Способность химического элемента существовать в виде двух или нескольких простых веществ, отличающихся лишь числом атомов в молекуле, либо строением. Углерод
Признаки | Алмаз (С) | Графит (С) |
Состав молекулы | атомы углерода | атомы углерода |
Прозрачный | Серо-чёрное вещество, с металлическим блеском, жирное на ощупь |
|
Агрегатное состояние | Очень твёрдый | |
Теплопроводность и электропроводность | Не проводит тепло и электричество | Проводит тепло и электричество |
Тип кристаллической решётки |
Аллотропия углерода обусловлена различным расположением атомов в кристаллической решётке
Алмаз и графит-атомная кристаллическая решётка, Фулерен-молекулярная (С 60)
Кислород существует в виде двух аллотропных модификаций –O 2 и О 3
Вещество, формула которого O2, встречается в атмосфере, гидросфере, земной коре и живых организмах. Около 20% атмосферы образовано двухатомными молекулами кислорода. В стратосфере на высоте примерно 12–50 км от земной поверхности находится слой, получивший название «озоновый экран». Его состав отражает формула O3. Озон защищает нашу планету, интенсивно поглощая опасные лучи красного и ультрафиолетового спектра Солнца.
Сравнение кислорода и озона
Признаки | Кислород | Озон |
Состав молекулы | 2 атома кислорода | 3 атома кислорода |
Строение | ||
Агрегатное состояние и цвет | Бесцветный прозрачный газ либо бледно-голубая жидкость | Голубой газ, жидкость синего цвета, темно-фиолетовое твердое вещество |
Отсутствует | Острый, напоминающий о грозе, свежескошенном сене |
|
Температура плавления (°С) | ||
Точка кипения (°С) | ||
Плотность (г/л) | ||
Растворимость в воде | Мало растворяется | Лучше, чем у кислорода |
Химическая активность | При обычных условиях стабилен | Легко разлагается с образованием кислорода |
Тип кристаллической решётки | Молекулярная | Молекулярная |
Аллотропия кислорода и озона обусловлена различным числом кислорода в молекулах веществ.
Аллотропия кислорода
Кислород О 2 | Озон О 3 |
Физические свойства |
|
Кислород - один из самых часто встречающихся элементов в природе, в атмосфере на его долю приходится 21%. Он поддерживает жизнь на планете и делает возможным горение. Самый распространенный элемент на Земле, является компонентом большинства горных пород и минералов. Более 60% массы человеческого тела приходится на кислород. Бесцветный, не обладающий запахом газ - кислород, плохо растворим в воде и немного тяжелее воздуха. При охлаждении до -183С кислород становится прозрачной голубоватой жидкостью с плотностью, превышающей плотность воды. | Озон О 3 находится в стратосфере на высоте 25-50 километров, образуя озоновый слой. Озон образуется при разложении кислорода под воздействием ультрафиолетовых солнечных лучей, а также при атмосферных разрядах. Свое название он получил благодаря сильному запаху (от греческого слова ozon– душистый). Это бледно-голубой нестабильный газ. Легко растворяется в воде, обладает бактерицидными свойствами и используется для дезинфекции воды и воздуха. В больших количествах озон опасен. Благодаря своей способности поглощать ультрафиолетовые лучи, озон защищает живые организмы – людей, животных и растения – от опасного УФ-излучения Солнца. |
Аллатропия фосфора
Признаки | Красный фосфор(Р) | Белый фосфор(Р 4) |
Состав вещества | атомы фосфора | Молекулы фосфора |
Кирпично-красный | Желтовато-воскообразное вещество |
|
Без запаха | Запах чеснока |
|
Растворимость | Растворяется в воде и сероуглероде | Не растворяется в воде, хорошо растворяется в сероуглероде |
Влияние на организм | Не ядовит | Ядовитое вещество |
Свечение в темноте | Не светится | Светится |
Химическая активность | Менее химически активен, горит при поджигании | Более химически активен, самовоспламеняется на воздухе |
Тип кристаллической решётки | Молекулярная |
Аллотропия фосфора обусловлена различной кристаллической решёткой
Аллатропия серы
Признаки | Сера ромбическая(S8) | Сера пластическая (S) |
Состав вещества | Молекулы Серы | Атомы серы |
Тёмно-коричневый |
||
Без запаха | Без запаха |
|
Агрегатное состояние | Тянется как резина |
|
Температура плавления | Легкоплавкая, +112,8 0 С. | Плавится хуже, +444,6 0 С |
Тип кристаллической решётки | Молекулярная |
Аллотропия серы обусловлена различной кристаллической решёткой
ромбическая , моноклинная и пластическая .
Неметаллы.Аллотропия.
Неметаллы, химические элементы, которые образуют простые тела, не обладающие свойствами, характерными для металлов. К неметаллам относятся 22 элемента. Только два неметалла - углерод и сера - были известны в древности. В 13 в. был получен мышьяк, в 17 в. открыты водород и фосфор, в конце 18 в. - кислород, азот, хлор, теллур. В 1789 А. Л. Лавуазье включил эти неметаллы в список простых веществ (кроме хлора, который тогда считали окисленной соляной кислотой). В 1-й половине 19 в. были получены бром, иод, селен, кремний, бор. Изолировать фтор и открыть инертные газы удалось лишь в конце 19 в. Астат получен искусственно в 1940.
1. Положение неметаллов в ПС.
Неметаллы находятся в верхнем правом углу ПС над диагональю В – Аt.
Расположены в главных подгруппах 4 - 8 групп.
Физические свойства.
а) Агрегатное состояние.
- Твердые вещества: бор, углерод, кремний, фосфор, сера, мышьяк, селен, теллур, йод, астат;
- Жидкости: бром – красно – бурая жидкость с тяжелым неприятным запахом;
- Газы: водород, азот, кислород, фтор, хлор и инертные газы.
Особыми являются инертные или благородные газы. Инертные газы не имеют цвета и запаха. И являются одноатомными. Инертные газы считаются благородными. Обладают более высокой электропроводностью (по сравнению с другими) и, при прохождении через них тока, ярко светятся.
- Неон - огненно красным светом.
- Гелий - ярко-жёлтым светом.
- Аргон – синим светом.
- Криптон – светло- желтым светом.
- Ксенон – фиолетовым светом.
Несмотря на свою инертность, эти газы находят широкое применение:
Гелием заполняют воздушные шары и дирижабли.
Аргон в качестве защитной среды при сварке (дуговой, лазерной, контактной и т. п.) как металлов, так и неметаллов.
Все указанные неметаллы (водород, кислород, азот, фтор и хлор) имеют двухатомные молекулы. Водород, кислород и азот бесцветны, фтор имеет светло – зеленый цвет, хлор – желто – зеленый.
б) Не имеют металлического блеска (исключение – графит, йод)
в) Большинство не проводят электрический ток (кроме кремния и графита)
г) Хрупкие.
Аллотропия.
Явление, при котором один химический элемент образует несколько простых веществ.
Причины аллотропии:
Разный состав молекул (О2 и О3)
Разное строение (алмаз, графит)
Аллотропные видоизменения кислорода
О 3 = О 2 + О
Аллотропные видоизменения серы
Существует три аллотропные модификации серы: ромбическая, моноклинная и пластическая. Ромбическая и моноклинная модификации построены из циклических молекул S8, размещенных по узлам ромбической и моноклинной решеток. Молекула S8 имеет форму короны, длины всех связей – S – S – равны 0,206 нм и углы близки к тетраэдрическим 108°.
Пластическая модификация серы образована спиральными цепями из атомов серы с левой и правой осями вращения. Эти цепочки скручены и вытянуты в одном направлении.
При комнатной температуре устойчива ромбическая сера. При нагревании она плавится, превращаясь в желтую легкоподвижную жидкость, при дальнейшем нагревании жидкость загустевает, так как в ней образуются длинные полимерные цепочки. При медленном охлаждении расплава образуются темно-желтые игольчатые кристаллы моноклинной серы, а если вылить расплавленную серу в холодную воду, получится пластическая сера – резиноподобная структура, состоящая из полимерных цепочек. Пластическая и моноклинная сера неустойчивы и самопроизвольно превращаются в ромбическую.
Сера расположена в VIа группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
На внешнем энергетическом уровне серы содержится 6 электронов, которые имеют 3s 2 3p 4 . В соединениях с металлами и водородом сера проявляет отрицательную степень окисления элементов -2, в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – положительные +2, +4, +6. Сера – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения может быть окислителем и восстановителем.
Нахождение серы в природе
Сера встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.
Важнейшие природные соединения серы:
FeS 2 - железный колчедан или пирит,
ZnS - цинковая обманка или сфалерит (вюрцит),
PbS - свинцовый блеск или галенит,
HgS - киноварь,
Sb 2 S 3 - антимонит.
Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах, в природных водах (в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды). Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.
Аллотропные модификации серы
Аллотропия
— это способность одного и того же элемента существовать в разных молекулярных формах (молекулы содержат разное количество атомов одного и того же элемента, например, О 2 и О 3 , S 2 и S 8 , Р 2 и Р 4 и т.д).
Сера отличается способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны S 8 , образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера - хрупкое вещество жёлтого цвета.
Открытые цепи имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую).
1) ромбическая — S 8
t°пл. = 113°C; r = 2,07 г/см 3
Наиболее устойчивая модификация.
2) моноклинная — темно-желтые иглы
t°пл. = 119°C; r = 1,96 г/см 3
Устойчивая при температуре более 96°С; при обычных условиях превращается в ромбическую.
3) пластическая — коричневая резиноподобная (аморфная) масса
Неустойчива, при затвердевании превращается в ромбическую
Получение серы
- Промышленный метод — выплавление из руды с помощью водяного пара.
- Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода):
2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O
- Реакция Вакенродера:
2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O
Химические свойства серы
Окислительные свойства серы
(S
0
+ 2ē
→ S
-2
)
1) Сера реагирует со щелочными без нагревания:
S + O 2 – t° → S +4 O 2
2S + 3O 2 – t °; pt → 2S +6 O 3
4) (кроме йода):
S + Cl 2 → S +2 Cl 2
S + 3F 2 → SF 6
Со сложными веществами:
5) c кислотами — окислителями:
S + 2H 2 SO 4 (конц) → 3S +4 O 2 + 2H 2 O
S + 6HNO 3 (конц) → H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
Реакции диспропорционирования:
6) 3S 0 + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O
7) сера растворяется в концентрированном растворе сульфита натрия:
S 0 + Na 2 S +4 O 3 → Na 2 S 2 O 3 тиосульфат натрия
Дата _____________ Класс ___________________
Тема: Сера. Аллотропия серы. Физические и химические свойства серы. Применение серы.
Цели урока:
рассмотреть вещество «сера», аллотропию серы, ознакомиться с физическими и химическими свойствами серы.
Ход урока
1. Организационный момент урока. 2. Изучение нового материалаCера в природе
Самородная сера Украина, Поволжье, Центральная Азия и др Сульфиды PbS - свинцовый блеск Cu 2 S – медный блеск ZnS – цинковая обманка FeS 2 – пирит, серный колчедан, кошачье золото H 2 S – сероводород (в минеральных источниках и природном газе) Белки Волосы, кожные покровы, ногти… Сульфаты CaSO 4 x 2H 2 O - гипс MgSO 4 x 7H 2 O – горькая соль (английская) Na 2 SO 4 x 10H 2 O – глауберова соль (мирабилит)Физические свойства
Твердое кристаллическое вещество , нерастворима в воде, водой не смачивается (плавает на поверхности), t ° кип = 445°САллотропия
Для серы характерны несколько аллотропных модификаций:Ромбическая (a - сера) - S 8
t ° пл. = 113° C; ρ= 2,07 г/см 3 . Наиболее устойчивая модификация.
Строение атома серы
Размещение электронов по уровням и подуровнямПолучение серы
1. Промышленный метод - выплавление из руды с помощью водяного пара. 2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода). 2 H 2 S + O 2 = 2 S + 2 H 2 O3. Реакция Вакенродера 2 H 2 S+ SO 2 = 3 S+ 2 H 2 OХимические свойства серы
Сера - окислитель
S 0 + 2ē S -2
Применение Вулканизация каучука, получение эбонита, производство спичек, пороха, в борьбе с вредителями сельского хозяйства, для медицинских целей (серные мази для лечения кожных заболеваний), для получения серной кислоты и т.д. 3. Закрепление изученного материала №1. Закончите уравнения реакций:S + O 2
S + Na
S + H 2
Расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель, восстановитель.
№2. Осуществите превращения по схеме:
H 2 S → S → Al 2 S 3 → Al(OH) 3
№3.
Закончите уравнения реакций, укажите, какие свойства проявляет сера (окислителя или восстановителя):
Al
+
S= (при нагревании)
S
+
H 2
= (150-200)
S
+
O 2
= (при нагревании)
S
+
F 2
=
(при обычных условиях)
S + H
2 SO 4 (к
) =S + KOH =
S + HNO 3 =4. Это интересно...
- Содержание серы в организме человека массой 70 кг - 140 г.
В сутки человеку необходимо 1 г серы.
Серой богаты горох, фасоль, овсяные хлопья, пшеница, мясо, рыба, плоды и сок манго.
Сера входит в состав гормонов, витаминов, белков, она есть в хрящевой ткани, в волосах, ногтях. При недостатке серы в организме наблюдается хрупкость ногтей и костей, выпадение волос.
Следите за своим здоровьем!
Соединения серы могут служить лекарственными препаратами;
Сера – основа мази для лечения грибковых заболеваний кожи, для борьбы с чесоткой. Тиосульфат натрия Na2S2O3 используется для борьбы с нею.
Многие соли серной кислоты содержат кристаллизационную воду: ZnSO4×7H2O и CuSO4×5H2O. Их применяют как антисептические средства для опрыскивания растений и протравливания зерна в борьбе с вредителями сельского хозяйства.
Железный купорос FeSO4×7H2O используют при анемии.
BaSO4 применяют при рентгенографическом исследовании желудка и кишечника.
Алюмокалиевые квасцы KAI(SO4) 2×12H2O - кровоостанавливающее средство при порезах.
Минерал Na2SO4×10H2O носит название «глауберова соль» в честь открывшего его в VIII веке немецкого химика Глаубера И.Р. Глаубер во время своего путешествия внезапно заболел. Он ничего не мог есть, желудок отказывался принимать пищу. Один из местных жителей направил его к источнику. Как только он выпил горькую соленую воду, сразу стал есть. Глаубер исследовал эту воду, из нее выкристаллизовалась соль Na2SO4×10H2O. Сейчас ее применяют как слабительное в медицине, при окраске хлопчато- бумажных тканей. Соль также находит применение в производстве стекла.
Тысячелистник обладает повышенной способностью извлекать из почвы серу и стимулировать поглощение этого элемента с соседними растениями.
Чеснок выделяет вещество – альбуцид, едкое соединение серы. Это вещество предотвращает раковые заболевания, замедляет старение, предупреждает сердечные заболевания.