1.1. Vēsturiskais fons

Sērs ir viena no retajām vielām, kas ir zināma kopš seniem laikiem, to izmantoja pirmie ķīmiķi. Viens no sēra popularitātes iemesliem ir vietējā sēra izplatība seno civilizāciju valstīs. To izstrādāja grieķi un romieši, un sēra ražošana ievērojami palielinājās pēc šaujampulvera izgudrošanas.

1.2. Sēra vieta periodiskajā tabulā ķīmiskie elementi Mendeļejevs

Sērs atrodas Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās tabulas 16. grupā.

Sēra atoma ārējā enerģijas līmenī ir 6 elektroni, kuriem ir elektroniskā konfigurācija 3s 2 3p 4 . Savienojumos ar metāliem sēram ir negatīvs elementu oksidācijas stāvoklis -2, savienojumos ar skābekli un citiem aktīviem nemetāliem - pozitīvs +2, +4, +6. Sērs ir tipisks nemetāls atkarībā no transformācijas veida, tas var būt oksidētājs un reducētājs.

1.3. Izplatība dabā

Sērs dabā ir diezgan izplatīts. Tās saturs iekšā zemes garoza ir 0,0048%. Ievērojama sēra daļa ir sastopama vietējā stāvoklī.

Sērs ir atrodams arī sulfīdu veidā: pirīts, halkopirīts un sulfāti: ģipsis, celestīns un barīts.

Daudzi sēra savienojumi ir atrodami eļļā (tiofēns C 4 H 4 S, organiskie sulfīdi) un naftas gāzēs (sērūdeņradis).

1.4. Sēra allotropās modifikācijas

Sēra alotropo modifikāciju esamība ir saistīta ar tā spēju veidot stabilas homoķēdes – S – S –. Ķēžu stabilitāte skaidrojama ar to, ka saites – S – S – ir stiprākas par saiti S 2 molekulā. Sēra homoķēdēm ir zigzaga forma, jo to veidošanā piedalās elektroni no savstarpēji perpendikulārām p-orbitālēm.

S8 molekulai ir vainaga forma, visu saišu garumi – S – S – ir vienādi ar 0,206 nm un leņķi ir tuvu tetraedriskam 108°.

Ortorombiskajā sērā mazākajam elementāram tilpumam ir taisnstūra paralēlskaldņa forma, bet monoklīniskā sēra gadījumā elementārais tilpums tiek piešķirts slīpa paralēlskaldņa formā.

Ortorombiskais sēra kristāls Monoklīniskais sēra kristāls

Sēra plastisko modifikāciju veido sēra atomu spirālveida ķēdes ar kreiso un labo rotācijas asi. Šīs ķēdes ir savītas un velk vienā virzienā.

Plkst istabas temperatūra rombveida sērs ir stabils. Sildot, tas kūst, pārvēršoties dzeltenā, viegli kustīgā šķidrumā, tālāk karsējot, šķidrums sabiezē, jo tajā veidojas garas polimēru ķēdes. Lēnām atdziestot kausējumam, veidojas monoklīniskā sēra tumši dzelteni adatveida kristāli, un, ja aukstā ūdenī ielej kausētu sēru, iegūst plastmasas sēru - gumijai līdzīgu struktūru, kas sastāv no polimēru ķēdēm. Plastmasas un monoklīniskais sērs ir nestabils un spontāni pārvēršas ortorombiskā sērā.

1.5. Sēra fizikālās īpašības

Sērs ir cieta, trausla, dzeltena viela, praktiski nešķīst ūdenī, nav samitrināta ar ūdeni un peld uz tās virsmas. Tas labi šķīst oglekļa disulfīdā un citos organiskajos šķīdinātājos un ir slikts siltuma un elektriskās strāvas vadītājs. Sērs kausējot veido viegli kustīgu dzeltenu šķidrumu, kas pie 160°C kļūst tumšāks, palielinās tā viskozitāte, bet 200°C temperatūrā sērs kļūst tumši brūns un viskozs kā sveķi. Tas izskaidrojams ar gredzena molekulu iznīcināšanu un polimēru ķēžu veidošanos. Turpmāka karsēšana izraisa ķēžu pārrāvumu, un šķidrais sērs atkal kļūst kustīgāks. Sēra tvaiku krāsa ir no oranždzeltenas līdz salmu dzeltenai. Tvaiks sastāv no molekulām ar sastāvu S 8, S 6, S 4, S 2. Temperatūrā virs 150 °C S2 molekula sadalās atomos.

Sēra allotropo modifikāciju fizikālās īpašības ir norādītas tabulā:

Īpašums

Rombiskais sērs

Monoklīniskais sērs

Plastmasas sērs

Gaiši dzeltens pulveris

Nemetāli.

Nemetāli ir ķīmiskie elementi, kas veido vienkāršus ķermeņus, kuriem nav metāliem raksturīgu īpašību. Nemetāli ietver 22 elementus. Senatnē bija zināmi tikai divi nemetāli – ogleklis un sērs. 13. gadsimtā Arsēnu ieguva 17. gadsimtā. Ūdeņradis un fosfors tika atklāti 18. gadsimta beigās. - skābeklis, slāpeklis, hlors, telūrs. 1789. gadā A. L. Lavuazjē iekļāva šos nemetālus vienkāršo vielu sarakstā (izņemot hloru, kas tolaik tika uzskatīts par oksidētu sālsskābe). 19. gadsimta 1. pusē. tika iegūts broms, jods, selēns, silīcijs un bors. Izolēt fluoru un atklāt inertās gāzes bija iespējams tikai 19. gadsimta beigās. Astatīnu mākslīgi ieguva 1940. gadā.

1. Nemetālu atrašanās vieta PS.

Nemetāli atrodas PS augšējā labajā stūrī virs diagonāles B – At.

Tās atrodas galvenajās apakšgrupās pa 4 - 8 grupām.

Fizikālās īpašības.

a) Fiziskais stāvoklis.

Cietās vielas: bors, ogleklis, silīcijs, fosfors, sērs, arsēns, selēns, telūrs, jods, astatīns;
Šķidrumi: broms – sarkanbrūns šķidrums ar spēcīgu nepatīkamu smaku;
Gāzes: ūdeņradis, slāpeklis, skābeklis, fluors, hlors un inertās gāzes.

Inertās jeb cēlgāzes ir īpašas. Inertās gāzes ir bezkrāsainas un bez smaržas. Un tie ir monatomiski. Cēlgāzes tiek uzskatītas par cēlgāzēm. Tiem ir augstāka elektrovadītspēja (salīdzinājumā ar citiem), un tie spilgti spīd, kad caur tiem iet strāva.

Neons ir ugunīgi sarkana gaisma.
Hēlijs - spilgti dzeltena gaisma.
Argons - zila gaisma.
Kriptons – gaiši dzeltena gaisma.
Ksenons - violeta gaisma.

Neskatoties uz to inerci, šīs gāzes tiek plaši izmantotas:

Hēliju izmanto gaisa balonu un dirižabļu piepildīšanai.

Argons kā aizsarglīdzeklis gan metālu, gan nemetālu metināšanai (loka, lāzera, kontakta utt.).

Visiem šiem nemetāliem (ūdeņradis, skābeklis, slāpeklis, fluors un hlors) ir diatomu molekulas. Ūdeņradis, skābeklis un slāpeklis ir bezkrāsaini, fluors ir gaiši zaļš, hlors ir dzeltenzaļš.

b) nav metāliska spīduma (izņēmums - grafīts, jods)

c) Lielākā daļa nevada elektrību (izņemot silīciju un grafītu)

d) Trausls.

Allotropija.

Parādība, kurā viens ķīmiskais elements veido vairākas vienkāršas vielas.

Allotropijas cēloņi:

Dažāds molekulu sastāvs (O2 un O3)

Dažādas struktūras (dimants, grafīts)

Skābekļa allotropās modifikācijas

O 3 = O 2 + O

Sēra allotropās modifikācijas

Ir trīs sēra alotropās modifikācijas: ortorombiskā, monoklīniskā un plastmasas. Rombiskās un monoklīniskās modifikācijas ir veidotas no cikliskām S8 molekulām, kas atrodas rombisko un monoklīnisko režģu vietās. S8 molekulai ir vainaga forma, visu saišu garumi – S – S – ir vienādi ar 0,206 nm un leņķi ir tuvu tetraedriskam 108°.
Sēra plastisko modifikāciju veido sēra atomu spirālveida ķēdes ar kreiso un labo rotācijas asi. Šīs ķēdes ir savītas un velk vienā virzienā.
Ortorombiskais sērs ir stabils istabas temperatūrā. Sildot, tas kūst, pārvēršoties dzeltenā, viegli kustīgā šķidrumā, tālāk karsējot, šķidrums sabiezē, jo tajā veidojas garas polimēru ķēdes. Lēnām atdziestot kausējumam, veidojas monoklīniskā sēra tumši dzelteni adatveida kristāli, un, ja aukstā ūdenī ielej kausētu sēru, iegūst plastmasas sēru - gumijai līdzīgu struktūru, kas sastāv no polimēru ķēdēm. Plastmasas un monoklīniskais sērs ir nestabils un spontāni pārvēršas ortorombiskā sērā.

allotropija berzelius avogadro

	Allotropās modifikācijas
	Daudzas modifikācijas: dimants, grafīts, fullerēns, karbīns, grafēns, oglekļa nanocaurules, lonsdaleīts uc Ir grūti norādīt precīzu modifikāciju skaitu, jo oglekļa atomu savstarpējās saistīšanās formas ir dažādas. Visvairāk molekulāro struktūru ir fullerēni un nanocaurules.
	Liels skaits alotropu modifikāciju, otrajā vietā pēc oglekļa. Galvenās modifikācijas: rombiskais, monoklīniskais un plastmasas sērs. Ūdeņradis var pastāvēt kā orto- un paraūdeņradis.
	Ir zināmas 11 fosfora allotropās modifikācijas. Galvenās modifikācijas: baltais, sarkanais un melnais fosfors. Baltais fosfors ir indīgs, tumsā spīd un spēj pašaizdegties, sarkanais fosfors nav indīgs, tumsā nespīd un pats par sevi neaizdegas.
Skābeklis:	Divas allotropās modifikācijas: O2 – skābeklis un O3 – ozons. Skābeklis ir bezkrāsains un bez smaržas; Ozonam ir izteikta smarža, gaiši violeta krāsa un baktericīdāka iedarbība.

Sēra allotropās modifikācijas

Sēra allotropo modifikāciju esamība ir saistīta ar tā spēju veidot stabilas homoķēdes - S - S -. Ķēžu stabilitāte ir izskaidrojama ar to, ka saites - S - S - ir stiprākas par saiti S2 molekulā. Sēra homoķēdēm ir zigzaga forma, jo to veidošanā piedalās elektroni no savstarpēji perpendikulārām p-orbitālēm.

S8 molekulai ir vainaga forma, visu saišu garumi - S - S - ir vienādi ar 0,206 nm un leņķi ir tuvu tetraedriskam 108°.

Sēra plastisko modifikāciju veido sēra atomu spirālveida ķēdes ar kreiso un labo rotācijas asi. Šīs ķēdes ir savītas un izstieptas vienā virzienā (Zīm.).

Ortorombiskais sērs ir stabils istabas temperatūrā. Sildot, tas kūst, pārvēršoties dzeltenā, viegli kustīgā šķidrumā, tālāk karsējot, šķidrums sabiezē, jo tajā veidojas garas polimēru ķēdes. Lēnām atdziestot kausējumam, veidojas monoklīniskā sēra tumši dzelteni adatveida kristāli, un, ja aukstā ūdenī ielej kausētu sēru, iegūst plastmasas sēru - gumijai līdzīgu struktūru, kas sastāv no polimēru ķēdēm. Plastmasas un monoklīniskais sērs ir nestabils un spontāni pārvēršas ortorombiskā sērā.

Skābekļa un sēra atrašanās vieta iekšā periodiskā tabulaķīmiskie elementi, to atomu uzbūve. Ozons ir skābekļa alotropā modifikācija

SKĀBEKĻA APAKŠGRUPA (HALKOGĒNI) Skābekļa apakšgrupā ietilpst elementi: skābeklis, sērs, selēns, telūrs, polonijs.

HALKOĢĒNI DABĀ Pozīcija tabulā VI-A apakšgrupas elementu īpašības.

Skābeklim un sēram ir vienāda ārējā enerģijas līmeņa struktūra –ns 2 np 4, kur n ir perioda skaitlis.

Skābeklis O2

(C.W. Scheele, 1772, J. Priestley, 1774) Visizplatītākais elements uz Zemes

gaisā - 21% pēc tilpuma; zemes garozā - 49% pēc masas; hidrosfērā - 89 masas%; dzīvos organismos - līdz 65% no svara.

SKĀBEKĻA ALLOTROPIJA

Atomu struktūra

Ķīmiskās īpašības Vielu mijiedarbību ar skābekli sauc.

oksidēšanās

Visi elementi reaģē ar skābekli, izņemot Au, Pt, He, Ne un Ar visās reakcijās (izņemot mijiedarbību ar fluoru), skābeklis ir oksidētājs.

Ar nemetāliem

S + O 2 → SO 2

2H2 + O2 → 2H2O

Ar metāliem

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO (karsējot) Co

sarežģītas vielas

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

Degšana skābeklī

2. Sērskābes iedarbība uz bārija peroksīdu

3BaO2 + 3H2SO4 → 3BaSO4 + 3H2O + O3

Atomu struktūra

Ozona ražošana un noteikšana

Ozons ir ķīmiski aktīvāks nekā skābeklis. Ozona aktivitāte izskaidrojama ar to, ka tā sadalīšanās rezultātā veidojas skābekļa molekula un atomu skābeklis, kas aktīvi reaģē ar citām vielām.

O 3 → O 2 + O (ozons ir nestabils)

Piemēram, ozons viegli reaģē ar sudrabu, savukārt skābeklis ar to nesavienojas pat sildot:

6Ag + O 3 → 3Ag 2 O

Tas nozīmē, ka ozons ir spēcīgs oksidētājs:

2KI + O 3 + H 2 O → 2KOH + I 2 + O 2

Izmaina krāsvielas, atstaro UV starus, iznīcina mikroorganismus. Ozons ir pastāvīga Zemes atmosfēras sastāvdaļa, un tam ir svarīga loma dzīvības uzturēšanā uz tās. Zemes atmosfēras virsmas slāņos ozona koncentrācija ir ārkārtīgi zema un sasniedz 10-7-10-6%. Tomēr, palielinoties augstumam, ozona koncentrācija strauji palielinās, šķērsojot maksimumu 20-30 km augstumā. Kopējo ozona saturu atmosfērā var raksturot ar ozona slāni, kas samazināts līdz normāli apstākļi(0°С, 1 atm), un ir aptuveni 0,4-0,6 cm biezs Kopējais ozona saturs atmosfērā ir mainīgs un svārstās atkarībā no gada laika un ģeogrāfiskais platums. Parasti ozona koncentrācija ir augstāka augstos platuma grādos un ir visaugstākā pavasarī un zemākā rudenī. Ir zināms, ka atmosfēras ozonam ir galvenā loma dzīvības uzturēšanā uz zemes, kas darbojas kā dzīvo organismu aizsargājoša sastāvdaļa no skarbā Saules ultravioletā starojuma. No otras puses, ozons ir ļoti efektīva siltumnīcefekta gāze, un, absorbējot infrasarkano starojumu no Zemes virsmas, tas novērš tā atdzišanu. Konstatēts, ka ozona masu klātbūtne un kustība Zemes atmosfērā būtiski ietekmē meteoroloģisko situāciju uz planētas.

Ozona izmantošana ir saistīta ar tā īpašībām

1. spēcīgs oksidētājs:

medicīnisko izstrādājumu sterilizācijai

· iegūstot daudzas vielas laboratorijas un rūpnieciskajā praksē

papīra balināšanai

eļļas attīrīšanai

2. spēcīgs dezinfekcijas līdzeklis:

· ūdens un gaisa attīrīšanai no mikroorganismiem (ozonēšana)

telpu un apģērbu dezinfekcijai

Viena no būtiskajām ozonēšanas priekšrocībām, salīdzinot ar hlorēšanu, ir toksīnu neesamība pēc apstrādes. Savukārt hlorējot var veidoties ievērojams daudzums toksīnu un indu, piemēram, dioksīna.

Sērs. Sēra allotropija. Sēra fizikālās un ķīmiskās īpašības. Pieteikums

SĒRS S Sērs dabā Vietējais sērs Ukraina, Volgas reģions, Vidusāzija u.c. Sulfīdi PbS - svina spīdums Cu 2 S - vara spīdums ZnS - cinka maisījums FeS 2 - pirīts, sēra pirīts, kaķu zelts H 2 S - sērūdeņradis (minerālavotos un dabasgāze) Vāveres mati, āda, nagi… Sulfāti CaSO 4 x 2H 2 O - ģipsis MgSO 4 x 7H 2 O - rūgtais sāls (Epsom) Na 2 SO 4 x 10H 2 O - Glaubera sāls (mirabilīts) Fizikālās īpašības Cieta viela kristāliska viela dzeltenā krāsā, nešķīst ūdenī, nav samitrināts ar ūdeni (peld uz virsmas), viršanas temperatūra = 445°C Allotropija Sēram raksturīgas vairākas alotropiskas modifikācijas:

Sēra allotropo modifikāciju savstarpējā konversija

Sēra atoma uzbūve

Elektronu novietošana līmeņos un apakšlīmeņos

Sēra iegūšana

1. Rūpnieciskā metode - rūdas kausēšana, izmantojot tvaiku.

2. Nepilnīga oksidēšana sērūdeņradis (ar skābekļa trūkumu).

2H2S + O2 = 2S + 2H2O

3. Vakenrēdera reakcija

2H2S + SO2 = 3S + 2H2O

Sēra ķīmiskās īpašības

Sērs dabā

Vietējais sērs

Ukraina, Volgas reģions, Vidusāzija un utt.

Sulfīdi

PbS - svina spīdums

Cu 2 S – vara spīdums

ZnS - cinka maisījums

FeS 2 – pirīts, sēra pirīts, kaķu zelts

H2S - sērūdeņradis (minerālavotos un dabasgāzē)

Vāveres

Mati, āda, nagi...

Sulfāti

CaSO 4 x 2 H 2 O - ģipsis

MgSO 4 x 7 H2O - rūgtā sāls (angļu val.)

Na 2 SO 4 x 10 H 2 O - Glauber sāls (mirabilīts)

Fizikālās īpašības

Dzeltena kristāliska cieta viela, nešķīst ūdenī, nav samitrināta ar ūdeni (peld uz virsmas), t ° kip = 445 ° С

Allotropija

Sēru raksturo vairākas alotropiskas modifikācijas:

Rombisks

(a — sērs) — S 8

t ° pl. = 113°C;

ρ = 2,07 g/cm3.

Visstabilākā modifikācija.

Monoklīnika

(b — sērs) — S 8

tumši dzeltenas adatas,

t ° pl. = 119°C; ρ = 1,96 g/cm3. Stabils temperatūrā virs 96°C; normālos apstākļos tas pārvēršas rombā.

Plastmasa

S n

brūna gumijveidīga (amorfa) masa Nestabila, sacietējot pārvēršas rombiskā masā.

ar citiem metāliem (izņemot Au, Pt) - pie paaugstinātas t°:

2Al + 3S – t ° -> Al 2 S 3

Zn + S – t °-> ZnS PIEREDZE

Cu + S – t °-> CUS PIEREDZE

2) Ar dažiem nemetāliem sērs veido binārus savienojumus:

H 2 + S -> H 2 S

2P + 3S -> P 2 S 3

C + 2S —> CS 2

1) ar skābekli:

S + O 2 – t ° -> S +4 O 2

2S + 3O 2 – t °; pt -> 2S +6 O3

2) ar halogēniem (izņemot jodu):

S + Cl 2 -> S + 2 Cl 2

3) ar skābēm - oksidētājiem:

S + 2H 2 SO 4 (konc.) -> 3S +4 O 2 + 2H 2 O

S + 6HNO 3 (konc) -> H2S+6O4+6NO2+2H2O

Pieteikums

Gumijas vulkanizācija, ebonīta ražošana, sērkociņu, šaujampulvera ražošana, cīņā pret lauksaimniecības kaitēkļiem, medicīniskiem nolūkiem (sēra ziedes ādas slimību ārstēšanai), sērskābes ražošanai u.c.

Sēra un tā savienojumu pielietojums

UZDEVUMI

Nr.1. Pabeidziet reakcijas vienādojumus:
S+O2
S+Na
S+H2
Sakārto koeficientus, izmantojot elektroniskā līdzsvara metodi, norāda oksidētāju un reducētāju.

Nr.2. Veiciet transformācijas saskaņā ar shēmu:
H2S → S → Al2S3 → Al(OH)3

№3. Aizpildiet reakcijas vienādojumus, norādiet, kādas īpašības piemīt sēram (oksidētājs vai reducētājs):

Al + S = (karsējot)

S + H2 = (150-200)

S + O 2 = (karsējot)

S + F 2 = (normālos apstākļos)

S + H2SO4 (k) =

S + KOH =

S + HNO3 =

Šis ir interesanti...

Sēra saturs cilvēka ķermenī, kas sver 70 kg, ir 140 g.

Cilvēkam dienā nepieciešams 1 g sēra.

Zirņi, pupas, auzu pārslas, kvieši, gaļa, zivis, augļi un mango sula ir bagāti ar sēru.

Sērs ir daļa no hormoniem, vitamīniem, olbaltumvielām, tas ir atrodams skrimšļa audos, matos un nagos. Ar sēra trūkumu organismā tiek novēroti trausli nagi un kauli, kā arī matu izkrišana.

Vērojiet savu veselību!

Vai zināji...

Sēra savienojumi var kalpot kā zāles

· Sērs ir sēnīšu ādas slimību ārstēšanai un kašķa apkarošanai paredzētas ziedes pamatā. Lai to apkarotu, tiek izmantots nātrija tiosulfāts Na 2 S 2 O 3

·Daudzi sērskābes sāļi satur kristalizācijas ūdeni: ZnSO 4 × 7H 2 O un CuSO 4 × 5H 2 O. Tos izmanto kā antiseptiskus līdzekļus augu miglošanai un graudu apstrādei cīņā pret lauksaimniecības kaitēkļiem.

Dzelzs sulfātu FeSO 4 × 7H 2 O izmanto anēmijai

BaSO 4 izmanto kuņģa un zarnu radiogrāfiskai izmeklēšanai

Kālija alumīnija alauns KAI(SO 4) 2 × 12H 2 O - hemostatisks līdzeklis griezumiem

· Minerāls Na 2 SO 4 × 10H 2 O tiek saukts par “Glaubera sāli” par godu vācu ķīmiķim I. R. Glauberam, kurš to atklāja 8. gadsimtā. Glaubers ceļojuma laikā pēkšņi saslima. Viņš neko nevarēja ēst, kuņģis atteicās pieņemt ēdienu. Viens no vietējiem iedzīvotājiem novirzīja viņu uz avotu. Tiklīdz viņš dzēra rūgto sālsūdeni, viņš nekavējoties sāka ēst. Glaubers pētīja šo ūdeni, un no tā izkristalizējās sāls Na 2 SO 4 × 10H 2 O Tagad to izmanto kā caurejas līdzekli medicīnā, krāsojot kokvilnas audumus. Sāls tiek izmantota arī stikla ražošanā

Pelašķiem ir palielināta spēja izdalīt sēru no augsnes un stimulēt šī elementa uzsūkšanos ar blakus esošajiem augiem

· Ķiploki izdala vielu – albucīdu, kodīgu sēra savienojumu. Šī viela novērš vēzi, palēnina novecošanos un novērš sirds slimības.