислота. Оксид серы (VI)энергично соединяется с водой, образуя серную кислоту:

/> <td/> />
 

SO3очень хорошо растворяется в 100%-ной серной кислоте. Раствор 80з в такойкислоте называется олеумом.

Солисерной кислоты.Серная кислота, будучи двухосновной, образует два рядасолей: средние, называемые сульфатами, и кислые, называемые гидросульфатами.Сульфаты образуются при полной нейтрализации кислоты щелочью (на один молькислоты приходится два моля щелочи), а гидросульфаты — при недостатке щелочи(на один моль кислоты — один моль щелочи):

/> <td/> />
Многие соли серной кислоты имеют большоепрактическое значение.(2)

Получение. Самородная сера содержит посторонниевещества, для отделения которых пользуются способностью серы легко плавиться.Однако сера, полученная выплавкой из руды (комовая сера), обычно содержит ещемного примесей. Дальнейшую ее очистку производят перегонкой в рафинировочныхпечах, где сера нагревается до кипения. Пары серы поступают в выложеннуюкирпичом камеру. Вначале, пока камера холодная, сера прямо переходит в твердоесостояние и осаждается на стенках в виде светло-желтого порошка (серный цвет).Когда камера нагреется выше 120°C, пары конденсируются в жидкость, которуювыпускают из камеры в формы, где она и застывает в виде палочек. Полученнаятаким образом сера называется черенковой.

Важным источником получения серы служит железный колчеданFeS2, называемый также пиритом, и полиметаллические руды,содержащие сернистые соединения меди, цинка и других цветных металлов.Некоторое количество серы (газовая сера) получают из газов, образующихся прикоксовании и газификации угля.(4)

Применение. Около половины ежегодного потребления серы идет напроизводство таких промышленных химических продуктов, как серная кислота,диоксид серы и дисульфид углерода (сероуглерод). Кроме того, сера широкоиспользуется в производстве инсектицидов, спичек, удобрений, взрывчатыхвеществ, бумаги, полимеров, красок и красителей, при вулканизации каучука.Ведущее место в добыче серы занимают США, страны СНГ и Канада.

Сера содержится в организмахживотных и растений, так как входит в состав белковых молекул. Органическиесоединения серы содержатся в нефти.(3)

                                                                          Литература.

1.Справочник сернокислотчик.1971г.
А.И Бусев., Л.Н.Симонова (www.krugosvet.ru).

2. Основыобщей химии. М.: Химия, 1967.

Б.В.Некрасов

3.Химия для поступающих в вузы.1993г.

Г.П.Хомченко

4.Общая и неорганическаяхимия. 1981г.

Н.С.Ахметов.