Природная Сера состоит из четырех стабильных изотопов: 32S (95,02%), 33S (0,75%), 34S (4,21%), 36S (0,02%). Получены также искусственные радиоактивные изотопы 31S (T½ = 2,4 сек), 35S (T½ = 87,1 сут), 37S (Т½= 5,04 мин) и другие.
| Символ элемента | S |
|---|---|
| Атомный номер | 16 |
| Массовое число | 32.06 г/моль |
| Плотность | 2.07 г/см³ (при 20 °C) |
| Температура кипения | 444.6 °C |
| Температура плавления | 115.21 °C |
| Относительная атомная масса | 32.06 |
| Электронная конфигурация | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴ |
| Группа | Периодическая система (группа 16) |
| Состояние при обычных условиях | Твердое |
| Цвет | Желтый, красный |
| Ядро | Безнейтронное |
Сера — это химический элемент, который существует в нескольких аллотропных формах, включая монокристаллическую серу, кристаллическую серу и аморфную серу. Вот некоторые основные свойства и применения серы:
- Серный цикл: Сера играет ключевую роль в серном цикле, который является важной частью производства серной кислоты. Серная кислота широко используется в химической и промышленной промышленности.
- Удобрения: Сера используется в производстве удобрений, таких как сульфат аммония и сульфат магния. Сера является необходимым элементом для роста растений.
- Производство резины и пластмасс: Серные соединения могут использоваться в производстве резины и пластмасс, улучшая их свойства.
- Взрывчатые вещества: Сера может быть использована в производстве взрывчатых веществ, таких как порошок из черного порошка.
- Применение в медицине: Серный препарат, такой как сульфаниламид, используется в медицине в качестве антисептика и антимикробного средства.
- Вулканические выбросы: Сера может быть выброшена в атмосферу вулканическими извержениями и воздействовать на климат и окружающую среду.
Сера также присутствует в органических соединениях, таких как аминокислоты и витамины, и имеет большое значение в биологии и экологии.
Историческая справка
Сера в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с древнейших времен. Она упоминается в Библии, поэмах Гомера и других. Сера входила в состав «священных» курений при религиозных обрядах; считалось, что запах горящей Серы отгоняет злых духов.
Сера давно стала необходимым компонентом зажигательных смесей для военных целей, например «греческого огня» (10 в. н. э.). Около 8 века в Китае стали использовать Серу в пиротехнических целях. Издавна Серой и ее соединениями лечили кожные заболевания.
В период арабской алхимии возникла гипотеза, согласно которой Сера (начало горючести) и ртуть (начало металличности) считали составными частями всех металлов. Элементарную природу Серы установил А. Л. Лавуазье и включил ее в список неметаллических простых тел (1789). В 1822 году Э. Мичерлих обнаружил аллотропию Серы.
Распространение Серы в природе. Сера относится к весьма распространенным химическим элементам (кларк 4,7·10-2); встречается в свободном состоянии (самородная сера) и в виде соединений — сульфидов, полисульфидов, сульфатов.
Вода морей и океанов содержит сульфаты натрия, магния, кальция. Известно более 200 минералов Серы, образующихся при эндогенных процессах.
В биосфере образуется свыше 150 минералов Сера (преимущественно сульфатов); широко распространены процессы окисления сульфидов до сульфатов, которые в свою очередь восстанавливаются до вторичного H2S и сульфидов. Эти реакции происходят при участии микроорганизмов.
Многие процессы биосферы приводят к концентрации Серы — она накапливается в гумусе почв, углях, нефти, морях и океанах (8,9·10-2%), подземных водах, в озерах и солончаках. В глинах и сланцах Серы в 6 раз больше, чем в земной коре в целом, в гипсе — в 200 раз, в подземных сульфатных водах — в десятки раз.
В биосфере происходит круговорот Серы: она приносится на материки с атмосферными осадками и возвращается в океан со стоком. Источником Сера в геологическом прошлом Земли служили главным образом продукты извержения вулканов, содержащие SO2 и H2S. Хозяйственная деятельность человека ускорила миграцию Серы; интенсифицировалось окисление сульфидов.