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:
- Получение серной кислоты в химической промышленности.
- Производство сульфитов и сульфатов.
- Выпуск препаратов для подкормок растений, борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур.
- Серосодержащие руды на горно-химических комбинатах перерабатывают для получения цветных металлов. Сопутствующим производством является сернокислотное.
- Введение в состав некоторых сортов сталей для придания особых свойств.
- Благодаря получают резину.
- Производство спичек, пиротехники, взрывчатых веществ.
- Использование для приготовления красок, пигментов, искусственных волокон.
- 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.
Чистая природная сера – твердое кристаллическое вещество желтого цвета. В природе сера встречается в самородном виде, образуя большие залежи. Коллекционным материалом являются хорошо образованные и ярко окрашенные кристаллы серы с алмазным и матовым блеском размером 1,5-15 см и более, а также щетки и друзы таких кристаллов.
Сера изревле широко использовалась в опытах алхимиков, в медицине. При горении она испускает сильный характерный запах. Ее аромат и цвет послужили для людей поводом использовать серу в магии в течение столетий. Ее часто сжигали, чтобы отвести «демонов» и «дьяволов». Это было связано с представлением, согласно которому положительные силы будут привлечены приятными ароматами, в то время как отрицательные силы ненавидят неприятные запахи и будут бежать от них. Позже серу сжигали, чтобы защитить животных и остановить «очарование» или магическое порабощение.
Сера – постоянная составная часть растений, содержится в них в виде различных неорганических и органических соединений. Неорганическая сера обнаружена в виде сернокислых солей. Известны концентрирующие ее бактерии. Некоторые из микроорганизмов образуют в качестве продуктов жизнедеятельности специфические соединения серы; например, грибки рода Penicillinum синтезируют серосодержащий антибиотик пенициллин.
Сера, подобно азоту, входит в состав белков, в силу чего белковый обмен является одновременно азотистым и серным. В тканях сера находится в виде сложных органических соединений – сульфатов либо в сочетании с углеводами, либо в виде сульфатидов в сочетании с фосфатидами в так называемых липоидах, входящих в состав мозгового вещества.
Сера обнаружена в инсулине, и некоторые исследователи приписывают гипогликемическое действие инсулина содержащейся в нем сере.
Сера содержится в антиневралгическом витамине В-тиамине, что отличает этот витамин от других. В белках сера содержится в аминокислотах: цистеине, цистине, которые участвуют в окислительно-восстановительных реакциях организма. Цистеин входит в состав глютатиона, белкового вещества, которым богаты эритроциты, печень, надпочечники и особенно ткани эмбриона, окислительные процессы в которых происходят весьма интенсивно.
Участвуя в окислительно-восстановительных процессах, сера играет в тканевом дыхании ту же роль, что гемоглобин и оксигемоглобин в газообмене легких.
Элементарная сера не обладает выраженным токсическим действием, но все ее соединения токсичны. Принятые внутрь 3 – 5 г, элементарной серы действуют как слабительное вследствие образования сероводорода в кишечнике, стимулирующего перистальтику. Но при ежедневном приеме малых доз серы от 1,0-2,5-10 мг в течение 1-2 недель появляются головные боли, головокружение, утомляемость, потливость, учащение пульса, запоры, боли в животе, изменение в обмене веществ и т. д.
Сера и ее неорганические соединения применяются в медицине с древнейших времен при кожных заболеваниях, заболеваниях суставов, при отравлениях тяжелыми металлами и в качестве слабительного.
Окуривание серой останавливает насморк. С уксусом и медом ее прикладывают на размозженное ухо.
Лечебные свойства серы используются весьма широко в бальнеологии. Действие серных вод обусловлено содержащимся в них сероводородом. Всасываясь через кожу и легкие, сероводород вызывает покраснение кожи от расширения мельчайших сосудов кожи, замедление пульса на 10-15 ударов, понижение систолического и диастолического давления на 5-10 мм. Лечение серными водами используется при различного рода заболеваниях: хронических артропатиях ревматической и подагрической этиологии, при заболеваниях сердечной мышцы типа кардиосклероза, при остеомиелитах с рецидивирующими свищами, при хронических женских заболеваниях, при хронических кожных болезнях, при отравлениях ртутью, свинцом на производстве.
Противопоказанием к лечению серными водами являются острые и подострые заболевания сердца, суставов, женских органов, гипертония с явлениями нефросклероза, костные анкилозы, фурункулезы, все пиодермические заболевания.
Из неорганических соединений серы в настоящее время применяются следующие:
Natrium hyposulfurosum, тиосульфат натрия (гипосульфат), применяется (по методу Демьяновича) как наружное средство для лечения чесотки и некоторых грибковых заболеваний кожи.
Sulfur depuratum, очищенная сера (Flos sulfurise, серный цвет), применяется как слабительное при запорах (на прием по 0,5-1,0 г) и для лечения энтеробиоза (заражение острицами). Входит в состав сложного лакричного порошка (Pulvis Glycyrrhisae compositae). В 1926 г. датским психиатром К. Шредером было предложено лечение внутримышечными инъекциями 1%-ной очищенной серы таких заболеваний, как невролюэс, табес, параличи, шизофрения.
Наружно применяется в Вилькинсоновой мази и простой серной.
Calcium sulfuricum, сульфат кальция, при нагревании выделяет воду и превращается в жженый гипс, применяемый в хирургии для повязок.
За последние 20 лет медицина стала широко пользоваться органическими препаратами серы. В 1935 г. немецкий ученый Домагк предложил препарат пронтозил, содержащий сульфогруппу 802. Это средство оказалось эффективным в борьбе с микробами. Фармацевтическая промышленность создала большое количество сульфаниламидных препаратов. Самым простым по химическому строению является белый стрептоцид. Все другие сульфаниламидные препараты являются производными белого стрептоцида. Таковы сульфадин, сульфазол, норсульфазол, сульфазин, сульфадимезин, уросульфан, дисульфан, сульгин, фталазол, сульфозин и др. Все эти препараты являются высокоактивными средствами в борьбе с тяжелейшими заболеваниями, вызываемыми кокками и бациллами, на которых они
производят бактериостатическое действие, но содержание в них, помимо бензола, амидо- и сульфогрупп может вести к появлению побочных явлений.
В гомеопатии применяется как элементарная сера, так и ее различные соединения, но во главе всех соединений серы стоит элементарная сера – Sulfur. Сера была неоднократно испытана Ганеманом, В ней он видел главное средство против основного страдания человечества – «псоры». Этим термином Ганеман объединял все кожные заболевания, выражающиеся зудом, сыпями, бородавками и другими кожными изменениями. Опыт показал, что именно сера является средством, без которого редко можно обойтись в лечении тяжелых острых заболеваний и никогда – в лечении хронических.
Сера – сильнейший активатор различных расстройств серного (белкового) обмена и, действительно, является лекарственным средством первостепенного значения. Избирательность серы к коже издавна сделала ее главным лечебным средством при кожных болезнях. Сера применяется также при заболеваниях центральной нервной системы, что легко объяснимо: кожа и нервная система связаны общностью происхождения.
Но применение серы, даже в гомеопатических дозах, требует большой осторожности, особенно у людей с нарушенным серным обменом или страдающих аллергическими заболеваниями – астмой, экземой, отеком Квинке. В подобных случаях сера может вызвать сильное обострение.
Впервые увидев изумительной красоты кристаллы ярко-жёлтого, лимонного или медового цвета, можно ошибочно принять их за янтарь. Но это не что иное, как самородная сера.
Сера самородная существует на Земле с момента рождения планеты. Можно сказать, что она имеет внеземное происхождение. Известно, что этот минерал присутствует в больших количествах и на других планетах. Ио — спутник Сатурна, покрытый извергающимися вулканами, похож на огромный яичный желток. Значительная часть поверхности Венеры также покрыта слоем жёлтой серы.
Люди начали использовать её ещё до нашей эры, но точная дата открытия неизвестна.
Неприятный удушающий запах, возникающий при горении, принёс этому веществу дурную славу. Чуть ли не во всех религиях мира расплавленная сера, источающая невыносимое зловоние, ассоциировалась с адской преисподней, где грешники принимали жуткие мучения.
Древние жрецы, совершая религиозные обряды, применяли горящий серный порошок для общения с подземными духами. Считалось, что сера – порождение тёмных сил из потустороннего мира.
Описание смертоносных испарений встречается у Гомера. А знаменитый самовоспламеняющийся «греческий огонь», повергавший противника в мистический ужас, также имел в своём составе серу.
В VIII веке китайцы применяли горючие свойства самородной серы при изготовлении пороха.
Арабские алхимики называли серу «отцом всех металлов» и создали оригинальную ртутно-серную теорию. По их мнению, сера присутствует в составе любого металла.
Позже французский физик Лавуазье, после проведения серии опытов по горению серы, установил её элементарную природу.
После открытия пороха и его распространения в Европе начали добывать самородную серу и разработали метод получения вещества из пирита. Впрочем, этот способ широко использовался ещё в древней Руси.
Какие области применения серы Вы узнаете из этой статьи.
Области применения серы
Сера в природе встречается в свободном состоянии и в разных соединениях. Ею получают из самородных руд. Также она является побочным продуктом переработки полиметаллических руд, комплексной переработки сульфатов, очистки горючих ископаемых.
Применение серы в промышленности
Главным потребителем серы считается химическая промышленность, которая поглощает примерно половину добываемой серной кислоты. Из нее производят черный порох, сероуглерод, различные красители, бенгальские огни и светящиеся составы. Немалую часть серы потребляет бумажная промышленность.
В резиновой промышленности серу применяют для того, чтобы превратить каучук в резину. Свойства каучука, такие как эластичность и упругость, материал приобретает только после смешивания с серой и нагревания. Данный процесс имеет название вулканизация. Бывает 2-ух видов: горячая и холодная. Во время горячей вулканизации каучук с серой нагревают до 130-160°С. Холодная вулканизация проходит без нагревания, каучук обрабатывается хлоридом серы (S 2 C 12).
Когда к каучуку добавляют 0,5-5% серы, то получается мягкая резина, из которой изготавливают автомобильные камеры, покрышки, трубки, мячи. Если к материалу добавить 30-50% серы, то получается жесткий, неэластичный материал – эбонит. Это твердое вещество и электрический изолятор.
Применение серы в сельском хозяйстве осуществляется в элементарном виде и в виде соединений. Растения нуждаются в сере, поэтому изготавливают серные удобрения, которые повышают качество и количество урожая. Серные удобрения способствуют повышению морозостойкости злаков и образованию органических веществ. Также с помощью серы борются с болезнями растений хлопчатника и винограда. Ею окуривают зараженные зернохранилища, плодоовощехранилища, чесоточных животных.
Применение серы в медицине
Сера является основой мазей, которые излечивают грибковые заболевания кожи – чесотки, псориаза, себореи. Из органических соединений серы изготавливают сульфамидные препараты — сульфазол, сульфидин, норсульфазол, стрептоцид и сульфодимезин. Также их применяют внутрь как слабительное и отхаркивающее средство.
Сера является элементом периодической системы Д. И. Менделеева, ее атомный номер - шестнадцать. Обладает неметаллическими свойствами. Обозначается латинской буквой S. Название, предположительно, имеет индоевропейский корень - «гореть».
Исторический ракурс
Когда была открыта сера и начата ее добыча, не выяснено. Известно лишь то, что о ней древние люди знали задолго до нашей эры. Ранние жрецы применяли ее при своих культовых обрядах, включали в состав окуривающих смесей. Минерал серу относили к продукту, который производили боги, в основном обитающие в подземном мире.
С давних пор, о чем свидетельствуют исторические документы, она использовалась как составляющий элемент горючих смесей, которые применялись в военных целях. Гомер также не обошел своим вниманием минерал серу. В одном из своих произведений он описал «испарения», которые оказывали пагубное воздействие на человека при горении.
Историки предполагают, что сера была составляющим элементом в так называемом «греческом огне», который наводил страх на врагов.
В восьмом веке в Китае ее стали применять для приготовления пиротехнических смесей, в том числе и в горючих веществах, напоминающих порох.
В средние века она была одним из трех главных элементов у алхимиков. Они активно применяли минерал самородную серу в своих изысканиях. Зачастую это приводило к тому, что опыты с ней приравнивались колдовству, а это в свою очередь приводило к гонениям со стороны инквизиции древних химиков и их последователей. Именно с тех времен, со средних веков и эпохи Возрождения, запах горящей серы, их газы, стали ассоциировать с деяниями нечистой силы и дьявольскими проявлениями.
Свойства
Самородный минерал сера имеет молекулярную решетку, какой нет у иных подобных элементов. Это приводит к тому, что у нее низкая твердость, отсутствует спайность, это достаточно хрупкий материал. Удельный вес серы составляет 2,7 граммов на сантиметр кубический. Минерал имеет плохую электро-, слабую теплопроводность и невысокую температуру плавления. Свободно загорается при воздействии открытого пламени, в том числе от спички, цвет пламени - голубой. Хорошо воспламеняется при температуре около 248 градусов Цельсия. При горении выделяет сернистый газ, который обладает резким удушливым запахом.
Описания минерала серы разнообразны. Она имеет оттенки светло-желтые, соломенные, медовые, зеленоватые. В сере, которая имеет в своей структуре органические вещества, наличествует бурая, серая или черная окраска. На фото минерал сера в твердом, чистом, кристаллическом виде всегда притягивает взгляд и легко узнаваем.
Вулканическая сера ярко-желтая, зеленоватая, оранжевая. В природе можно встретить ее в виде различных масс, плотных, землистых, порошковых. Встречаются в природе и кристаллические наросшие серные кристаллы, но достаточно редко.
Сера в природе
Природная сера в чистом состоянии встречается редко. Но в земной коре ее запасы очень значительны. В основном это руды, где в большом количестве присутствует серные прослойки.
До настоящего времени наука не определилась с причиной возникновения месторождений серы. Некоторые версии является взаимоисключающими. С учетом того, что сера проявляет высокую химическую активность, предполагается, что в процессе формирования поверхности земной коры она многократно связывалась и выделялась. Как шли эти реакции, доподлинно не установлено.
По одной из версий предполагается, что сера является следствием вымывания сульфатов, которые стали продуктами жизнедеятельности отдельных бактерий. Последние используют соединения минерала как пищу.
Исследователи рассматривают различные версии о процессах замещения серы в земной коре, которые приводят к ее выделению и накоплению. Но однозначно понять природу возникновения пока не получается.
Физические и химические свойства серы
Первые научные исследования были произведены лишь в XVIII веке. Тщательное изучение свойств минерала серы осуществил французский ученый Антуан Лавуазье. Так, он установил, что она кристаллизуется из расплавов, первоначально принимая игольчатые виды. Однако эта форма не стойкая. При уменьшении температуры сера перекристаллизуется, образуя объемные полупрозрачные образования лимонно-желтого или золотистого оттенка.
Месторождения, добыча серы
Основным источником добычи минерала серы являются месторождения. По расчетам исследователей-геологов следует, что ее мировые запасы насчитывают около 1,4 млрд тонн.
Древние люди, а также рудокопы Средневековья, добывали серу путем закапывания на глубину большой глиняной емкости. На нее помещали другую, в которой имелось отверстие в днище. Верхнюю емкость наполняли породой, в которой содержалось сера. Эту конструкцию нагревали. Сера начала плавиться и стекать в нижний сосуд.
В настоящее время добыча происходит путем открытой выработки, а также с применением способов выплавки из-под земли.
Крупные месторождения серы на территории Евразии имеются в Туркмении, в Поволжье, иных местах. Значительные залежи в России обнаружены на левых берегах реки Волги, которые протянулись от Самары до Казани.
При разработке минерала серы особое внимание уделяется безопасности. Это связано с тем, что руде всегда сопутствует скопление сероводорода, который очень вреден для дыхания. Сам минерал имеет свойство возгораться и образовывать взрывчатые составы.
Наиболее распространенный способ добычи - открытый. При этом горной техникой снимается верхняя часть пород. Взрывными работами осуществляется дробление рудной части. Потом фракции отправляются на предприятие для проведения процесса обогащения, а затем - на заводы по выплавке для получения чистой серы.
Если минерал залегает глубоко и объемы его значительны, используют для добычи метод Фраша.
В конце 1890 года инженером Фрашем было предложено осуществлять плавление серы под землей, а после превращения ее в жидкое состояние - выкачивать наружу. Процесс этот сопоставим с добычей нефти. С учетом достаточно невысокой идея инженера успешно прошла испытания и началась промышленная добыча этого минерала таким способом.
Во второй половине XX века активно начал использоваться метод для добычи посредством использования токов высокой частоты. Их воздействие также приводит к расплавлению серы. Последующее нагнетание сжатого горячего воздуха позволяет ускорить подъем ее в жидком состоянии на поверхность.
В больших объемах сера содержится в природных газах. Для ее добычи подходит метод Клауса. Используются специальные серные ямы, в которых осуществляется дегазация. В результате получается твердый модифицированный продукт с большим серным содержанием.
Применение
Около половины всей добываемой серы идет на производство серной кислоты. Также этот минерал нужен для изготовления каучука, лекарств, в качестве фунгицидов в сельском хозяйстве. Нашел применение минерал и как структурный элемент в популярном сероасфальте и заменителе портландцемента - серобетоне. Активно используют при изготовлении различных пиротехнических составов, в производстве спичек.
Биологическая роль
Сера является важным биогенным элементом. Входит в состав значительного числа аминокислот. Составной элемент при образовании белковых структур. В бактериальном фотосинтезе минерал принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях организма, является источником энергии. В человеческом теле на один килограмм веса приходится около двух граммов серы.
Сера в чистом виде ядовитым веществом не является, в отличие от летучих газов, к которым относится ангидрид, сероводород и так далее.
Пожароопасные свойства
Сера - это пожароопасный минерал. Тонко измельченные ее фракции способны самовозгораться в присутствии влаги, при наличии контактов с окислителями, а также при создании смесей с углем, жирами, маслами. Тушат серу распыленной водой и воздушно-механической пеной.
