Характеристика сірки. Застосування сірки. Медична сірка

Халькоген - група елементів, до якої відноситься сірка. Її хімічний знак - S - перша буква латинського назви Sulfur. Склад простого речовини записують за допомогою цього символу без індексу. Розглянемо основні моменти, що стосуються будови, властивостей, одержання і застосування даного елемента. Характеристика сірки буде представлена максимально детально.

Загальні ознаки та відмінності халькогенів

Сірка відноситься до підгрупи кисню. Це 16-я група в сучасній длінноперіодной формі зображення періодичної системи (ПС). Застарілий варіант номера та індексу - VIA. Назви хімічних елементів групи, хімічні знаки:

• кисень (О) ;
• сірка (S) ;
• селен (Se) ;
• телур (Te) ;
• полоній (Po).

Зовнішня електронна оболонка вищеперелічених елементів влаштована однаково. Всього вона містить 6 валентних електронів, які можуть брати участь в утворенні хімічного зв`язку з іншими атомами. Водневі сполуки відповідають складу H<sub>2</sub>R, наприклад, H<sub>2</sub>S - сірководень. Назви хімічних елементів, що утворюють з киснем з`єднання двох типів: сірка, селен і телур. Загальні формули оксидів цих елементів - RO₂, RO₃.

Халькогенам відповідають прості речовини, які значно відрізняються за фізичними своства. Найбільш поширені в земній корі з усіх халькогенів - кисень і сірка. Перший елемент утворює два газу, другий - тверді речовини. Полоній - радіоактивний елемент - рідко зустрічається в земній корі. У групі від кисню до полонію неметалічні властивості зменшуються і зростають металеві. Наприклад, сірка - типовий неметал, а телур володіє металевим блиском і електропровідністю.

Елемент № 16 періодичної системи Д.І. Менделєєва

Відносна атомна маса сірки - 32,064. З природних ізотопів найбільш поширений ³²S (більше 95% по масі). Зустрічаються в менших кількостях нукліди з атомною масою 33, 34 і 36. Характеристика сірки по положенню в ПС і будовою атома:

• порядковий номер - 16;
• заряд ядра атома дорівнює + 16;
• радіус атома - 0,104 нм;
• енергія іонізації -10,36 ев;
• відносна електронегативність - 2,6;
• ступінь окислення в з`єднаннях - +6, +4, +2, -2;
• валентності - II (-), II (+), IV (+), VI (+).

Сірка знаходиться в третьому періоде- електрони в атомі розташовуються на трьох енергетичних рівнях: на першому - 2, на другому - 8, на третьому - 6. валентність є всі зовнішні електрони. При взаємодії з більш електронегативними елементами сірка віддає 4 або 6 електронів, набуваючи типові ступені окислення +6, +4. У реакціях з воднем і металами атом притягує відсутні 2 електрона до заповнення октету і досягнення стійкого стану. Ступінь окислювання в цьому випадку знижується до -2.

Фізичні властивості ромбічної і моноклінної аллотропних форм

При звичайних умовах атоми сірки з`єднуються між собою під кутом в стійкі ланцюга. Вони можуть бути замкнуті в кільця, що дозволяє говорити про існування циклічних молекул сірки. Склад їх відображають формули S₆ і S₈.

Характеристика сірки повинна бути доповнена описом відмінностей між аллотропной модифікаціями, що володіють різними фізичними властивостями.

Ромбічна, або alpha - сірка - найбільш стабільна кристалічна форма. Це яскраво-жовті кристали, що складаються з молекул S₈. Щільність ромбічної сірки становить 2,07 г / см3. Світло-жовті кристали моноклінної форми утворені beta - сірої з щільністю 1,96 г / см3. Температура кипіння досягає 444,5 ° С.

Отримання аморфної сірки

Якого кольору сірка в пластичному стані? Це темно-коричнева маса, абсолютно не схожа на жовтий порошок або кристали. Для її отримання потрібно розплавити ромбическую або моноклинную сірку. При температурі вище 110 ° С утворюється рідина, при подальшому нагріванні вона темніє, при 200 ° С стає густою і в`язкою. Якщо швидко вилити розплавлену сірку в холодну воду, то вона застигне з утворенням зиґзаґоподібних ланцюгів, склад яких відображає формула S_n.

Розчинність сірки

Деякі модифікації речовини розчиняються в сероуглероде, бензолі, толуолі і рідкому аміаку. Якщо повільно охолодити органічні розчини, то утворюються голчасті кристали моноклінної сірки. При випаровуванні рідин виділяються прозорі лимонно-жовті кристали ромбічної сірки. Вони тендітні, їх легко можна змолоти в порошок. Сірка не розчиняється у воді. Кристали опускаються на дно посудини, а порошок може плавати на поверхні (не змочується).

Хімічні властивості

У реакціях виявляються типові неметалічні властивості елемента № 16:

• сірка окисляє метали і водень, відновлюється до іона S^2-;
• при згорянні на повітрі і кисні утворюються ди- і триоксид сірки, які є ангідридами кислот;
• в реакції з іншим більш електронегативний елементом - фтором - сірка теж втрачає свої електрони (окислюється).

Вільна сірка в природі

За поширеністю в земній корі сірка знаходиться на 15 місці серед хімічних елементів. Середній вміст атомів S в гірських породах і мінералах становить 0,05% від маси земної кори.

Якого кольору сірка в природі (самородна)? Це світло-жовтий порошок з характерним запахом або жовті кристали, що володіють скляним блиском. Поклади у вигляді розсипу, кристалічні пласти сірки зустрічаються в районах давнього і сучасного вулканізму: в Італії, Польщі, Середньої Азії, Японії, Мексиці, США. Нерідко при видобутку знаходять красиві друзи і гігантські поодинокі кристали.

Сірководень і оксиди в природі

У районах вулканізму на поверхню виходять газоподібні сполуки сірки. Чорне море на глибині понад 200 м є неживим через виділення сірководню H₂S. Формула оксиду сірки двухвалентной - SO₂, тривалентної - SO₃. Перераховані газоподібні сполуки присутні в складі деяких родовищ нафти, газу, природних вод. Сірка входить до складу кам`яного вугілля. Вона необхідна для побудови багатьох органічних сполук. При гнитті білків курячого яйця виділяється сірководень, тому часто кажуть, що у цього газу запах тухлих яєць. Сірка належить до біогенних елементів, вона необхідна для росту і розвитку людини, тварин і рослин.

Значення природних сульфідів і сульфатів

Характеристика сірки буде неповною, якщо не сказати, що елемент зустрічається не тільки у вигляді простого речовини і оксидів. Найбільш поширені природні сполуки - це солі сірководневої та сірчаної кислот. Сульфіди міді, заліза, цинку, ртуті, свинцю зустрічаються у складі мінералів халькопирита, піриту, сфалериту, кіноварі і галеніту. З сульфатів можна назвати натрієву, кальцієву, барієву і магнієву солі, які утворюють в природі мінерали та гірські породи (мірабіліт, гіпс, селеніт, барит, кізерит, епсоміт). Всі ці сполуки знаходять застосування в різних галузях господарства, використовуються як сировина для промислової переробки, добрива, будматеріали. Велико медичне значення деяких кристалогідратів.

Отримання

Речовина жовтого кольору у вільному стані зустрічається в природі на різній глибині. При необхідності сірку виплавляють з гірських порід, не піднімаючи їх на поверхню, а нагнітаючи на глибину перегрітий водяний пар і стиснене повітря. Ще один метод пов`язаний з сублімацією з роздроблених гірських порід в спеціальних печах. Інші способи передбачають розчинення сірковуглецем або флотацію.

Потреби промисловості в сірці великі, тому для отримання елементарного речовини використовуються його сполуки. У сірководні і сульфідах сірка знаходиться у відновленій формі. Ступінь окислювання елемента дорівнює -2. Проводять окислення сірки, підвищуючи це значення до 0. Наприклад, за методом Леблана сульфат натрію відновлюють вугіллям до сульфіду. Потім з нього отримують сульфід кальцію, обробляють його вуглекислим газом і парами води. Утворений сірководень окислюють киснем повітря в присутності каталізатора: 2H₂S + O₂ = 2H₂O + 2S. Визначення сірки, отриманої різними способами, часом дає низькі показники чистоти. Рафінування або очищення проводять дистиляцією, ректифікацією, обробкою сумішами кислот.

Застосування сірки в сучасній промисловості

Сірка гранульована йде на різні виробничі потреби:

1. Отримання сірчаної кислоти в хімічній промисловості.
2. Виробництво сульфітів і сульфатів.
3. Випуск препаратів для підгодівлі рослин, боротьби з хворобами та шкідниками сільськогосподарських культур.
4. Сірковмісні руди на гірничо-хімічних комбінатах переробляють для отримання кольорових металів. Супутнім виробництвом є сернокислотное.
5. Введення до складу деяких сортів сталей для додання особливих властивостей.
6. Завдяки вулканізації каучуку отримують гуму.
7. Виробництво сірників, піротехніки, вибухових речовин.
8. Використання для приготування фарб, пігментів, штучних волокон.
9. Відбілювання тканин.

Токсичність сірки та її сполук

Пилоподібні частки, що володіють неприємним запахом, подразнюють слизові оболонки носової порожнини та дихальних шляхів, очі, шкіру. Але токсичність елементарної сірки вважається не особливо високою. Вдихання сірководню і діоксиду може викликати важке отруєння.

Якщо при випалюванні сірковмісних руд на металургійних комбінатах відходять гази не вловлюють, то вони надходять в атмосферу. З`єднуючись з краплями і парами води, оксиди сірки та азоту дають початок так званим кислотних дощів.

Сірка та її сполуки в сільському господарстві

Рослини поглинають сульфат-іони разом з ґрунтовим розчином. Зниження вмісту сірки веде до уповільнення метаболізму амінокислот і білків в зелених клітинах. Тому сульфати застосовують для підгодівлі сільськогосподарських культур.

Для дезінфекції пташників, підвалів, овочесховищ проста речовина спалюють або обробляють приміщення сучасними серосодержащими препаратами. Оксид сірки має антимікробні властивості, що здавна знаходить застосування у виробництві вин, при зберіганні овочів і фруктів. Препарати сірки використовують як пестицидів для боротьби з хворобами та шкідниками сільськогосподарських культур (борошнистою росою і павутинним кліщем).

Застосування в медицині

Велике значення вивченню лікувальних властивостей жовтого порошку надавали великі врачеватели давнину Авіценна і Парацельс. Пізніше було встановлено, що чоловік, який не отримує достатню кількість сірки з їжею, слабшає, відчуває проблеми зі здоров`ям (до них відносяться свербіж і лущення шкіри, ослаблення волосся і нігтів). Справа в тому, що без сірки порушується синтез амінокислот, кератину, біохімічних процесів в організмі.

Медична сірка включена до складу мазей для лікування захворювань шкіри: акне, екземи, псоріазу, алергії, себореї. Ванни з сіркою можуть полегшити біль при ревматизмі і подагрі. Для кращого засвоєння організмом створені водорозчинні сірковмісні препарати. Це не жовтий порошок, а мелкокристаллическое речовина білого кольору. При зовнішньому використанні цього з`єднання його вводять до складу косметичного засобу для догляду за шкірою.

Гіпс давно застосовується при іммобілізації травмованих частин тіла людини. Глауберову сіль призначають як проносне ліки. Магнезія знижує артеріальний тиск, що використовується в лікуванні гіпертонії.

Сірка в історії

Ще давнину неметалеве речовина жовтого кольору привертало увагу людини. Але тільки в 1789 році великий хімік Лавуазьє встановив, що порошок і кристали, знайдені в природі, складаються з атомів сірки. Вважалося, що неприємний запах, що виникає при її спалюванні, відлякує всяку нечисть. Формула оксиду сірки, який виходить при горінні, - SO₂ (Диоксид). Це токсичний газ, його вдихання небезпечно для здоров`я. Кілька випадків масового вимирання людей цілими селами на узбережжях, в низинах вчені пояснюють виділенням із землі або води сірководню або діоксиду сірки.

Винахід чорного пороху посилило інтерес до жовтих кристалів з боку військових. Багато битви були виграні завдяки вмінню майстрів з`єднувати сірку з іншими речовинами в процесі виготовлення вибухових речовин. Найважливіше з`єднання - сірчану кислоту - теж навчилися застосовувати дуже давно. У середні віки ця речовина називали купоросним маслом, а солі - купоросу. Мідний купорос CuSO_{4 і} залізний купорос FeSO₄ досі не втратили свого значення в промисловості та сільському господарстві.