Сяра

Сяра
	Сяра
	Сяра – жълт кристалообразен неметал Жълт кристалообразен неметал
	Спектрални линии на сяра Спектрални линии
	Фосфор ← Сяра → Хлор
	Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Сяра, S, 16
Група, период, блок	16, 3, p
Химическа серия	неметал
Електронна конфигурация	[Ne] 3s2 3p4
e- на енергийно ниво	2, 8, 6
CAS номер	7704-34-9
Свойства на атома
Атомна маса	32,06 u
Атомен радиус	127 pm
Ковалентен радиус	102 pm
Радиус на ван дер Ваалс	185 pm
Степен на окисление	6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −2
Оксид	SO3, SO2 (силно киселинни)
Електроотрицателност; (Скала на Полинг)	2,58
Йонизационна енергия	I: 999,59 kJ/mol; II: 2252 kJ/mol; III: 3357 kJ/mol; IV: 4556 kJ/mol; (още)
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Алотропи	α-сяра;; β-сяра;; γ-сяра;; аморфна сяра
Кристална структура (α-сяра)	ромбична
Кристална структура (β- и γ-сяра)	моноклинна
Плътност	α: 2070 kg/m³; β: 1960 kg/m³; γ: 1920 kg/m3
Температура на топене	388,36 K (115,36 °C)
Температура на кипене	717,8 K (444,8 °C)
Критична точка	1314 K; ; 2,07×107 Pa
Специф. топлина на топене	1,727 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	45 kJ/mol
Специф. ел. съпротивление	2×1021 Ω.mm2/m (аморфна)
Топлопроводимост	0,205 W/(m·K) (аморфна)
Магнетизъм	диамагнитна
Модул на свиваемост	7,7 GPa
Твърдост по Моос	2
История
Откритие	Древен Китай (2000 г. пр.н.е.)
Най-дълготрайни изотопи
	Сяра в Общомедия

Сярата е химичен елемент със символ S и атомен номер 16.^[3] Тя е широко разпространен елемент без вкус и миризма, многовалентен неметал. В естествена форма сярата представлява жълти кристали в твърдо състояние. В природата тя се намира в чист вид или под формата на сулфидни и сулфатни минерали. Тя е елемент, съществен за живота и участва в молекулите на две аминокиселини. Стопанската ѝ употреба е предимно в торове, но е широко използвана в барути, кибрит, инсектициди и фунгициди. На български остарели и диалектни думи са още жупел^[4], симпур, синпур, сумпор^[5], кюкюрт^[6], сулфур.

История редактиране

Сярата е позната на човечеството от древността. За това е допринесло съществуването на находища от самородна сяра, както и разнообразното приложение на това вещество. С нея се свързва библейската история за гибелта на Содом и Гомор. Омир споменава за нейните димо-образуващи свойства 800 г. пр.н.е. През 670 г. защитниците на Константинопол запалили арабския флот с помощта на прочутия „гръцки огън“ (смес от селитра, въглен и сяра). Аналогичен по състав е и черният барут, направил революция във военното дело през ХІІІв. Наименованието ѝ произлиза от санскритската дума „сира“, която означава светложълт и очевидно е свързано с нейния цвят. Представката тио-, която отбелязва присъствието на сяра в редица съединения, е от гръцката дума „тейон“, която означава небесен, божествен и съответства на мистическите представи на древните народи за това вещество. От санскритски сиро – жълто, сулвере – спя или убивам. От старогръцки тейон (сяра) – божествен, димящ, миришещ. Одисей познавал и използвал сярата. След завръщането си от Троянската война, той заварил жена си Пенелопа, заобиколена от много кандидати за ръката ѝ. Избил ги и след отстраняване на труповете им, запалил сяра, за да обеззарази къщата и двора. Плиний Стари, живял през първи век, автор на „Естествена история“, загинал при изследване на вулкана Везувий. Виновници за смъртта му са серните пари, серният диоксид (SO₂) и сероводородът (H₂S), които се съдържат в газовете на изригналия вулкан.

Физични свойства редактиране

Парче сяра се стопява до кървавочервена течност. Когато се запали, гори със син пламък.

Структура на S₈ молекула

Физичните свойства на сярата я характеризират като неметал. Ромбичната сяра има лимоненожълт, а призматичната – бледожълт цвят. Тя е крехка. Във водата е неразтворима. Разтваря се само във веществото серовъглерод. Малко над температурата на топене сярата е лесноподвижна течност.

При стайна температура сярата е меко светложълто твърдо вещество. Въпреки че тя е известна с миризмата си (често сравнявана с миризмата на развалени яйца), миризмата всъщност е характеристика на сероводорода (H₂S). Чистата сяра има слаба миризма, подобна на тази на кибрита. Гори със син пламък, който отделя серен диоксид, известен с особената си задушаваща миризма. Сярата е неразтворима във вода, но е разтворима в серовъглерод и до по-малка степен в органични разтворители като бензен и толуен.

В твърдо състояние сярата обикновено съществува под формата на затворени коронообразни S₈ молекули. Освен тази, сярата има много алотропни форми. Отстраняване на един атом от пръстена дава S₇, която е отговорна за характерния жълт цвят на сярата. Правени са и други пръстени като S₁₂ и S₁₈. За сравнение, нейният по лек съсед, кислородът, съществува само в две алотропни състояния: O₂ и O₃. Селенът, по-тежкият аналог на сярата, може да образува пръстени, но по-често съставя полимерни вериги.

Кристалографията на сярата е сложна. В зависимост от специфичните условия, алотропите на сярата образуват няколко различни кристални структури, като ромбичната и моноклинната са най-разпространени.

Заслужава да се спомене, че вискозитетът на разтопената сяра, за разлика от повечето течности, се увеличава с увеличаване на температурата поради образуването на полимерни вериги. След като бъде достигната определена температура обаче, вискозитетът пада, защото енергията е достатъчна, за да разкъса веригите.

Аморфна сяра може да се получи чрез бързо охлаждане на разтопена сяра. Рентгеново-кристалографски изследвания показват, че аморфната форма може да има спирална структура с осем атома на стъпка. Тази форма е метастабилна при стайна температура и постепенно се връща обратно в кристална форма. Този процес продължава часове и дори дни, но може да бъде катализиран.

При нагряване се изменят цветът и агрегатното състояние на сярата: 120 °C – лимоненожълта стопилка; 160 °C – кехлибареножълта стопилка; вишневочервена стопилка; тъмнокафява стопилка; 200 °C – гъста смола; 400 °C – лесноподвижна течност. Сярата започва да кипи при температура от 444,63 °C.

Химични свойства редактиране

Взаимодействие на сяра с водород: S+H₂→ H₂S (сероводород)
Взаимодействие на сяра с кислород

Запалената сяра гори на въздуха с бледосин пламък. Ако горящата сяра се внесе в среда от чист кислород, пламъкът става яркосин, а съдът се изпълва с бял дим. Получава се серен диоксид.

S + O₂ → SO₂

При допълнително взаимодействие на серен диоксид с кислород при нагряване и наличие на катализатор диванадиев пентаоксид V₂O₅, платина Pt или кобалт Co, се получава серен триоксид по уравнението:

2SO₂ + O₂ → 2SO₃

Серният триоксид е много важен за промишлеността, защото разтворен във вода води до получаването на сярна киселина.

Взаимодействие на сяра с метали

При взаимодействието на сяра с метали, съответно се получават соли наречени сулфиди.

2Na + S → Na₂S (динатриев сулфид)

2K + S → K₂S (дикалиев сулфид)

Zn + S → ZnS (цинков сулфид)

2Al + 3S → Al₂S₃ (диалуминиев трисулфид)

Cu + S → CuS (меден сулфид)

При обикновена температура сярата взаимодейства с живак. Отровният живак от счупен термометър се обезврежда, като се посипва със сяра.

Hg + S → HgS (живачен сулфид)
Взаимодействие на сяра с други химични съединения

Сярата е по-слабо активен неметал от халогените и не може да реагира с вода и с основни или амфотерни хидроксиди.