Характеристика серы как химического элемента

Содержание серы а организме человека (масса тела 70 кг) составляет 140 г. В сутки человеку необходимо примерно 1 г, и это удовлетворяется обычным рационом питания. Содержание серы в пищевых продуктах, как правило, пропорционально содержанию в них белков. Серой богаты бобовые растения, овсяные хлопья, пшеница, яйца, мясо, рыба и молоко. Большая часть серы поступает в организм в составе аминокислот и выводится в основном с мочой в виде иона SO42-.

Биологическая роль серы

Сера входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (незаменимая аминокислота метионин), цистина, а также в состав некоторых гормонов и витаминов, участвует в окислительно-восстановительных процессах в организме. Она входит в состав хрящевой ткани, волос, ногтей. При недостатке серы в организме наблюдается хрупкость костей и выпадение волос. Сера необходима для обезвреживания в печени ядовитых веществ, поступающих в результате гниения.

Применение соединений серы в медицине

Соединения серы могут служить лекарственными средствами.

Тиосульфат натрия Na2S2O3—противоядие против тяжелых металлов в организме.

Мелкодисперсная сера—основа мазей, применяется при лечении грибковых заболеваний.

Глауберова соль Na2SO4 ∙10H2O—слабительное и желчегонное средство.

Сероводородные ванны. В минеральной воде источников сероводородных термальных вод Мацесты (г. Сочи) растворено много различных веществ, но ее химический облик определяется натрием, хлором и сероводородом; благодаря последнему у воды резкий запах. Покраснение кожи - ответная реакция на действие газа: сосуды расширяются, к ним поступает много богатой кислородом крови, улучшается кровообращение. Сероводород в воде Мацесты присутствует в 2 состояниях - в виде молекул H2S и гилросульфидных ионов HS-.

Еще во времена А. С. Пушкина большой популярностью пользовались купания в серных (теплых и горячих) источниках горы Машук, что было им отражено в своих произведениях:

Машук, податель струй целебных;

Вокруг ручьев его волшебных

Больных теснится бледный рой;

Кто жертва чести боевой,

Кто почечуя, кто Киприды;

Страдалец мыслит жизни нить

В волнах чудесных укрепить,

Кокетка злых годов обиды

На дне оставить, а старик

Помолодеть — хотя б на миг.

Сера (Sulphur - обозн. "S" в таблице Менделеева) — высокоэлектроотрицательный элемент, проявляет неметаллические свойства. В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных анионов, образует многие кислоты и соли. Большинство серосодержащих солей малорастворимы в воде.

Природные минералы серы

Сера является пятнадцатым по химической распространенности элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.

Важнейшие природные соединения серы FeS2 — железный колчедан, пирит, ZnS — цинковая обманка, PbS — свинцовый блеск, HgS — киноварь, CaSO4 · H2O — гипс, Na2SO4 · 10H2O — глауберова соль, MgSO4 · 7H2O — горькая соль.

Входит в состав различных минералов, руд и горных пород, нефти, природного угля. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жесткость пресной воды. Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

История происхождение названия

Происхождение латинского sulfur неизвестно. Русское название элемента обычно производят от санскритского «сира» — светло-желтый. Возможно родство «серы» с древнееврейским «серафим» — мн. числом от «сераф» — букв. сгорающий, а сера хорошо горит. В древнерусском и старославянском «сера» — вообще горючее вещество, в том числе и жир.

Получение

Серу получают главным образом выплавкой самородной серы непосредственно в местах её залегания под землей. Серные руды добывают разными способами — в зависимости от условий залегания. Залежам серы почти всегда сопутствуют скопления ядовитых газов — соединений серы. К тому же нельзя забывать о возможности ее самовозгорания.

Добыча руды открытым способом происходит так. Шагающие экскаваторы снимают пласты пород, под которыми залегает руда. Взрывами рудный пласт дробят, после чего глыбы руды отправляют на сероплавильный завод, где из концентрата извлекают серу.

В 1890 г. Герман Фраш, предложил плавить серу под землей и через скважины, подобные нефтяным, выкачивать ее на поверхность. Сравнительно невысокая (меньше 120°C) температура плавления серы подтверждала реальность идеи Фраша. В 1890 г. начались испытания, приведшие к успеху.

Известно несколько методов получения серы из серных руд: пароводяные, фильтрационные, термические, центрифугальные и экстракционные.

Физические свойства

Природный сросток кристаллов самородной серы

Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые гомоцепи. Наиболее стабильны циклические молекулы S8, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество желтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S4, S6) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета. В воде сера нерастворима, некоторые её модификации растворяются в органических растворителях, например сероуглероде.

Серу применяют для производства серной кислоты, вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как коллоидная сера - лекарственный препарат.

Химические свойства

При комнатной температуре сера реагирует с фтором, хлором и концентрированными кислотами - окислителями (HNO3, H2SO4), проявляя восстановительные свойства:

S + 3F2 = SF6

S + Cl2 = SCl2

S + 6HNO3(конц. ) = H2SO4 + 6NO2 ↑ + 2H2O

S + 2H2SO4(конц. ) = 3SO2 ↑ + 2H2O

На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид — бесцветный газ с резким запахом:

S + O2 = SO2

При взаимодействии с металлами образует сульфиды.

При нагревании сера реагирует с углеродом, кремнием, фосфором, водородом:

C + 2S = CS2 (сероуглерод)

Сера при нагревании растворяется в щелочах — реакция диспропорционирования

3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O

Практическая часть.

Домашний эксперимент:

В капусте накапливается 0,0008% серы. Взвесьте вилок капусты и рассчитайте, какая масса серы в ней содержится.

Нам с сестрой было неинтересно просто так выполнять это задание, и мы решили сочинить сказку. Мы переделали сказку про колобка на другой лад.

Действующие лица: колобок, старик со старухой, Д. И. Менделеев и, конечно же, сказочник. Сказочник рассказывает сказку:

История о том, как колобок превратился в капусту.

Жил-был когда-то Колобок. Жил он жил, но вопреки сказке есть его никто не хотел. Оказывается, все – и заяц, и лиса, и волк, и медведь, и даже бабка с дедом сели на низкоуглеводную диету, исключив из своего рациона хлебобулочные и макаронные изделия. «Жизнь без хлеба!!!» - держали они в руке плакат. А на обеденном столе стояла большая корзина полная овощей, в саду росли фасоль и горох.

Колобок плакал, он сильно переживал по этому поводу. Горю Колобка не было предела. И решил он измениться, чтоб его съели, как по сказке положено. Надумал он превратиться в капусту, ведь её-то обитатели леса ели килограммами. Наш герой выяснил, что в капусте содержится много бета-каротина, фолата, железа, серы, кальция, витаминов А и С. Купил все эти минеральные вещества и витамины в аптеке Колобок и начал употреблять их трижды в день после еды. В скором времени состав Колобка полностью совпадал с составом капусты: он начал зеленеть.

Однако была одна проблема: Колобок ну никак не мог рассчитать, сколько процентов должна составлять сера в его организме. С математикой у него было тяжеловато. И решил он написать письмо самому великому Менделееву, надеясь, что тот ему поможет. И, действительно! Уже через три дня пришёл от химика вот такой ответ:

Дорогой Колобок! Очень рад помочь тебе!

Пусть х будет твоей массой тела, тогда:

Массовая доля серы будет равна произведению оного и массовой доли серы 0,0008%.

Раздели полученное на 100.

Менделеев.

Так, в конце концов, сделав расчёты, Колобок принял столько серы, что окончательно стал капустой и был благополучно съеден.

Вот и сказке конец, а кто слушал – молодец!