Сера S – элемент № 16, 3–й период, VIA группа (халькогены). Электронная конфигурация атома серы в стационарном состоянии 1s22s22p63s23p4:
Электронная формула атома серы:
Валентные возможности серы: II – в стационарном состоянии, IV (3s23p33d1) и VI (3s13p33d2) – в возбуждённом состоянии атома.
Наиболее характерными для серы являются следующие степени окисления:
0 – в простых веществах (ромбическая, пластическая сера);
–2 – в сероводороде Н2S и сульфидах (FeS, Na2S);
+4 – в оксиде серы (IV) SO2, сернистой кислоте Н2SO3 и её солях – сульфитах (K2SO3);
+6 – в оксиде серы (VI) S03, серной кислоте Н2SO4 и её солях – сульфатах (K2SO4).
Реже сера проявляет степени окисления:
–1 – в дисульфидах, например FeS2;
+1 – S2C12 – дихлорид дисеры или дихлорид серы (I);
+2 – SC12 – дихлорид серы или хлорид серы (II).
Высшим оксидом серы является оксид серы (VI) SO3 (серный ангидрид), его характер – кислотный. Высшим гидроксидом серы является серная кислота Н2SO4 – сильный электролит, нелетучая, стабильная двухосновная кислота. Водородным соединением серы является сероводород Н2S (газ при обычных условиях), его водный раствор – сероводородная кислота, двухосновная, слабый электролит.
Наиболее прочны молекулы серы S8, имеющие форму короны.
Сeрa образует несколько аллотропных модификаций: ромбическая сера и моноклинная сера. Кристаллическая решётка в обоих случаях молекулярная, в узлах решётки – молекулы S8.
При выливании расплава серы в холодную воду образуется пластичная масса – пластическая сeрa, не имеющая кристаллического строения. Её макромолекулы образованы линейными цепями Sn. При хранении пластическая сера становится хрупкой, изменяет окраску и переходит в ромбическую модификацию.
Если медленно нагреть ромбические кристаллы выше 96 °С, то они превращаются в моноклинную модификацию. В обеих модификациях молекулы серы находятся в форме восьмичленных колец, но упакованы они по–разному. Переход ромбической серы в моноклинную при 96 °С является обратимым. При нагревании до 112 °С сера плавится, а составляющие кристаллическую решётку восьмичленные кольца разрываются, образуя молекулы с открытой цепью.
При обычных условиях сера – твёрдое кристаллическое вещество; кристаллы жёлтого цвета, хрупкие, лёгкие (р ≈ 2 г/см3), легкоплавкие (t0пл ≈ 113°С для ромбической серы).
Для серы характерна окислительно-восстановительная двойственность: по отношению к металлам и водороду сера выступает в роли окислителя.
С водородом сера взаимодействует при нагревании с образованием сероводорода:
При обычных условиях серa взаимодействует со ртутью:
При нагревании сера взаимодействует со многими металлами:
По отношению к неметаллам сeра выступает в роли восстановителя. При нагревании сера сгорает в кислороде:
Сера взаимодействует со всеми галогенами. Фтор окисляет серу до высшей степени окисления.
При температуре примерно 700–800 °С уголь взаимодействует с серой, образуется сероуглерод:
Серa реагирует с концентрированной серной и азотной кислотами:
Сера используется для производства серной кислоты, в реакции вулканизации каучука, для производства инсектицидов, в косметической промышленности.
Конспект урока «Сера: химические свойства».
Следующая тема: «».