Камушки серы. Самородная сера — применение, свойства, особенности. Практическое применение серы

кристалл самородной серы

Сера самородная (Sulfur) представляет собой красивые светло-желтые, лимонно-желтые, насыщенно-желтые кристаллы, которые своей солнечной окраской украсят любую коллекцию минералов. Встречаются агрегаты коричневатого цвета, эту окраску придает примесь органики. Кристаллы серы могут быть размером в доли миллиметров, но могут достигать и достаточно больших размеров — до десятков сантиметров.

лимонно-желтые кристаллы серы

Физические свойства. Кристаллы серы имеют моноклинную или ромбическую сингонию , облик кристаллов — сочетание куба и ромба. Кристаллы имеют стеклянный блеск . Твердость этого минерала невелика — 1-2 единицы по десятибальной шкале Мооса. Плотность кристаллов серы составляет 2,05 — 2,08 грамм на кубический сантиметр. Кристаллы хрупкие, и при ударе легко разрушаются.

Кристаллы серы имеют низкую электропроводность и могут использоваться в качестве электроизолятора. Этот минерал плохо проводит тепло и является прекрасным теплоизолятором.

Самородная сера может содержать, селен, астат и теллур в виде изоморфной примеси. При трении этот минерал заряжается статическим электричеством и может притягивать к себе легкие предметы, например, мелкие кусочки бумаги.

Серу можно расплавить, нагрев её до температуры 115.2 градуса Цельсия, при воздействиях высоких температур этот минерал активно окисляется и горит. При этом выделяется серный ангидрид SO3 — газ с удушливым запахом.

Алхимики использовали самородную серу в своих опытах, а это занятие у населения европейских стран того времени было равно колдовству. В средние века и эпоху Возрождения инквизиция устраивала настоящую охоту за ведьмами и магами. Поэтому запах горящей серы стал ассоциироваться с нечистой силой и дьяволом.

Островки серы, вулкан Даллол, Эфиопия

Сера образуется при выветривании сульфидных месторождений металлов.

В окрестностях некоторых затухающих (или остывших) вулканов на поверхность земли поступают растворы, насыщенные ионами сульфидов металлов. При их осаждении тоже образуется самородная сера (вулканическая ).

Этот минерал также может образовываться и при разложении некоторых солей. Так, самородная сера образуется при окислении и разложении минерала гипса (CaSO4·2H2O) . Такие месторождения есть на южном и северном побережьях Италии.

Месторождения серы активно разрабатываются и в России (Поволжье), и за рубежом в Соединенных штатах (в Техасе и Луизиане). Она используется для производства серной кислоты.

Месторождения вулканической серы есть в Японии и Эфиопии. Но в этих странах добыча этого полезного ископаемого не ведется.

Месторождения вулканической серы занимают большие площади, при этом желтые, оранжевые, красные слои и потоки образуют красивейшие фантастические пейзажи.

Извержение вулкана на Ио — спутнике Сатурна (фото космического аппарата Вояджер). Поверхность планеты покрыта слоем серы.

Сера — распространенный минерал, как на Земле, так и на других планетах. Так, например, спутник Сатурна Ио представляет собой небольшую планету (сравнимую по объему с Луной), с расплавленным ядром. На Ио часто извергаются вулканы, при их остывании выделяется много элементарной (самородной) серы. Этот минерал делает поверхность планеты похожим на яичный желток.

Породы, слагающие кору Венеры — в основном серые базальты. Но на этой планете есть немало областей, в которых действуют вулканы. По данным сканирования этой планеты космическими аппаратами, поверхность в этих районах также покрыта слоем самородной серы.

Добыча самородной серы. США, штат Техас.

Кристаллы этого яркого жёлтого минерала очень красивы, но коллекционеру следует помнить, что они хрупки и боятся воздействия высоких температур.

Сера... Самый что ни на есть адский минерал! В преисподней, как известно, в половине котлов кипит смола, а в половине – расплавленная сера. И дело тут не только в том, что температура кипения серы втрое выше температуры кипения смолы. Разогретая сера легко окисляется, давая на редкость едкий дым – недаром в погребах, нуждающихся в дезинфекции, сжигают серные шашки. Дым горящей серы - дополнительная, так сказать, воспитательная мера для грешников...

Есть все основания полагать, что в мифический подземный мир люди поместили серу задолго до изобретения сколько-нибудь структурированной религии. Минерал этот в самородном виде обнаружен человеком невероятно давно, и в течение многих веков пытливые умы стремились найти – и находили! – применение сере.

Судя по всему, самородная сера входила в состав так называемого «греческого огня» - самовоспламеняющегося смолоподобного состава, с успехом использовавшегося в военном деле. Изобретая порох, китайцы не могли обойтись без серы. Врачеватели прошлого – как, впрочем, и медицина современности – широко использовали разнообразные соединения серы.

Смерть Плиния Старшего, знаменитого историка, современника Христа, случилась от серы... В 79-м году Плинию довелось стать свидетелем извержения Везувия. В процессе эвакуации местных жителей Плиний надышался вулканическим газом, полным сероводорода и сернистого газа, и, не в силах выдерживать развившийся астматический приступ, приказал рабу убить себя.

Сера в природе

В чистом виде природная сера встречается нечасто – хотя в земной коре её содержится не менее полупроцента (1,4∙1017 тонн). Это много! В большинстве случаев геологам приходится иметь дело с рудами, изобилующими прослойками серы.

В современной науке существует несколько гипотез образования месторождений серы – причем взаимоисключающих. Высокая химическая активность элемента предполагает многократное его связывание и выделение в процессах формирования верхних слоев земной коры – но как идут реакции, точно неизвестно.

Интересными представляются теории биогенного происхождения серных отложений: на планете, оказывается, есть несколько разновидностей бактерий, использующих соединения серы в пищу. По другим представлениям, сера – продукт вымывания сульфатов из глубинных углеводородов.

Учеными исследуются самые разные версии замещения элементов в породах земной коры, приводящие к выделению и накоплению серы. Однако окончательного понимания законов появления самородной и рудной серы пока нет.

Физические и химические свойства серы

Детальные исследования свойств серы состоялись лишь в XVIII веке. Провел их знаменитый французский естествоиспытатель Антуан Лавуазье. Он выяснил, что сера охотно кристаллизуется из расплава, причем поначалу кристаллы принимают игольчатый вид – но эта форма неустойчива, и при снижении температуры происходит перекристаллизация с образованием объемных полупрозрачных сростков золотистого или лимонно-желтого цвета.

Очень необычно поведение серы при нагревании. Расплавленная сера (t ≥ 113°C), будучи вылитой в холодную воду, превращается в резиноподобную пластичную массу. Требуется несколько суток, чтобы в серной массе начались процессы кристаллизации.

Нагревание серы до температур значительно выше точки плавления ведет к повышению вязкости вещества. Начинается «уплотнение» при 155°С, а при 187°С сера делается почти твердой. Лишь при 300°С к сере возвращается текучесть, а при 445°С она закипает (привет грешникам).

Разогретая до газообразного состояния, сера продолжает удивлять своими свойствами. При сравнительно невысоких температурах в молекуле газообразной серы содержится восемь атомов. При достижении почти двукратной температуры кипения в молекуле летучей серы остается два атома. Одноатомным газом сера становится лишь при 1700°С.

Добыча серы

Обычная добыча серы осуществляется карьерным способом – с использованием огромных экскаваторов, большегрузных самосвалов и обогатительных фабрик. Остроумный метод извлечения серы из недр был предложен Германом Фрашем в конце ХIХ века. Американский химик предложил закачивать под землю горячую воду, и через скважины выкачивать расплавленную серу.

Правда, температура плавления серы почти на 13°С выше температуры кипения воды, однако подача раствора под высоким давлением решает проблему. Итогом внедрения процесса стало получение достаточно чистой серы на первом же этапе производства.

В ХХ веке был предложен метод расплавления серы, находящейся под землей, токами высокой частоты с последующим извлечением расплава через скважины. Нагнетание горячего сжатого воздуха в серные пласты помогает подъему разжиженного минерала.

В нашей стране разработан чрезвычайно рациональный способ эксплуатации серных месторождений. Подземная залежь поджигается, на поверхность выкачивается сернистый газ, который затем транспортируется на химические заводы по трубопроводам.

Использование серы

Человечество уверенно конкурирует с преисподней за серу. Для изготовления одной резиновой покрышки для легкового автомобиля требуется почти 3 кг серы. Отбеливание килограмма бумаги происходит при расходовании ста граммов серы. Огромное количество серы мы сжигаем вместе со спичками. Немного меньше серы мы съедаем в виде лекарств...

Серная кислота широко используется в промышленности. Минеральная сера – известный и эффективный активатор фосфорных удобрений. Скоростная металлообработка – и та не обходится без серы! Эмульсии, применяемые для смазки и охлаждения обрабатываемых деталей, порой на одну пятую состоят из серы!

Между прочим, порошковая сера – первое средство для обеззараживания ртутных разливов. При контакте ртути и серы образуется сульфид металла, издавна называемый киноварью и являющийся весьма устойчивым веществом. Из киновари ртуть не испаряется – стало быть, простого опыления серой места разлива ртути достаточно для устранения опасности отравления ртутными парами.

Сера в природе известна в нескольких полиморфных кристаллических модификациях, в коллоидных выделениях, в жидком и газообразном состояниях. В природных условиях устойчивой модификацией является ромбическая сера (α-сера). При атмосферном давлении при температуре выше 95,6° α-сера переходит в моноклинную β-серу, при охлаждении снова становится ромбической. γ-сера также кристаллизующаяся в моноклинной сингонии, при атмосферном давлении неустойчива и переходит в α-серу. Структура γ-серы не изучена; в данную структурную группу она отнесена условно.

В статье рассмотренно несколько полиморфных модификаций серы: α-сера, β-сера, γ-сера

α-модификация

Английское название минерала α-сера - α-Sulрhur

Происхождение названия

Название α-сера введено Дана (1892).

Синонимы:
Ромбическая сера. Обычно просто называется серой. Дэйтон-сера (Сузуки, 1915) - псевдоморфоза α-серы по β-сере.

Формула

Химический состав

Нередко самородная сера является практически чистой. Сера вулканического происхождения часто содержит небольшие количества As, Se, Те и следы Тi. Сера многих месторождений загрязнена битумами, глиной, разными сульфатами и карбонатами. В ней наблюдаются включения газов и жидкости, содержащей маточный раствор с NaCl, СаСЬ, Na2SO4 и др. Содержит иногда до 5,18% Se (селенистая сера)

Разновидности
1. Волканит - (селенистая сера) оранжево-красного, красно-бурого цвета.

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Ромбическая.

Класс. Дипирамидальный. Некоторые авторы считали, что сера кристаллизуется в ромбо-тетраэдрический класс так как иногда она имеет вид сфеноидов, но эта форма, по Руайе, объясняется влиянием асимметрической среды (активных углеводородов) на рост кристаллов.

Кристаллическая структура серы

Структура серы молекулярная: 8 атомов в решетке входят в одну молекулу. Молекула серы образует восьмерные кольца, в которых атомы чередуются на двух уровнях (вдоль оси кольца). 4 атома S одного уровня образуют квадрат, повернутый относительно другого квадрата на 45°. Плоскости квадратов параллельны оси с. Центры колец располагаются в ромбической ячейке по «алмазному» закону: в вершинах и центрах граней гранецентрированной ячейки и в центрах четырех октантов из восьми, на которые делится элементарная ячейка. В структуре серы выдержан принцип Юма-Розери, требующий для элементов менделеевской группы V1б координации 2 (= 8 - 6). В структуре теллура - селена, а также в моноклинной сере это достигается спиральным расположением атомов, в структуре ромбической серы (а также синтетических β-селене и β -теллуре) - их кольцевым расположением. Расстояние S - S в кольце равно 2,10 А, что в точности совпадает с расстоянием S - S в радикале S 2 пирита (и ковеллина) и немного больше расстояния S-S между атомами S из разных колец (3,3 А).

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов

Облик кристаллов различный - дипирамидальный, реже толстотаблитчатый по с (001), дисфеноидальный и др. На гранях (111) наблюдаются фигуры естественного травления, отсутствующие на гранях (113).

Двойники

Редки двойники по (101), (011), (110) или (111), отмечаются также двойники по (211).

Агрегаты. Сплошные массы, шаровые п почковидные выделения, сталактиты и сталагмиты, порошковатые налеты и кристаллы.

Физические свойства

Оптические

• Цвет серно-желтый, соломенно- и медово-желтый, желто-бурый, от примесей красноватый, зеленоватый, серый; иногда от примесей битумов цвет коричневый или почти черный.
• Черта бесцветная.
• Блеск алмазный
• Отлив смолистый до жирного.
• Прозрачность. Прозрачна до просвечивающей.

Механические

• Твердость 1-2. Хрупка.
• Плотность 2,05-2,08.
• Спайность по (001), (110), (111) несовершенная. Отдельность по (111).
• Излом раковистый до неровного.

Химические свойства

Растворяется в сероуглероде, скипидаре, керосине.

Прочие свойства

Электропроводность при обычной температуре почти равна нулю. При трении сера электризуется отрицательно. В ультрафиолетовых лучах пластинка толщиной 2 мм непрозрачна. При атмосферном давлении температура плавл. 112,8°; температура кипения + 444,5°. Теплота плавления при 115° 300 кал/г-атом. Теплота испарения при 316° 11600 кал/г-атом. При атмосферном давлении при 95,6° α-сера переходит в β-серу с увеличением объема.

Искусственное получение

Получается путем возгона или кристаллизацией из раствора.

Диагностические признаки

Легко узнается по желтому цвету, хрупкости, блеску и легкости воспламенения.

Сопутствующие минералы. Гипс , ангидрит , опал , ярозит , асфальт, нефть, озокерит, газообразный углеводород, сероводород, целестин , галит , кальцит , арагонит , барит , пирит.

Происхождение и нахождение в природе

Самородная сера встречается только в самой верхней части земной коры. Образуется при разнообразных процессах.

Большую роль в образовании месторождений серы играют животные и растительные организмы, с одной стороны, как аккумуляторы S, а с другой, как способствующие распаду H 2 S и других сернистых соединений. С деятельностью бактерий связывают образование серы в водах, илах, почвах, болотах и в нефтях; в последних она частью содержится в виде коллоидных частиц. Сера может выделяться из вод, содержащих H 2 S, под влиянием кислорода воздуха. В приморских районах местами сера выпадает при смешении пресной воды с соленой (из H 2 S морской воды, под действием кислорода, растворенного в пресных водах). Из некоторых природных вод сера выделяется в виде белой мути (р. Молочная в Куйбышевской обл, и др.). Из вод серных источников и из болотных вод, содержащих H 2 S и S, сера выпадает в северных районах России в зимний период в процессе вымораживания. Главным источником образования серы во многих месторождениях так или иначе является H 2 S, какого бы происхождения он ни был.

Значительные скопления серы наблюдаются в вулканических областях, в зоне окисления некоторых месторождений и среди осадочных толщ; месторождения последней группы служат основными источниками самородной серы, добываемой для практических целей. В вулканических областях сера выделяется как при извержениях вулканов, так и из фумарол, сольфатар, горячих источников и газовых струй. Иногда из кратера вулкана выливается расплавленная масса серы в виде потока (в Японии), причем сначала образуются β- или γ-сера превращающиеся позднее в α-серу с характерной зернистой структурой. При вулканических извержениях сера главным образом возникает при воздействии выделяющегося H 2 S на сернистый ангидрид или при окислении сероводорода кислородом воздуха; она может также возгоняться с парами воды. Пары S могут захватываться газами фумарол, струями углекислоты. Наблюдаемое впервые стадии вулканических извержений голубое пламя представляет облака горящей серы (Вулкано, на Липарских о-вах, Италия). Сероводородная стадия фумарол и сольфатар, сопровождающаяся образованием самородной серы, следует после стадии выделения фтористых и хлористых соединений и предшествует стадии углекислых выделений. Из сольфатар сера выделяется в виде рыхлых туфообразных продуктов, которые ветром и атмосферными осадками легко переносятся, образуя вторичные месторождения (Ков-Крик, шт. Юта в США).
Сера. Кристаллы в гипсе

Изменение минерала

В земной коре самородная сера легко окисляется с образованием серной кислоты и различных сульфатов; под влиянием бактерий может также давать сероводород.

Месторождения

Месторождения серы вулканического происхождения обычно невелики; они имеются на Камчатке (фумаролы), на горе Алагез в Армянии, в Италии (сольфатары Слит Поццуоли), в Исландии, Мексике, Японии, США, на Яве, на Липарских о-вах и т. д.
Выделение серы в горячих источниках сопровождается отложением опала, СаСО 3 , сульфатов и др. Местами сера замещает известняки около горячих источников, иногда выделяется в виде тончайшей мути. Горячие источники, отлагающие серу, наблюдаются в вулканических областях и в районах молодых тектонических нарушений, например, в России - на Кавказе, в Средней Азии, на Дальнем Востоке, на Курильских о-вах; в США - в Иеллоустонском национальном парке, в Калифорнии; в Италии, Испании, Японии и др.
Нередко самородная сера образуется в процессе гипергенных изменений при разложении сульфидных минералов (пирита, марказита , мельниковита, галенита, антимонита и др.). Довольно большие скопления найдены в зоне окисления колчеданных залежей, например, в Сталинском месторождении Свердловской обл. и в Блявинском месторождении Оренбургской обл.; в последнем сера имеет вид плотной, но хрупкой массы слоистой текстуры, различной окраски. В месторождении Майкаин в Павлодарской области (Казахстан) крупные скопления самородной серы наблюдались между зоной ярозитов и зоной колчеданных руд.
В небольших количествах самородная сера встречается в зоне окисления очень многих месторождений. Известно образование серы в связи с каменноугольными пожарами при самовозгорании пирита или марказита (порошковатая сера в ряде месторождений Урала), при пожарах в месторождениях нефтеносных сланцев (например, в Калифорнии).

В черном морском иле сера образуется при его посерении на воздухе за счет изменения находящегося в нем односернистого железа.

Наиболее крупные промышленные месторождения серы находятся среди осадочных пород, главным образом третичного или пермского возраста. Их образование связано с восстановлением серы сульфатов, преимущественно гипса, реже - ангидрита. Вопрос о происхождении серы в осадочных образованиях является спорным. Гипс под влиянием органических соединений, бактерий, свободного водорода и др. восстанавливается сначала, возможно, до CaS или Ca(HS) 2 , которые под действием углекислоты и воды переходят в кальцит с выделением сероводорода; последний при взаимодействии с кислородом дает серу. Скопления серы в осадочных толщах иногда имеют пластовый характер. Часто они приурочены к соляным куполам. В этих месторождениях сера сопровождается асфальтом, нефтью, озокеритом, газообразными углеводородами, сероводородом, целестином, галитом, кальцитом, арагонитом, баритом, пиритом и другими минералами. Известны псевдоморфозы серы по волокнистому гипсу (селениту). В России такого типа месторождения имеются в районе Средней Волги (Сюкеевское Татарстан, Алекееевское, Водинское Самарская обл. и др.), в Туркменистане (Гаурдак, Каракумы), в Урало- Эмбенском р-не Казахстана, где ряд месторождений приурочен к соляным куполам, в Дагестане (Аварская и Махачкалинская группы) и в других районах.
Вне России крупные месторождения серы, приуроченные к осадочным толщам, имеются в Италии (Сицилия, Романья), в США (шт. Луизиана и Техас), Испании (около Кадиса) и в других странах.

Практическое применение серы

Применяется в целом ряде производств: в сернокислотном, бумажно-целлюлозном, резиновом, красочном, стекольном, цементном, спичечном, кожевенном и др. Большое значение сера имеет в сельском хозяйстве как инсектофунгисид для борьбы с вредителями на плантациях.винограда, чая, табака, хлопка, свеклы и пр. В виде сернистого ангидрида находит применение в холодильном деле, служит для беления тканей, для протравы в красильном деле и как дезинфицирующее средство.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

Главные линии на рентгенограммах:

Старинные методы. Под паяльной трубкой легко плавится. Сгорает с синеватым пламенем, выделяя SO 2 . В закрытой трубке дает желтый кристаллический возгон или красновато- , коричневые капельки, по охлаждении светло-желтые.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

Двуосна (+). Плотность оптических осей (010); Ng - с, Nm = b, Np = а. Показатель преломления по Шрауфу.

Сера является распространенном самородном минералом, который еще в древние времена использовался в медицинских и производственных целях.

Она образовывается в соляных шахтах, в качестве отложений вокруг вулканов и внутри осадочных слоев. Серная кислота, основное производное серы, — это наиболее важное неорганичное химическое вещество, которое используется в торговле, химии и производстве удобрений. Раньше считалось, что потребление кислоты является одним из лучших показателей промышленного развития страны.

Цвет минерала схож с цветом поверхности спутника Юпитера Ио, что объясняется вулканическими процессами, в следствии которых образовывается сера.

Английское название сульфур (sulfur) происходит от латинского слова, которое в переводе значит “сера”.

По классификации Dana Class принадлежит к классу самородных элементов с полуметаллическими и неметаллическими элементами, группа полиморфов.

Классификация

Подвидом серы является росицкит - необычный полиморф минерала. Он кристаллизуется в моноклинной системе, тогда как кристаллы серы - орторомбические.

Химический состав

Самородная сера состоит из одноименного химического элемента (S8). В периодической системе химических элементов имеет атомный номер 16. Молекулярный вес составляет 256,53 г.

Физические свойства

• твердость по шкале твердости минералов Мооса: 2 (схож с гипсом);
• удельный вес: 2;
• плотность: 2,05-2,09 (средний показатель - 2,06);
• прозрачность: от прозрачных до полупрозрачных самородков;
• цвет: желтый, коричнево- или зелено-желтый, оранжевый, белый;
• цвет черты: белый;
• блеск от стеклянного до земляничного;
• расщепление (излом): конхоидальный (раковистый), неровный;
• габитус: призматический, порошкообразный, имеет форму почки (как, например, гематит);
• люминесцентность: не флуоресцентный.

Оптические показатели

Следует отметить, что низкий коэффициент электропроводности влияет на хрупкость минерала при нагревании.

Добыча (месторождение)

Первичная добыча самородной серы в основном происходит из отложений горных пород соляных куполов, содержащих минерал. Она также образуется из пирита (сульфид железа, FeS2), из песчаных месторождений в Канаде и извлекается в качестве побочного продукта на плавильных заводах, промышленных предприятиях, при переработке нефти, бензина и природного газа.

Общая мировая добыча серы в 2013 году составила 69 млн. тонн, из них примерно 50% было получено, как побочный продукт, при разработке месторождений нефти и природного газа. Непосредственная доля добычи минерала - 30% объема продукции.

Сера широко распространена, как самородные месторождения вблизи вулканов и горячих источников. Она является компонентом сульфидных минералов, например, галенита, пирита, сфалерита и др., а также встречается в метеоритах. Значительные депозиты расположены вдоль побережья Мексиканского залива, а также в крупных месторождениям эвапоритовых групп отложений в Восточной Европе и Западной Азии, которые, скорее всего, являются результатом бактериального разрушения сульфатных минералов.

Шахта Ваниль в провинции Кадис, Андалусии, Испания, является историческим европейским депозитом минерала.

Два других - рудник Мучав, Тарнобжег, Польша и Воинское месторождение, Самарская область, Россия.

Депозиты минерала находятся вблизи горячих источников и вулканических районов во многих частях мира, особенно вдоль Тихоокеанского огненного кольца. Такие месторождения в настоящее время разрабатываются в Индонезии, Чили и Японии. эти отложения является поликристаллическими, а размеры самого крупного экземпляра составляли 22*16*11 см.

Исторически сложилось, что Сицилия была крупным поставщиком ископаемого во времена промышленной революции. На Земле, как и на спутнике Юпитера Ио, элемент образовывается во время вулканических выбросов, в том числе, выбросов из гидротермальных каналов.

В течение 2015 года по всему миру было произведено 70 млн. тонн серы. Топ-12 стран-производителей минерала включает Китай, США, Россию, Канаду, Германию, Японию, Саудовскую Аравию, Индию, Казахстан, Иран, ОАЭ и Мексику.

История (мифология)

Будучи легкодоступным, минерал был известен в древние времена и даже упоминался в Библии. В тексте Святого Писания сера упоминается в связи с “огненной проповедью”, в которой прихожанам напоминается о вечном проклятии для неверующих и нераскаивающихся.

Согласно папирусу Эберса (одна из старейших сохранившихся рукописей медицинского содержания), в Древнем Египте серная мазь использовалась для лечения зернистых век. В “Одиссее” Гомера упоминается, что полезное ископаемое применяли для обеззараживания. В 35 книге “Естественной истории” Плиний Старший рассматривает минерал, упоминая, что лучшие источники находятся на острове Мелос. Он указал, что его используют для обеззараживания, в медицине и для отбеливания одежды.

Самородная сера в своей природной форме известна в Китае с VI века до н.э. Там ее впервые обнаружили в Ханьчжун. К III веку китайцы обнаружили, что минерал можно добывать из пирита.

Ранние алхимики дали минералу свой собственный алхимический символ - крест с треугольником на вершине.

В традиционном досовременном лечении кожи полезное ископаемое использовалось в кремах для облегчения таких состояний, как чесотка, стригущий лишай, псориаз, экзема и акне.

Сфера и область применения

Основное коммерческое использование минерала заключается в производстве серной кислоты H2SO4. Она же, в свою очередь, используется для производства удобрений и является основой многих производственных процессов. Другие виды применения:

• фунгициды;
• инсектициды;
• компонент артиллерийского пороха.

Чистая сера не имеет запаха, а характерный запах гнилых яиц, которой связывают с минералом, образуется, когда порошок смешивают с водой, в результате чего производится сероводородный газ (H2S).

Лечебные свойства

Сера играет решающую роль в детоксикации, так как входит в состав одного из важнейших антиоксидантов, который производи тело - глутатион.

Сера является частью некоторых аминокислот в организме человека, участвует в синтезе белка, а также в нескольких ферментных реакциях. Он участвует в производстве коллагена, вещества, которое образует соединительные ткани, клетки и стенки артерий. Кроме того, он входит в состав кератина, который придает силу волосам, коже и ногтям.

Артрит

По данным Университета штата Мэриленд, США, пищевая добавка серы позитивно влияет на лечение остеоартрита, ревматоидного и псориатического артрита. Серные или грязевые ванны облегчают опухлость, вызванную артритом. Нанесения крема, в состав которого входит диметилсульфоксид, может уменьшить боль при некоторых типах артрита. Прием внутрь пищевой добавки с 6 мг метилсулфлнилметаном серы облегчает артритные боли, а в сочетании с глюкозамином ее эффект только возрастает.

Кожные заболевания

Доказан положительный эффект применения серы при болезнях кожи, в том числе акне, псориаз, бородавки, перхоть, экзема и фолликулит. Кремы, лосьоны и мыло, содержащие серу, используются для устранения отеков и покраснений, вызванных акне. Дерматит и чесотку лечат специализированной сульфидной мазью.

Диетические добавки

Специфических требований по дополнительному приему серы в пище нет, так как необходимый объем усваивается вместе с обычной едой. Она входит в состав богатых на животные белки продукты, такие как молочные продукты, яйца, говядина, птица и морепродукты. В частности, желтки яиц являются одним из высококачественных источников серы. Также ее употребление можно увеличить добавляя в еду лук, чеснок, репу, капусту, морские водоросли и малину. Орехи - дополнительный источник сульфура растительного происхождения.

Ученые признают, что недостаток элемента в организме может быть одной из причин болезни Альцгеймера, количество заболевших которой возрастает с каждым годом.

Следует отметить, что без достаточного количества серы нарушается метаболизм. Это в свою очередь приводит к повреждению мышечных и жировых клеток и, как результат, становится причиной не толерантности к глюкозе. Опасное состояние организма, известное, как метаболический синдром, происходит из-за то, что организм компенсирует дефектный метаболизм глюкозы и набирает вес.

Некоторые исследователи связывают нехватку серы в организме с распространением сердечных заболеваний.

Влияние на здоровье употребления продуктов с серой

Страны, населения которых употребляет большее количество серы в пищу, находятся в рейтинге здоровых стран

Греция, Италия и Япония являются первичными поставщиками серы для всего мира. Разве не случайно, что именно в этих странах процент сердечных заболеваний и ожирения населения - один из самых низких? Скорее всего, нет. Жители Исландии менее всего подвержены депрессии, ожирению, диабету и сердечно-сосудистым заболеваниям.

Некоторые исследователи связывают эти показатели с вулканическим поясом страны. Периодические извержения покрывают грунт сульфатосодержащими камнями. Эта обогащенная почва позволяет выращивать растения и животных. В свою очередь жители страны, которые употребляют мытные продукты в пищу, значительно улучшают свое здоровье.

Раньше считалось, что диета исландцев защищает их от хронических заболеваний благодаря рыбе. Однако теория не получила подтверждения, так как исландцы, которые переехали в Канаду и продолжили употреблять большое количество рыбы, были более подвержены заболеваниям, по сравнению с не эмигрировавшим населением. Таким образом, исландская почва, обогащенная серой, отыгрывает решающую роль в обеспечении иммунитета и получении организмом достаточного количества минерала.

Бытовое использование

Сера в основном используется в качестве прекурсора для других химических веществ. Примерно 85% продукта превращается в серную кислоту. Поскольку она имеет важное значение для мировой экономики, ее производство и потребление являются показателем промышленного развития страны.

Основным применением кислоты является добыча фосфатных руд для производства удобрений. Ее также используют для переработки нефти, обработки сточных вод и добычи полезных ископаемых. Сера реагирует непосредственно с метаном, образовывая сероуглерод, который используется для производства целлофана и вискозы.

Одним из важных применений минерала является вулканизация резины, где полисульфиды образуют связанные органические полимеры. Они нашли широкое применение в отбеливании бумаги и в качестве консервантов в сушеных фруктах. Многие поверхностно-активные вещества и производные, например, лаурилсульфат натрия, является производным сульфатов.

Несмотря на то, что минерал нерастворим в воде, он является одним из самых универсальных элементов для образования соединений. Сера реагирует и образует соединения со всеми химическими элементами, кроме золота, йода, иридия, азота, платины, теллура и инертных газов.

Приведенная ниже информация убедит каждого о том, что минерал распространен и присутствует буквально повсюду:

• занимает 11 место по количеству в человеческом организме;
• находится на 6 месте состава морской воды;
• 14 — по распространенности в земной коре и 9 — на планете;
• замыкает десятку самых распространенных элементов солнечной системы и Вселенной.

Уход за камнем

При намокании образцы полезного ископаемого образуют сероводород, который вызывает их разрушение. Чтобы предотвратить это, не рекомендуется хранить минерал во влажных условиях. Теплая вода может вызвать разрушение самородков.

При воздействии тепла образцы могут растрескиваться. При работе с минералом следует избегать излишнего контакта с ним, а также хранить в темном помещении.

Халькогены — группа элементов, к которой относится сера. Ее химический знак — S — первая буква латинского названия Sulfur. Состав простого вещества записывают с помощью этого символа без индекса. Рассмотрим основные моменты, касающиеся строения, свойств, получения и применения данного элемента. Характеристика серы будет представлена максимально подробно.

Общие признаки и различия халькогенов

Сера относится к подгруппе кислорода. Это 16-я группа в современной длиннопериодной форме изображения периодической системы (ПС). Устаревший вариант номера и индекса — VIA. Названия химических элементов группы, химические знаки:

• кислород (О);
• сера (S);
• селен (Se);
• теллур (Te);
• полоний (Po).

Внешняя электронная оболочка вышеперечисленных элементов устроена одинаково. Всего она содержит 6 которые могут участвовать в образовании химической связи с другими атомами. Водородные соединения отвечают составу H 2 R, например, H 2 S — сероводород. Названия химических элементов, образующих с кислородом соединения двух типов: сера, селен и теллур. Общие формулы оксидов этих элементов — RO 2 , RO 3 .

Халькогенам соответствуют простые вещества, которые значительно отличаются по физическим своствам. Наиболее распространенные в земной коре из всех халькогенов — кислород и сера. Первый элемент образует два газа, второй — твердые вещества. Полоний — радиоактивный элемент — редко встречается в земной коре. В группе от кислорода до полония неметаллические свойства убывают и возрастают металлические. Например, сера — типичный неметалл, а теллур обладает металлическим блеском и электропроводностью.

Элемент № 16 периодической системы Д.И. Менделеева

Относительная атомная масса серы — 32,064. Из природных изотопов наиболее распространен 32 S (более 95% по массе). Встречаются в меньших количествах нуклиды с атомной массой 33, 34 и 36. Характеристика серы по положению в ПС и строению атома:

• порядковый номер — 16;
• заряд ядра атома равен +16;
• радиус атома — 0,104 нм;
• энергия ионизации —10,36 эВ;
• относительная электроотрицательность — 2,6;
• степень окисления в соединениях — +6, +4, +2, -2;
• валентности — II(-),II(+), IV(+), VI (+).

Сера находится в третьем периоде; электроны в атоме располагаются на трех энергетических уровнях: на первом — 2, на втором — 8, на третьем — 6. Валентными являются все внешние электроны. При взаимодействии с более электроотрицательными элементами сера отдает 4 или 6 электронов, приобретая типичные степени окисления +6, +4. В реакциях с водородом и металлами атом притягивает недостающие 2 электрона до заполнения октета и достижения устойчивого состояния. в этом случае понижается до -2.

Физические свойства ромбической и моноклинной аллотропных форм

При обычных условиях атомы серы соединяются между собой под углом в устойчивые цепи. Они могут быть замкнуты в кольца, что позволяет говорить о существовании циклических молекул серы. Состав их отражают формулы S 6 и S 8 .

Характеристика серы должна быть дополнена описанием различий между аллотропными модификациями, обладающими разными физическими свойствами.

Ромбическая, или α-сера — наиболее стабильная кристаллическая форма. Это ярко-желтые кристаллы, состоящие из молекул S 8 . Плотность ромбической серы составляет 2,07 г/см3. Светло-желтые кристаллы моноклинной формы образованы β-серой с плотностью 1,96 г/см3. Температура кипения достигает 444,5°С.

Получение аморфной серы

Какого цвета сера в пластическом состоянии? Это темно-коричневая масса, совершенно не похожая на желтый порошок или кристаллы. Для ее получения нужно расплавить ромбическую или моноклинную серу. При температуре выше 110°С образуется жидкость, при дальнейшем нагревании она темнеет, при 200°С становится густой и вязкой. Если быстро вылить расплавленную серу в холодную воду, то она застынет с образованием зигзагообразных цепей, состав которых отражает формула S n .

Растворимость серы

Некоторые модификации в сероуглероде, бензоле, толуоле и жидком аммиаке. Если медленно охладить органические растворы, то образуются игольчатые кристаллы моноклинной серы. При испарении жидкостей выделяются прозрачные лимонно-желтые кристаллы ромбической серы. Они хрупкие, их легко можно смолоть в порошок. Сера не растворяется в воде. Кристаллы опускаются на дно сосуда, а порошок может плавать на поверхности (не смачивается).

Химические свойства

В реакциях проявляются типичные неметаллические свойства элемента № 16:

• сера окисляет металлы и водород, восстанавливается до иона S 2- ;
• при сгорании на воздухе и кислороде образуются ди- и триоксид серы, которые являются ангидридами кислот;
• в реакции с другим более электроотрицательным элементом — фтором — сера тоже теряет свои электроны (окисляется).

Свободная сера в природе

По распространенности в земной коре сера находится на 15 месте среди химических элементов. Среднее содержание атомов S в составляет 0,05% от массы земной коры.

Какого цвета сера в природе (самородная)? Это светло-желтый порошок с характерным запахом или желтые кристаллы, обладающие стеклянным блеском. Залежи в виде россыпи, кристаллические пласты серы встречаются в районах древнего и современного вулканизма: в Италии, Польше, Средней Азии, Японии, Мексике, США. Нередко при добыче находят красивые друзы и гигантские одиночные кристаллы.

Сероводород и оксиды в природе

В районах вулканизма на поверхность выходят газообразные соединения серы. Черное море на глубине свыше 200 м является безжизненным из-за выделения сероводорода H 2 S. Формула оксида серы двухвалентной — SO 2 , трехвалентной — SO 3 . Перечисленные газообразные соединения присутствуют в составе некоторых месторождений нефти, газа, природных вод. Сера входит в состав каменного угля. Она необходима для построения многих органических соединений. При гниении белков куриного яйца выделяется сероводород, поэтому часто говорят, что у этого газа запах тухлых яиц. Сера относится к биогенным элементам, она необходима для роста и развития человека, животных и растений.

Значение природных сульфидов и сульфатов

Характеристика серы будет неполной, если не сказать, что элемент встречается не только в виде простого вещества и оксидов. Наиболее распространенные природные соединения — это соли сероводородной и серной кислот. Сульфиды меди, железа, цинка, ртути, свинца встречаются в составе минералов сфалерита, киновари и галенита. Из сульфатов можно назвать натриевую, кальциевую, бариевую и магниевую соли, которые образуют в природе минералы и горные породы (мирабилит, гипс, селенит, барит, кизерит, эпсомит). Все эти соединения находят применение в разных отраслях хозяйства, используются как сырье для промышленной переработки, удобрения, стройматериалы. Велико медицинское значение некоторых кристаллогидратов.

Получение

Вещество желтого цвета в свободном состоянии встречается в природе на разной глубине. При необходимости серу выплавляют из горных пород, не поднимая их на поверхность, а нагнетая на глубину перегретый и Еще один метод связан с возгонкой из раздробленных горных пород в специальных печах. Другие способы предусматривают растворение сероуглеродом или флотацию.

Потребности промышленности в сере велики, поэтому для получения элементарного вещества используются его соединения. В сероводороде и сульфидах сера находится в восстановленной форме. Степень окисления элемента равна -2. Проводят окисление серы, повышая это значение до 0. Например, по методу Леблана сульфат натрия восстанавливают углем до сульфида. Затем из него получают сульфид кальция, обрабатывают его углекислым газом и парами воды. Образующийся сероводород окисляют кислородом воздуха в присутствии катализатора: 2H 2 S + O 2 = 2H 2 O +2S. Определение серы, полученной разными способами, порой дает низкие показатели чистоты. Рафинирование или очистку проводят дистилляцией, ректификацией, обработкой смесями кислот.

Применение серы в современной промышленности

Сера гранулированная идет на различные производственные нужды:

1. Получение серной кислоты в химической промышленности.
2. Производство сульфитов и сульфатов.
3. Выпуск препаратов для подкормок растений, борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур.
4. Серосодержащие руды на горно-химических комбинатах перерабатывают для получения цветных металлов. Сопутствующим производством является сернокислотное.
5. Введение в состав некоторых сортов сталей для придания особых свойств.
6. Благодаря получают резину.
7. Производство спичек, пиротехники, взрывчатых веществ.
8. Использование для приготовления красок, пигментов, искусственных волокон.
9. Отбеливание тканей.

Токсичность серы и ее соединений

Пылевидные частицы, обладающие неприятным запахом, раздражают слизистые оболочки носовой полости и дыхательных путей, глаза, кожу. Но токсичность элементарной серы считается не особенно высокой. Вдыхание сероводорода и диоксида может вызвать тяжелое отравление.

Если при обжиге серосодержащих руд на металлургических комбинатах отходящие газы не улавливают, то они поступают в атмосферу. Соединяясь с каплями и парами воды, оксиды серы и азота дают начало так называемым кислотным дождям.

Сера и ее соединения в сельском хозяйстве

Растения поглощают сульфат-ионы вместе с почвенным раствором. Снижение содержания серы ведет к замедлению метаболизма аминокислот и белков в зеленых клетках. Поэтому сульфаты применяют для подкормок сельскохозяйственных культур.

Для дезинфекции птичников, подвалов, овощехранилищ простое вещество сжигают или обрабатывают помещения современными серосодержащими препаратами. Оксид серы обладает антимикробными свойствами, что издавна находит применение в производстве вин, при хранении овощей и фруктов. Препараты серы используют в качестве пестицидов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур (мучнистой росой и паутинным клещом).

Применение в медицине

Большое значение изучению лечебных свойств желтого порошка придавали великие врачеватели древности Авиценна и Парацельс. Позже было установлено, что человек, не получающий достаточное количество серы с пищей, слабеет, испытывает проблемы со здоровьем (к ним относятся зуд и шелушение кожи, ослабление волос и ногтей). Дело в том, что без серы нарушается синтез аминокислот, кератина, биохимических процессов в организме.

Медицинская сера включена в состав мазей для лечения заболеваний кожи: акне, экземы, псориаза, аллергии, себореи. Ванны с серой могут облегчить боли при ревматизме и подагре. Для лучшего усвоения организмом созданы водорастворимые серосодержащие препараты. Это не желтый порошок, а мелкокристаллическое вещество белого цвета. При наружном использовании этого соединения его вводят в состав косметического средства для ухода за кожей.

Гипс давно применяется при иммобилизации травмированных частей тела человека. назначают как слабительное лекарство. Магнезия понижает артериальное давление, что используется в лечении гипертонии.

Сера в истории

Еще в глубокой древности неметаллическое вещество желтого цвета привлекало внимание человека. Но только в 1789 году великий химик Лавуазье установил, что порошок и кристаллы, найденные в природе, состоят из атомов серы. Считалось, что неприятный запах, возникающий при ее сжигании, отпугивает всякую нечисть. Формула оксида серы, который получается при горении, — SO 2 (диоксид). Это токсичный газ, его вдыхание опасно для здоровья. Несколько случаев массового вымирания людей целыми деревнями на побережьях, в низинах ученые объясняют выделением из земли либо воды сероводорода или диоксида серы.

Изобретение черного пороха усилило интерес к желтым кристаллам со стороны военных. Многие битвы были выиграны благодаря умению мастеров соединять серу с другими веществами в процессе изготовления Важнейшее соединение — серную кислоту — тоже научились применять очень давно. В средние века это вещество называли купоросным маслом, а соли — купоросами. Медный купорос CuSO 4 и железный купорос FeSO 4 до сих пор не утратили своего значения в промышленности и сельском хозяйстве.