Сера

Сера (или сера в BrE ) — химический элемент с символом  S и атомным номером  16. Он широко распространен , многовалентен и неметалличен . В нормальных условиях атомы серы образуют циклические восьмиатомные молекулы с химической формулой S ₈ . Элементарная сера представляет собой ярко-желтое кристаллическое твердое вещество при комнатной температуре .

Сера является десятым по массе элементом во Вселенной и пятым на Земле. Хотя сера иногда встречается в чистом виде , на Земле она обычно встречается в виде сульфидных и сульфатных минералов . Будучи широко распространенной в естественной форме, сера была известна в древние времена, ее использование упоминалось в древней Индии , Древней Греции , Китае и Египте . Исторически и в литературе серу также называют серой , ^[5] что означает «горящий камень». ^[6] Сегодня почти вся элементарная сера производится как побочный продукт удаления серосодержащих примесей из природного газа .и нефть . ^{[7] [8]} Наибольшее коммерческое использование элемента – производство серной кислоты для сульфатных и фосфатных удобрений и другие химические процессы. Сера используется в спичках , инсектицидах и фунгицидах . Многие соединения серы обладают неприятным запахом, а запахи одорированного природного газа, запаха скунса, грейпфрута и чеснока обусловлены сероорганическими соединениями. Сероводород придает характерный запах гниющим яйцам и другим биологическим процессам.

Сера является важным элементом для всей жизни, но почти всегда в виде сероорганических соединений или сульфидов металлов. Три аминокислоты ( цистеин , цистин и метионин ) и два витамина ( биотин и тиамин ) являются сероорганическими соединениями. Многие кофакторы также содержат серу, в том числе глутатион , тиоредоксин и железо-серные белки . Дисульфиды , связи S-S, придают механическую прочность и нерастворимость белкового кератина ., обнаруженный во внешней коже, волосах и перьях. Сера является одним из основных химических элементов, необходимых для биохимического функционирования, и является элементарным макроэлементом для всех живых организмов.

Сера образует несколько многоатомных молекул. Наиболее известным аллотропом является октасера , цикло-S ₈ . Точечной группой цикло-S ₈ является D _4d , а его дипольный момент равен 0 D. ^[9] Октасера ​​представляет собой мягкое ярко-желтое твердое вещество без запаха, но нечистые образцы имеют запах, похожий на запах спичек . ^[10] Он плавится при 115,21 °C (239,38 °F), кипит при 444,6 °C (832,3 °F) и легко возгоняется. ^[5] При 95,2 °C (203,4 °F), ниже температуры плавления, циклооктасера ​​превращается из α-октасеры в β- полиморф . ^[11] Структура S ₈кольцо практически не изменяется при этом фазовом переходе, влияющем на межмолекулярные взаимодействия. Между температурами плавления и кипения октасера ​​снова меняет свою аллотропную форму, превращаясь из β-октасеры в γ-серу, что снова сопровождается меньшей плотностью, но повышенной вязкостью из-за образования полимеров . ^[11] При более высоких температурах вязкость снижается по мере того, как происходит деполимеризация. Расплавленная сера приобретает темно-красный цвет при температуре выше 200 ° C (392 ° F). Плотность серы около 2 г/см ³ в зависимости от аллотропа; все стабильные аллотропы являются отличными электрическими изоляторами.

Сера горит голубым пламенем с образованием диоксида серы , имеющего удушающий и раздражающий запах. Сера нерастворима в воде, но растворима в сероуглероде и, в меньшей степени, в других неполярных органических растворителях, таких как бензол и толуол . Первая и вторая энергии ионизации серы равны 999,6 и 2252 кДж/моль соответственно. Несмотря на такие цифры, степень окисления +2 встречается редко, а +4 и +6 встречаются чаще. Энергии четвертой и шестой ионизации составляют 4556 и 8495,8 кДж/моль, величина цифр обусловлена ​​переносом электрона между орбиталями; эти состояния стабильны только с сильными окислителями, такими как фтор , кислород и хлор.. ^{[ править ]} Сера реагирует почти со всеми другими элементами, за исключением инертных газов, даже с заведомо нереакционноспособным металлом иридием (с образованием дисульфида иридия ). ^[12] Некоторые из этих реакций требуют повышенной температуры. ^[13]