Встречается ли сера в самородном состоянии. Сера. Свойства серы. Применение серы. Сера в истории

Взаимодействия серы в организме

Сера важна для хорошей проницаемости клеточных мембран, благодаря участию этого элемента в клетку проникают нужные вещества и выводятся продукты обмена. С участием серы стабилизируется уровень глюкозы в крови, обеспечивается выработка энергии для роста и деления клеток (за счет участия в окислительно-восстановительных реакциях), регулируется свертываемость крови (в составе гепарина).

Сера участвует в синтезе некоторых жизненно важных аминокислот – таких как:

таурин – входит в состав желчи и отвечает за эмульгирование поступивших с пищей жиров, тонизирует сердечную мышцу и снижает артериальное давление, способствует образованию новых клеток в тканях мозга, связанных с укреплением памяти;
метионин – необходим для выработки фосфолипидов (лецитина, холина и др.) и адреналина, снижает уровень холестерина в крови и улучшает работу сердечно-сосудистой системы, предотвращает ожирение печени, обладает противорубцовой активностью;
цистин – формирует дисульфидные мостики и поддерживает структуру белков, пептидов. От него зависит биологическая активность инсулина, гормонов окситоцина, вазопрессина, соматостатина. Он нужен для жесткости и стабильности кератина;
цистеин – компонент кератинов, которые представляют собой главные структурные белки ногтей, волос и кожного эпидермиса, помогает формировать и упорядочивать коллагеновые волокна, входит в активное ядро некоторых пищеварительных ферментов, считается одним из наиболее сильных антиоксидантов, особенно в присутствии селена и витамина С .

Витамин U (метил-метионин-сульфоний) – витаминное вещество, которое синтезируется из серосодержащей аминокислоты метионина. Его характеризуют как противоязвенный фактор, поскольку оно отвечает за заживление воспаленных слизистых оболочек желудка и кишечника. Кроме того, сера принимает участие в синтезе витаминов группы В в кишечнике, в выработке некоторых гормонов. Этот элемент необходим для связывания аминокислотных цепочек, образующих инсулин. В составе гемоглобина сера способствует связыванию кислорода и доставке его к тканям и органам.

Польза серы для организма

Жизненно важные взаимодействия серы для существования человеческого организма обусловливают и ту пользу, которую несет нам это вещество. Прежде всего, это элемент для защиты от агрессивных свободных радикалов. Благодаря сере организм может замедлить процессы старения, противостоять злокачественным новообразованиям, инфекциям, различным заболеваниям. Польза серы и в том, что она:

поддерживает обменные процессы;
обеспечивает эластичность суставов и прочность соединительной ткани;
уменьшает мышечные и суставные боли за счет воздействия на нервные окончания;
снимает судороги и избавляет от повышенного мышечного тонуса;
улучшает работу печени, участвуя в синтезировании желчи;
способствует связыванию, нейтрализации и выведению токсинов;
усиливает активность поступающих в организм витаминов;
улучшает текстуру кожи, укрепляет волосы;
формирует хрящевую ткань, укрепляет мышечный каркас;
усиливает иммунитет;
регулирует водно-солевой баланс, предотвращая отеки;
активизирует кровообращение и метаболизм в тканях;
ускоряет заживление и восстановление тканей различных органов;
оказывает противоаллергическое действие.

Сера повышает сопротивляемость организма инфекциям и его устойчивость к радиоизлучению, обладает противовоспалительным действием. Восстановительные и антибактериальные свойства серы активно применяются в лечении дерматологических заболеваний, в терапии ран и ожогов.

Особую роль выполняет ушная сера, которая вырабатывается в слуховом проходе сальными и апокриновыми железами. Она содержит вещества, создающие в ухе, кислую рН-среду, в которой гибнут грибки и бактерии. Если часто использовать моющие средства, скрести слуховой проход ватными палочками, то кислотно-щелочной баланс нарушится, провоцируя развитие инфекций. Активизации воспалений может способствовать избыточная выработка ушной серы, вызванная нарушением обмена веществ. В этом случае серная пробка удерживает воду и отшелушенный эпителий, создавая благоприятную среду для бактерий и грибков.

Роль в возникновении и течении различных заболеваний

Уменьшение содержания серы с возрастом или по другим причинам ослабляет антиоксидантную защиту организма, провоцируя развитие различных патологий, в том числе злокачественных. При острых воспалительных заболеваниях органов дыхания (пневмония, бронхит) недостаток серы может ухудшить течение болезни, тогда как прием серосодержащих препаратов быстро уменьшает проявления интоксикации и ускоряет выздоровление. Дисбаланс серы может стать причиной развития остеохондроза, межпозвоночных грыж. С помощью серы часто удается остановить развивающийся сколиоз, снизить потребность в инсулине при сахарном диабете, уменьшить боли при бурсите и артрите, снять мышечные судороги.

Основные функции в организме

Функции серы в организме человека настолько широки и важны, что это вещество отнесено к категории жизнеобеспечивающих и названо макроэлементом – поскольку в органах и тканях содержится около 2 г серы на каждый килограмм массы тела. С возрастом уровень содержания серы может понизиться из-за замедления обменных процессов в организме. Серу можно обнаружить практически во всех тканях, но основная ее масса откладывается в коже, ногтях и волосах, в нервных волокнах, костях и мышцах. Этот элемент поступает в организм только извне – с продуктами питания, где содержится в виде органических соединений (кислоты, спирты, эфиры) и неорганических солей (сульфаты, сульфиды). Органические соединения расщепляются и всасываются в кишечнике, неорганические – выводятся из организма со стулом без всасывания. Основная часть остатков серы и ее усвоенных соединений выводится почками, и немного – через кожу и легкие.

Одна из самых важных функций серы в человеческом организме – участие в синтезе глутатиона. Это аминокислота-антиоксидант, которая не только защищает клетки от разрушения свободными радикалами, но и отвечает за баланс окислительных и восстановительных процессов внутри каждой клетки.

Еще одна важная функция серы – она помогает формировать дисульфидные связи: это своего рода мостики между структурными элементами в молекуле белка, благодаря которым молекула сохраняет форму. Стабильность белковых молекул важна для обеспечения упругости кожи и волос, прочности и эластичности коллагеновых волокон не только в дермальном слое кожи, но и в сосудистых стенках и мышечной ткани. Соединение серы – хондроитин сульфат – важнейший компонент хрящей и связок, сердечных клапанов. Сера входит в состав меланина, отвечающего за пигментацию кожи и ее защиту от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей.

В каких продуктах содержится сера

Сера поступает в наш организм с продуктами, в которых много белка в составе аминокислот, сульфатидов и других органических соединений. Богаты серой некоторые бобовые, довольно много серы в зелени и листовых овощах темно-зеленого цвета, потому что они содержат витамины группы В, в составе которых тоже есть сера.

Наличие серы в некоторых продуктах (в мг на кг веса)

Больше 1000	Рыба (сардины, горбуша, щука, морской окунь, камбала). Морепродукты (омары, морские раки, устрицы, крабы). Куриные яйца (желток)
Больше 200	Рыба (минтай, карп, селедка, мойва). Мясо (курятина, индейка, говядина, свинина, баранина). Бобовые (горох, соя, фасоль). Семена мака, кунжута, подсолнечника. Перепелиные яйца
50-100	Молочные продукты (кефир, сгущенка). Крупы (пшеничная, ржаная, перловая, гречневая, овсяная). Орехи (грецкий, миндальный, кешью). Макароны, хлеб. Репчатый лук, чеснок
20-50	Молоко, твердый сыр, мороженое, сметана. Рис. Овощи (картофель, капуста различных видов, свекла, спаржа). Бананы, ананасы
Менее 20	Фрукты (яблоко, лимон, груша, слива). Ягоды (вишня, виноград, земляника, малина, крыжовник). Овощи (морковь, помидор, свекла, тыква)

Пополнить запасы серы в организме помогут продукты, содержащие эфирные масла, например, репчатый лук, чеснок, хрен, редька, горчица, репа и брюква. Отдельно нужно сказать о капусте. Она содержит фитонциды, как и эфиромасличные овощи, метионин (серосодержащую аминокислоту) и минеральные соли с серой, а поэтому считается одним из лучших продуктов по усвояемости серы и самым доступным пищевым источником этого элемента. Богаты серой брюссельская, цветная, савойская капуста, кольраби и брокколи.

Как сохранить серу в пище

Для того чтобы в процессе кулинарной обработки продуктов сера сохранилась в наибольшем количестве, есть несколько секретов:

лук или чеснок измельчить и оставить на 10 минут, прежде чем использовать в приготовлении – сера в них станет более устойчивой к нагреванию;
брокколи в слегка пропаренном виде (3-4 минуты) содержит втрое больше серы, чем после термообработки;
все виды капусты перед приготовлением нужно порезать на кусочки, разобрать на соцветия или нашинковать, оставить на 10 минут, затем слегка протушить или приготовить на пару – это позволит максимально сохранить в них серу;
серосодержащие продукты желательно готовить без продолжительного отваривания или тушения.

Обжаривание при высокой температуре сводит содержание серы до минимума.

Усвояемость минерала

Усвояемость серы ухудшается в присутствии таких элементов как барий (много в морской капусте и морепродуктах), мышьяк (им богат рис). А также молибден (содержится в бобовых и в мясных субпродуктах), селен (грибы, кукуруза, пшеничные отруби), свинец (этот элемент накапливается в грибах, его много в консервах, корнеплодах).

СОВЕТ! Усвояемость серы улучшается в присутствии железа , поэтому полезно включать в меню продукты, богатые обоими этими элементами: например, гречка, горох, курятина и крольчатина, морская рыба, яичный желток, ржаной хлеб

Повысить усвояемость серы помогут блюда, где много фтора : морская рыба и морепродукты (устрицы), крупы (овсянка, гречка). А также ржаные отруби, некоторые овощи (тыква, лук), грейпфруты, грецкие орехи и мед.

Сочетание с другими питательными веществами

Попадая в организм с едой, сера способствует улучшению проницаемости клеточных мембран, благодаря чему питательные вещества могут свободно поступать внутрь клеток. В присутствии серы улучшается усвоение витаминов С и , других питательных веществ, обладающих свойствами антиоксидантов.

Суточные нормы

Достоверных клинических данных о том, как сера влияет на человеческий организм, и в какой дозе мы должны ежедневно ее получать, пока нет. Одни ученые полагают, что ежедневно мы нуждаемся в поступлении 1,2 г серы для нормальной работы организма, другие уверены, что необходимо получать 4-5 г элемента в сутки. В любом случае, здоровый человек будет чувствовать себя хорошо, потребляя каждый день с продуктами 3-4 г серы. Необходимое количество этого вещества легко получить при рационально составленном меню, где включены мясо и рыба, крупы и зелень, фрукты и овощи. Веганам и поклонникам жестких безбелковых диет следует тщательно разрабатывать рацион и, возможно, включать в него пищевые добавки, чтобы организм получал достаточное количество аминокислот и не испытывал дефицита серы.

Увеличить ежедневную норму серы до 3 г в сутки рекомендуют тем, кто интенсивно расходует аминокислоты. Это дети и подростки в период интенсивного роста, спортсмены при наборе мышечной массы и во время активных тренировок, пациенты с переломами или патологиями в опорно-двигательном аппарате, все люди в период повышенных физических нагрузок или нервного перенапряжения. Обычно врачи рекомендуют увеличить в рационе количество белковой пищи, и этого бывает достаточно для соблюдения баланса серы. Но при необходимости назначают биоактивные добавки с тиамином, метионином, биотином и другими серосодержащими компонентами.

Что происходит при дефиците минерала

Роль серы для человеческого организма еще недостаточно изучена, а потому отсутствуют клинические данные о том, как влияет на него недостаток или избыток серы и какие значения этого вещества вообще считать дефицитными либо избыточными для человека.

Однако некоторые экспериментальные данные все же накоплены, и они свидетельствуют о том, что при недостаточном количестве серы происходит:

замедление клеточного роста;
ухудшение репродуктивных функций;
нарушение пигментного обмена;
повышение содержания сахара в крови;
развитие заболеваний печени (жировой дистрофии);
почечные кровоизлияния.

СОВЕТ! При потускневших и ломких волосах, слоящихся ногтях и сухой дряблой коже, возможно, в организме не хватает серы, поэтому рекомендуется ввести в ежедневное меню дополнительные белковые продукты, крупы, листовые зеленые овощи

Какие факторы способствуют развитию дефицита серы, пока не выяснено до конца. Ученые предполагают, что виновником может оказаться дисбактериоз кишечника. Кроме того, дефицит серы может быть спровоцирован избытком селена в организме. Этот элемент способен встраиваться в аминокислоты вместо серы. Следует помнить, что у серы низкая скорость накопления в организме, и понадобится от 1 до 6 месяцев, чтобы восстановить запасы этого макроэлемента до необходимого уровня. Однако и потери депонированной в тканях и органах серы тоже занимают примерно такое же время.

Избыток серы в организме

Избыточное накопление серы стало в последние годы предметом особого внимания ученых, поскольку в продуктах, которые мы ежедневно съедаем, становится все больше пищевых добавок с сульфитами (это Е220 и Е228) – они продлевают сроки хранения, используются как консерванты и антиоксиданты. Много соединений серы мы получаем из минеральных удобрений, которые активно всасываются овощами и бобовыми, попадают через корма в мясо животных и через загрязненную воду – в рыбу. Больше всего серы мы получаем с копчеными продуктами, пивом, подкрашенным вином, картофелем и другими корнеплодами. Избыточное поступление серы с продуктами не вызывает отравлений, однако этот элемент накапливается в организме, и некоторые врачи склонны связывать участившиеся обращения пациентов по поводу бронхиальной астмы именно с увеличение потребления соединений серы.

Избыток серы может возникнуть и как токсическое состояние – если ее оказалось слишком много в организме из-за вдыхания частичек вещества либо употребления продуктов, выросших на почвах с повышенным уровнем сернистых соединений. Это состояние проявляется следующими симптомами:

кожа зудит, появляется мелкая сыпь, часто возникают фурункулы;
глаза слезятся, появляется ощущение «песка в глазах», светобоязнь, развиваются дефекты роговицы;
беспокоит тошнота, головная боль, головокружение и общая слабость;
часто развиваются респираторные заболевания;
ослабевает слух;
нарушается пищеварение, возникают проблемы со стулом;
снижается масса тела;
становится трудно запоминать и сосредоточиваться, понижаются интеллектуальные способности.

Особую опасность несет вдыхание сернистого газа. Известны случаи, когда вдыхание паров сероводорода приводило к мгновенной смерти из-за судорожного сжатия дыхательных путей и остановки дыхания. Даже оставшись в живых после отравления сернистым газом, человек может получить тяжелые поражения легких и желудочно-кишечного тракта, параличи, психические нарушения, страдания от сильных головных болей.

Самое известное из лечебных применений серы – это бальнеотерапия, когда богатая сероводородом вода из подземных источников применяется для принятия лечебных ванн. Сероводородные ванны могут содержать разные концентрации активных элементов, суть их воздействия заключается в том, что частички сероводорода проникают сквозь кожу в кровь и оказывают раздражающее действие на нервные окончания, стимулируя работу органов. Чаще всего сероводородные ванны рекомендуют при заболеваниях суставов, мышц и костей, расстройствах нервной системы, при некоторых кожных болезнях, нарушенных обменных процессах.

Лечение серосодержащими минеральными водами показано при некоторых заболеваниях пищеварительной системы. В этом случае тоже речь идет о раздражении чувствительных нервных окончаний слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, поджелудочной железы, печени, из-за чего там начинают активнее работать эндокринные и нервные клетки, регулируя моторику и секреторные функции.

Свойство серы связывать и нейтрализовать токсины, учтено в противоаллергических препаратах с этим веществом. Препараты серы рекомендуют при синдроме хронической усталости и при вегетососудистой дистонии.

Препараты, содержащие минерал

Аптечные формы препаратов серы могут содержать разные формы этого элемента – осажденную (для мазей и присыпок), очищенную (для приема внутрь как слабительного и отхаркивающего средства), коллоидную серу (которая способна растворяться в воде). Они выпускаются в виде мазей, растворов для примочек, форм для приема внутрь, растворов для внутривенных и внутримышечных инъекций.

Местные средства с содержанием серы эффективны в борьбе с демодексом, грибковыми инфекциями, при педикулезе. Препараты серы способны не только формировать новые клетки эпидермиса, но и отшелушивать старые за счет кератолитического действия. Это свойство нашло применение в средствах против веснушек и пигментных пятен.

При приеме внутрь препараты серы действуют как слабительное, стимулируя перистальтику, оказывают противоглистное действие (особенно эффективны против остриц).

Внутривенные инъекции препаратов серы могут рекомендоваться в качестве неспецифического раздражителя при хроническом полиартрите и ишиасе, при острых и хронических отравлениях солями тяжелых металлов или синильной кислотой. Внутримышечные инъекции суспензии с 2%-м содержанием серы могут назначаться для повышения температуры тела (пирогенная терапия) при прогрессивном параличе.

Сера как популярный косметический ингредиент

Сера обладает кератолитическими и кератопластическими свойствами. Она входит в состав цистеина, отвечающего за прочность и целостность эпидермиса, но в то же время способна в высокой концентрации разрывать связи между кератиноцитами и вызывать их отшелушивание. Благодаря укреплению эпидермального слоя средства с содержанием серы предотвращают потерю воды кожей и предупреждают ее сухость. В кератиноцитах волос сера укрепляет дисульфидные связи, за счет чего придает им гладкость и блеск, предупреждает обезвоживание и предотвращает ломкость.

Еще одна важная для красоты функция серы – укрепление соединительной ткани, формирование новых волокон коллагена и упорядочивание их расположения, что позволяет добиться упругой и эластичной кожи, значительного снижения ее дряблости и разглаживания мимических морщин, подтягивания овала лица и общего внешнего омоложения. Волокна коллагена входят в состав сосудистых стенок, и их укрепление, повышение эластичности позволяет коже получать больше кислорода и питательных веществ, а значит иметь здоровый цвет и плотную текстуру.

Препараты с соединениями серы традиционно применяются для осветления кожи, уменьшения проявлений веснушек и пигментных пятен. Противовоспалительные и антибактериальные свойства серы нашли применение в препаратах для лечения жирной себореи и угревой болезни. Они регулируют выделение кожного сала, снимают воспаления, обладают рассасывающим действием в отношении глубоких угревых формирований и не застарелых рубцов, в том числе постакне.

Соединения серы сульфиты – частые компоненты косметических средств со стабилизирующим и антибактериальным, противогрибковым действием. Обычно сульфиты включают в состав гигиенических средств, которые не остаются на коже надолго и смываются водой – это шампуни, гели для душа, пенки для умывания. Наиболее хорошо известны лаурилсульфат и лауретсульфат натрия. Они отлично справляются с жиром на коже и волосах и являются сильными консервантами, хотя способны становиться раздражителями для чувствительной кожи.

Антиоксидантные свойства серы в составе косметических средств, особенно если они содержат дополнительно витамин С, позволяют предохранить кожу и волосы от вредного воздействия плохой экологии и солнечной радиации, замедлить процессы старения.

Для чего нужна сера человеческому организму, какие функции выполняет, в каких продуктах содержится, смотрите в видео ниже.

Сера (с лат. sērum «сыворотка») — минерал класса самородных элементов, неметалл. Латинское название связано с индоевропейским корнем swelp — «гореть ». Химическая формула: S.

Сера в отличие от других самородных элементов имеет молекулярную решетку, что определяет ее низкую твердость (1,5-2,5), отсутствие спайности, хрупкость, неровный излом и обусловленный им жирный плеск; лишь на поверхности кристаллов наблюдается стеклянный блеск. Удельный вес 2,07 г/см 3 . Обладает плохой электропроводимостью, слабой теплопроводностью, невысокой температурой плавления (112,8°С) и воспламенения (248°С). Легко загорается от спички и горит голубым пламенем; при этом образуется сернистый газ, имеющий резкий удушливый запах. Цвет у самородной серы светло-жёлтый, соломенно-желтый, медово-желтый, зеленоватый; сера, содержащая органические вещества, приобретают бурую, серую, черную окраску. Вулканический сера ярко-желтая, оранжевая, зеленоватая. Местами обычно с желтоватым оттенком. Встречается минерал в виде сплошных плотных, натечных, землистых, порошковатых масс; также бывают наросшие кристаллы, желваки, налеты, корочки, включения и псевдоморфозы по органическим остаткам. Сингония ромбическая.

Отличительные признаки : для самородной серы характерны: неметаллический блеск и то, что она загорается от спички и горит, выделяя сернистый газ, имеющий резкий удушливый запах. Наиболее характерным цветом для самородной серы является светло-желтый.

Разновидность :

Вулканит (селенистая сера). Оранжево-красного, красно-бурого цвета. Происхождение вулканическое.

Моноклинная сера Кристаллическая сера Кристаллическая сера Селенистая сера — вулканит

Химические свойства серы

Загорается от спички и горит голубым пламенем, при этом образуется сернистый газ, имеющий резкий удушливый запах. Легко плавится (температура плавления 112,8° С). Температура воспламенения 248°С. Сера растворяется в сероуглероде.

Происхождение серы

Встречается самородная сера естественного и вулканического происхождений. Серобактерии живут в водных бассейнах, обогащенных сероводородом за счет разложения органических остатков, - на дне болот, лиманов, мелких морских заливов. Лиманы Черного моря и залив Сиваш являются примерами таких водоемов. Концентрация серы вулканического происхождения приурочена к жерлам вулканов и к пустотам вулканических пород. При вулканических извержениях выделяются различные соединения серы (H 2 S, SО 2), которые окисляются в поверхностных условиях, что приводит к восстановлению ее; кроме того, сера возгоняется непосредственно из паров.

Иногда при вулканических процессах сера изливается в жидком виде. Это бывает тогда, когда сера, ранее осевшая на стенках кратеров, при повышении температуры расплавляется. Отлагается сера также из горячих водных растворов в результате распада сероводорода и сернистых соединений, выделяющихся в одну из поздних фаз вулканической деятельности. Эти явления сейчас наблюдаются около жерл гейзеров Йеллоустонского парка (США) и Исландии. Встречается совместно с гипсом, ангидритом, известняком, доломитом, каменной и калийной солями, глинами, битуминозными отложениями (нефть, озокерит, асфальт) и пиритом. Также встречается на стенках кратеров вулканов, в трещинах лав и туфов, окружающих жерла вулканов как действующих, так и потухших, вблизи серных минеральных источников.

Спутники . Среди осадочных пород: гипс, ангидрит, кальцит, доломит, сидерит, каменная соль, сильвин, карналлит, опал, халцедон, битумы (асфальт, нефть, озокерит). В месторождениях, образовавшихся в результате окисления сульфидов, - главным образом пирит. Среди продуктов вулканического возгона: гипс, реальгар, аурипигмент.

Применение

Широко используется в химической промышленности. Три четверти добычи серы идет на изготовление серной кислоты. Применяется она также для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, кроме того, в бумажной, резиновой промышленности (вулканизация каучука), в производстве пороха, спичек, в фармацевтике, стекольной, пищевой промышленности.

Месторождения серы

На территории Евразии все промышленные месторождения самородной серы поверхностного происхождения. Некоторые из них находятся в Туркмении, в Поволжье и др. Породы, содержащие серу, тянутся вдоль левого берега Волги от г. Самара полосой, имеющей ширину в несколько километров, до Казани. Вероятно, сера образовалась в лагунах в пермский период в результате биохимических процессов. Месторождения серы находятся в Раздоле (Львовская область, Прикарпатье), Яворовске (Украина) и в Урало-Эмбинском районе. На Урале (Челябинская обл.) встречается сера, образовавшаяся в результате окисления пирита. Сера вулканического происхождения имеется на Камчатке и Курильских островах. Основные запасы находятся в Ираке, США (штаты Луизиана и Юта), Мексике, Чили, Японии и Италии (о. Сицилия).

Сера (минерал ) - нередко встречается в самородном виде, образуя плотные или землистые массы или же кристаллические агрегаты в виде кристаллических друз, пленок и налетов. Находятся также и хорошо образованные кристаллы, достигающие значительных размеров. Кристаллы самородной С. принадлежат ромбической системе (класс ромбической бипирамиды) и имеют пирамидальный габитус, см. фиг. № 1 и 2. Иногда вследствие неравномерного развития плоскостей бипирамиды получается сфеноидическая форма кристаллов. Обыкновеннейшие формы, встречающиеся на кристаллах С.: основная ромбическая бипирамида (111)Ρ, оси которой относятся а :b :с = 0,8138:1:1,9076; кроме того: (113)S; (011)n и (001)с. Кристаллы иногда срастаются друг с другом в двойниковом положении. При расколе обнаруживает характерный раковистый излом. Твердость С. незначительна, 1,5-2,5 (по шкале Мооса). Удельный вес 1,9-2,1. Цвет самородной С. различен (от посторонних примесей селена, сернистого мышьяка, органических веществ): медово-желтый, серно-желтый, серый и бурый. Блеск жирный, приближающийся к алмазному. С. отличается сильным двойным лучепреломлением, которое в случае прозрачности кристалла может быть наблюдаемо (как и в исландском шпате) непосредственно, без всяких приборов. Оптически отрицательна. Плоскость оптических осей лежит в брахидиагональном сечении. Угол оптич. осей 2r = 69° 40′. О других свойствах С. - см. химическую часть статьи . Самородная С. образуется в природе различными путями. Наибольшие количества происходят водным путем из источников и вообще вод, циркулирующих в недрах земной коры, содержащих сероводород. Последний при доступе кислорода воздуха окисляется, образуя воду и выделяя С. Подобные источники образуются там, где имеются залежи гипса и органические вещества. Вследствие целого ряда химических превращений из гипса при действии органических веществ и воды образуется сероводород, а из последнего - С. Подобным происхождением объясняется совместное нахождение гипса, известкового шпата, сернистых источников, С. и органических веществ. Иногда самородная С. тесно прилегает и даже внедряется в крупные кристаллы гипса. С. большею частью является в виде прожилок, гнезд, жевлаков в глинах, мергелях и гипсе. Таковы известнейшие месторождения Сицилии, Арагонии, Кроации, Дагестана, Польши и Казанской губ. Второй способ образования С. - вулканический. Она отлагается по стенкам кратера вулканов или вследствие непосредственной возгонки, или вследствие взаимодействия сероводорода и сернистого ангидрида, нахождение которых весьма обычно в продуктах вулканической деятельности. Выделение С. объясняется по уравнению: 2Н 2 S + SO 2 = 2Н 2 О + 3S. Наконец, по-видимому, С. образуется в природе и третьим путем: сернистые соединения металлов при окислении могут выделять свободную С. Этим может быть объяснено совместное нахождение последней, напр., с серным колчеданом (Соймоновское месторождение на Урале, Рио Тинто в Испании). О количестве ежегодно добываемой С. и ее применении -

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.

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.