Сяра
Сярата е химичен елемент със символ S и атомен номер 16.[3] Сярата е широко разпространен елемент, без вкус и миризма, многовалентен неметал. В естествена форма сярата представлява жълти кристали в твърдо състояние. В природата се намира в чист вид или под формата на сулфидни и сулфатни минерали. Сярата съществен за живота елемент, който участва в молекулите на две аминокиселини. Стопанската употреба е предимно за производството на торове, но широко се използва и при барут, кибрити, инсектициди и фунгициди. На български остарели и диалектни думи са още жупел[4], симпур, синпур, сумпор[5], кюкюрт[6], сулфур.
Сяра | |||||||||||||||||||||||||||||||
Жълт кристалообразен неметал | |||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||
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[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||
Модул на свиваемост | 7,7 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
Твърдост по Моос | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
История | |||||||||||||||||||||||||||||||
Откритие | Древен Китай[2] (2000 г. пр.н.е.) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Най-дълготрайни изотопи | |||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||
Сяра в Общомедия |
История
редактиранеСярата 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 Гомора. Омир споменава за нейните димообразуващи 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 ХІІІ век. Наименованието „сяра“ произлиза от санскритската дума „сира“, която означава светложълт и 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
редактиранеФизичните 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 горяща 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
Серният диоксид може допълнително да взаимодейства с кислород при нагряване и наличие на катализатор диванадиев пентаоксид V2O5, платина Pt или кобалт Co; получава се серен триоксид.
- 2SO2 + O2 → 2SO3
Серният триоксид е много важен за промишлеността, защото при разтваряне във вода образува сярна киселина.
- Взаимодействие на сяра с метали
При взаимодействието на сяра с метали 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 стайна температура сярата взаимодейства с живак. Отровният живак от счупен термометър се обезврежда, като се посипе 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, с основни и с амфотерни хидроксиди.
Съединения
редактиранеПроизводство
редактиранеУпотреба
редактиранеПо-голямо приложение имат съединенията на сярата отколкото чистото ѝ вещество.
В комбинация с други вещества сярата намира приложение в козметиката и медицината.
Биологични ефекти
редактиранеТехника на безопасност
редактиранеБележки
редактиране- ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds // CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (FL), CRC Press, 2005. ISBN 0-8493-0486-5. (на английски)
- ↑ Sulfur History // Georgiagulfsulfur.com. (на английски)
- ↑ ((en)) www.britannica.com
- ↑ жупел в речник на българския език от ИБЕ към БАН.
- ↑ симпур в речник на българския език от ИБЕ към БАН.
- ↑ кюкюрт в речник на българския език от ИБЕ към БАН.