2. Сера — это элемент под номером 16 в периодической таблице, с символом элемента S и атомным весом 32,066.

3. Сера — необходимый для жизни элемент. Она содержится в аминокислотах (цистеине и метионине) и белках, в продуктах питания, предметах домашнего обихода и в нашем организме.

4. Элемент, также известный как сера, в основном образуется в результате извержений вулканов.

5. Вулканы, извергающие расплавленную серу, демонстрируют одну интересную особенность этого элемента: он горит голубым пламенем из-за образующегося диоксида серы и текущая лава кажется голубого цвета.

6. Сера человечеству известна с древнейших времен.

7.И сотни лет назад она ассоциировалась с вулканами, котлами и грешниками, то есть практически служила символом нечистой силы.

8.Сера не только в древности, но и во все времена не случайно ассоциировалась у людей с подземной жизнью: горячие потоки расплавленной серы вытекают из кратеров вулканов, а ее желтые кристаллы осаждаются в местах выходов вулканических газов — фумаролах, причем в воздухе вокруг разлит неприятный аромат серы и ее соединений, прежде всего сероводорода.

9. Сероводород выделяется и еще в одном страшном для человека месте — болоте.

10.Кроме того, в древности курения с серой использовали жрецы при проведении различных обрядов.

11.А также бытовали верования, что сера создана сверхчеловеческими существами мира духов и что подземные боги в виде серного дыма возникают среди людей и манипулируют ими.

12. Но уже в древности люди применяли серу.

13. О сере в древности писали так: «Серу применяют для очищения жилищ, так как многие держатся мнения, что запах и горение серы могут предохранить от всяких чародейств и прогнать всякую нечистую силу» — так про нее рассказывал Плиний Старший в своей «Естественной истории» (I век н. э.).

14. А это уже Георг Агрикола, «О царстве металлов», XVI век: «Если травы чахлы, бедны соками, а ветви и листва деревьев имеют окраску тусклую, грязную, темноватую вместо блестящего зеленого цвета, это признак, что подпочва изобилует минералами, в которых господствует сера».

15.«Если руда очень богата серой, ее зажигают на широком железном листе с множеством отверстий, через которые сера вытекает в горшки, наполненные доверху водой». «Сера входит также в состав ужасного изобретения — порошка, который может метать далеко вперед куски железа, бронзы или камни) — орудие войны нового типа».

16. Алхимики полагали, что металлы, в том числе золото и серебро, состоят из серы и ртути, находящихся в различных соотношениях.

17.Поэтому сера играла важную роль в их попытках найти «философский камень» и превратить недрагоценные металлы в драгоценные.

18.Потом настала эпоха пороха. И практическое значение серы резко возросло после того, как изобрели черный порох, в состав которого она обязательно входит.

19. 500 лет сера была основным компонентом почти единственного взрывчатого вещества, доступного человеку.

20. C давних времен известно и важнейшее соединение серы — серная кислота.

21.Уже в XV веке подробно было описал получение серной кислоты прокаливанием железного купороса (старинное название серной кислоты купоросное масло).

22.Хотя люди всегда знали о сере, она была признана элементом только в более поздние времена (за исключением алхимиков, которые также считали огонь и землю элементами).

23.Однако серу как химический элемент первым охарактеризовал французский химик Антуан Лоран Лавуазье: сжигая вещества, он обнаружил выделение газа. Как мы теперь знаем, это был сернистый газ. Потом Лавуазье изучил свойства и природу химического элемента, породившего газ.

24. И в 1777 году Антуан Лавуазье представил убедительные доказательства того, что это вещество действительно является отдельным уникальным элементом, достойным места в периодической таблице.

25.А с началом научно-технической революции появилась вулканизация каучука. Что такое вулканизация? В 1844 году американский изобретатель Чарльз Гудьир запатентовал процесс, с помощью которого каучук превращается в гораздо более прочную резину. Суть его в том, что отдельные молекулы каучука сшивают сетку с помощью серных мостиков.

26.Потом пошло производство боевых отравляющих веществ, синтез полимеров, лекарственные препараты и другое по мере развития научно-технической революции.

27.В природе сера встречается и россыпями, и в виде кристаллических пластов, иногда образуя изумительные по красоте группы полупрозрачных желтых кристаллов — друзы.

28. Получать серу без подъема руды на поверхность позволяет так называемый геотехнологический способ — его предложил в конце XIX века американский химик Герман Фраш, прозванный «королем серы».

29.Перегретый пар по трубе подают в подземный слой, содержащий серу. Сера плавится (ее температура плавления немного ниже 120°С) и по трубе, расположенной внутри той, по которой закачивают водяной пар, поднимается наверх.

30.Чтобы обеспечить подъем жидкой серы, через самую тонкую внутреннюю трубу нагнетают сжатый воздух.

31.Другой метод — термический — получил особое распространение в начале XX века на Сицилии: серу выплавляют, или возгоняют, из дробленой горной породы в глиняных печах.

32.Метод окисления сероводорода до элементарной серы был впервые разработан в Великобритании, где значительные количества серы научились получать из сульфида кальция — отхода производства соды по методу Леблана.

33.Очищая природный газ от сероводорода, также получают элементарную серу. Сероводород — потенциально смертельный газ. Элементарная сера не вредна.

34.Теперь, когда все заботятся о качестве воздуха, во многих странах растет производство технической серы как побочного продукта переработки и очистки нефти, природных и топочных газов.

35.Сегодня газовая и нефтяная сера составляет примерно 60%, а получают ее практически на всех нефте — и газоперерабатывающих заводах.

36.Так как современная техника нуждается в сере высокой чистоты, разработаны эффективные методы ее рафинирования. При этом используют, в частности, различия в химическом поведении серы и примесей. Так, мышьяк и селен удаляют, обработав серу смесью азотной и серной кислот.

37.Добывают серу и из вулканов. Например, на острове Итуруп сохранились развалины японского предприятия по извлечению серы из склонов вулканов.

ВУЛКАН КАВАХ ИДЖЕН

38.В восточной части острова Ява есть удивительное по красоте, но очень опасное место — вулкан Кавах Иджен. Вулкан находится на высоте около 2400 метров над уровнем моря, диаметр его кратера 175 метров, а глубина — 212 метров.

39.В его жерле расположено странное и пугающее озеро прекрасного яблочно-изумрудного цвета: оно заполнено раствором серной и соляной кислот объемом 40 млн. тонн, берега же усыпаны чистой серой. И озеро, и сам кратер используют не только для привлечения туристов, но и для сбора этого вещества.

40.В одном из кратеров вулкана ночью видно синее пламя: это горит сернистый газ. Часть газа конденсируется, и образуются сталактиты из чистой серы, которые продают туристам как сувениры.

41.Сегодня нам известно, что атомы серы обладают уникальной способностью формировать устойчивые цепи, которые достигают большой длины или, наоборот, смыкаются в кольца.

42.Поэтому у серы есть несколько десятков как кристаллических, так и аморфных модификаций, отличающихся формой цепей и способом их упаковки.

43.При нормальном давлении и температуре до 98,38°C стабильна альфа-модификация серы, образующая лимонно-желтые кристаллы.

44.Аморфную серу и резиноподобную пластическую серу получают при резком охлаждении расплава серы, выливая его в холодную воду.

45.Эти модификации состоят из нерегулярных зигзагообразных цепей. Длительное выдерживание при температуре 20—95°C превращает все модификации серы в альфа-серу.

46.Сера в порошкообразном виде достаточно взрывоопасна и поэтому входила в состав дымного пороха.

47.Сера входит в состав пороха и, как считается, использовалась в древнем огнеметном оружии под названием «греческий огонь».

48.Зачем сера в порохе? Она цементирует крупинки пороха, а кроме того, возгораясь при меньшей температуре, чем уголь и облегчает процесс горения.

49.В то время как большинство химических элементов встречаются только в соединениях, сера — один из относительно немногих элементов, встречающихся в чистом виде.

50.При комнатной температуре и давлении сера представляет собой твёрдое вещество жёлтого цвета. Обычно она выглядит как порошок, но также образует кристаллы.

51.Интересной особенностью кристаллов является то, что они спонтанно меняют форму в зависимости от температуры. Чтобы наблюдать за этим переходом, расплавьте серу, дайте ей остыть до кристаллизации и наблюдайте за формой кристаллов с течением времени.

52.Вы были удивлены тем, что серу можно кристаллизовать, просто охладив расплавленный порошок? Это распространённый метод выращивания кристаллов металлов.

53.Хотя сера является неметаллом, она, как и металлы, не растворяется в воде или других растворителях (хотя растворяется в сероуглероде).

54.Если вы попробовали вырастить кристалл, вас мог удивить цвет жидкой серы при нагревании порошка. Жидкая сера может быть кроваво-красной.

55.Хотя многие соединения серы имеют сильный запах, чистый элемент его не имеет.

56.Этот элемент имеет степени окисления в диапазоне от -2 до +6, что позволяет ему образовывать соединения со всеми другими элементами, за исключением благородных газов.

57.Сера может побороть ртуть. Ртуть из-за своей летучести — опасное для здоровья человека вещество, однако в некоторых приборах без нее не обойтись. Когда ртуть вытекает из разбитого ртутного градусника, сотрудники МЧС первым сначала собирают крупные шарики ртути.

58.А те места, из которых маленькие серебристые капли не извлекаются, засыпают порошкообразной серой. Между серой и ртутью проходит реакция, и образуется кирпично-красная киноварь — сульфид ртути. Это соединение совершенно безопасно для человека.

59.Нашему организму нужна сера, зачем? Сера играет одну из важнейших ролей в организме человека, это незаменимый элемент, входящий в состав аминокислот — метионина и цистеина, а стало быть, и многих белков.

60.Остатки цистеина образуют дисульфидные мостики между участками белковых цепочек, скрепляя их вместе, — это важный элемент трехмерной структуры белка.

61.Много серы в хрящевой, костной и нервной тканях, в ногтях, коже и волосах, всего же в теле человека содержится около полутора килограммов серы, а дневная потребность — 4 грамма.

62.Лучшей усвояемости серы способствуют соединения железа и фтора, а ухудшают ее усвоение такие элементы, как селен, барий, молибден, свинец и мышьяк.

63.Также сера присутствует в любых растениях и животных (в морских обитателях ее больше). Поэтому при гниении выделяются неприятные запахи — это выходят содержащие серу газы, сероводород и меркаптаны.

64.Именно из-за того, что эти газы — индикатор опасного для здоровья процесса гниения, их запах и стал для человека столь мерзким.

65.Существуют серобактерии, зачем они нужны? Серобактерии осуществляют круговорот серы в природе. Они разделяются на две группы: бесцветные хемосинтетики и пурпурные, способные к фотосинтезу.

66.В естественных условиях серобактерии находятся в тех местах, где сероводород образуется постоянно и где есть свободное поступление кислорода. Например, в Черном море слой серобактерий располагается на глубине около 200 метров.

67.Окисление сероводорода и других восстановленных форм серы у таких бактерий может происходить в два этапа. Вначале они окисляют его до элементарной серы, которая отлагается либо снаружи, либо в протоплазме клеток и используется в качестве запасного энергетического материала.

68.Затем, если в среде не хватает сероводорода, постепенно окисляется и запасенная сера. В результате образуется серная кислота. Частично ее нейтрализуют клеточные бикарбонаты, и тогда наружу выходят сернокислые соли.

РЕКА РИО-ТИНТО В ИСПАНИИ

69. Однако часть кислоты может выходить в чистом виде; она закисляет почву и делает ее непригодной для жизни растений. Бактерии способны превратить в поток кислоты целую реку, как, например, Рио-Тинто в Испании.

70.Есть еще и очень интересные металло окисляющие серобактерии: они превращают нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты. Благодаря этому удается легко отделять соединения ценных металлов — меди, никеля, кобальта и германия — от руды и затем превращать их в чистые металлы.

71.Такая бактериальная металлургия должна гораздо меньше загрязнять окружающую среду: обычно при обжиге руды много серы улетает в трубу, а здесь обжига нет.

72.Растворение сульфидов помогает также высвободить заключенные в руде крупицы золота, что позволяет использовать бедные руды, работать с которыми обычными методами нерентабельно.

73.Советские микробиологи добились, чтобы такие преобразующие сульфиды бактерии функционировали даже в условиях Крайнего Севера.

74.У серы много применений. Она является ключевым компонентом серной кислоты, которая используется в лабораториях и при производстве других химических веществ.

75.Сера входит в состав удобрений, а также фармацевтических препаратов. Она входит в состав антибиотика пенициллина и используется для фумигации.

76.Сера образуется в результате альфа-процесса в массивных звёздах. Это 10-й по распространённости элемент во Вселенной. Он встречается в метеоритах и на Земле в основном вблизи вулканов и горячих источников.

77.В ядре Земли этого элемента больше, чем в земной коре. По оценкам, на Земле достаточно серы, чтобы создать два тела размером с Луну.

78.К распространённым минералам, содержащим серу, относятся пирит или «золото дураков» (сульфид железа), киноварь (сульфид ртути), галенит (сульфид свинца) и гипс (сульфат кальция).

79.Некоторые организмы способны использовать соединения серы в качестве источника энергии.

80.Например, пещерные бактерии, которые образуют особые сталактиты, называемые сноттитами, из которых капает серная кислота. Кислота достаточно концентрированная, чтобы обжигать кожу и прожигать одежду, если стоять под минералами. Естественное растворение минералов кислотой приводит к образованию новых пещер.

81.Серу готовят для применения. Сера, независимо от ее вида, трудно совмещается с другими веществами и плохо растворяется в большинстве растворителей. Поэтому готовят ее препаративные формы: смачивающиеся водой либо смеси серы с углеводородными партнерами для совмещения с гидрофобными материалами.

82. Наибольшее применение получили 80%-ные и 90%-ные смачивающиеся порошки. Их получают измельчением серы в среде диспергатора и смачивателя с последующей сушкой суспензии распылением в потоке инертного газа.

83.Такую серу легко наносить распылителем, что и делают в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений от вредителей. Гидрофобные формы применяют для вулканизации — такой порошок лучше смешивается с углеводородами.

84.Готовят и более сложные препарированные формы, в которых сера взаимодействует с компонентами не только физически, но и химически. Примером может служить расплав серы в смеси высокомолекулярных полиизобутилена и полиэтилена с добавкой малорастворимого эмульгатора.

85.При нанесении препарата тонким слоем образуется покрытие, сочетающее бактерицидные свойства серы и липкость углеводородного полимерного слоя — это развитие известных в фармацевтической и ветеринарной практике средств.

86.Новые возможности применения серы открывает препарирование ее полиолефинами, в частности полиэтиленом. Такая форма улучшит эластичность резиновой кровли или может служить бактерицидной добавкой в составе пропитывающих растворов для защиты древесных материалов.

87.Серу применяют в современной промышленности. За год в мире добывают около 40 миллионов тонн серы. Около половины её идет на производство серной кислоты, четверть — на производство сульфитов, примерно 10% требуется резиновой промышленности для вулканизации.

88.Серу применяют при производстве красителей и пигментов, взрывчатых веществ (она до сих пор входит в состав пороха), искусственных волокон, люминофоров, спичек.

89.В целом же внешне непритязательный, давно известный элемент — сера остается необходимым людям, без ее использования не обходится производство огромного количества материалов.

90. Серу используют и в сельском хозяйстве. На борьбу с вредителями сельскохозяйственных культур (главным образом винограда и хлопчатника) идет 10—15% годовой добычи серы.

91.А применяют ее в этом качестве с древнейших времен. Это и окуривание садов серным дымом, и опрыскивание коллоидной серой.

92.Используют также медный купорос в виде чистого раствора или в смеси с известью (так называемую бордоскую жидкость). Серу вводят в почву вместе с фосфоритной мукой. Почвенные бактерии окисляют ее, образующиеся серная и сернистая кислоты реагируют с фосфоритами, и получаются фосфорные соединения, хорошо усваиваемые растениями.

93.Серу применяют и в медицине. Сера входит в арсенал медиков с незапамятных времен: ее пламенем издавна окуривали больных для дезинфекции, ее включали в состав различных мазей для лечения кожных заболеваний.

94. Сейчас тоже серные аппликации и другие виды компрессов наносят на кожу, чтобы лечить псориаз, экзему, перхоть, фолликулит (инфицированные волосяные фолликулы), бородавки, разноцветный лишай.

95.Исследования в Израиле, где серосодержащую грязь добывают из Мертвого моря, показали, что такая бальнеотерапия может помочь в лечении различных видов артрита, включая остеоартроз, ревматоидный артрит и псориатический артрит.

96.Одно из соединений серы — диметилсульфоксид — предложили, как средство от боли и воспаления при опоясывающем лишае, но для точного понимания механизма действия требуются дополнительные исследования.

97.Медики также полагают, что диметилсульфоксид хорош при лечении интерстициального цистита, хронического воспаления мочевого пузыря; врач вводит жидкий раствор препарата непосредственно в этот орган, а также в составе мазей — для увеличения переноса действующих веществ сквозь кожу.

98. Сера применяется и в косметологии. Сера — один из важнейших биогенных элементов: входит в состав некоторых аминокислот (цистеин, метионин), витаминов (биотин, тиамин) и ферментов. Работает в качестве сшивки, образуя дисульфидные мостики и формируя третичную структуру белка. В 1 килограмме организма человека содержит около двух граммов серы.

99.Без серы невозможен нормальный рост волос, так как их структурные белки имеют в своём составе серосодержащий метионин.

100. Серосодержащие гели и мази обладают выраженным антисептическим и противопаразитарным эффектом. При взаимодействии серы с органическими веществами образуются сульфиды и пентатионовая кислота, которые и придают ей эти свойства.

101.Клещи, которые живут в нашей коже начинают погибать от голода из-за того, что сера меняет характеристики кожного сала. Заодно проявляется её противомикробный эффект из-за подавления роста бактериальной микрофлоры.

102.Для этого специально разработали сбалансированный по своему составу гель «Демотен», который, с одной стороны, даёт нужный лечебный эффект, а с другой стороны, почти не даёт побочных аллергических эффектов, как суровые пахнущие серные суспензии.

103.А ещё используется сера в средстве «Блефарогель 2», но только уже для ухода за кожей век. Она нежная, поэтому состав тоже подобран очень деликатный. в направлении гелей для кожи век мы пока одни из лучших в мире.

104.Сера может вызывать аллергию, хотя и довольно редко, но при работе с ней надо очень точно знать, с какими её соединениями нужно выходить в готовый продукт.

105.С помощью серы можно изменить климат, как? Для борьбы с глобальным потеплением некоторые специалисты, например, академик РАН Ю.А.Израэль, предлагают не сокращать выбросы парниковых газов, а создать в верхних слоях атмосферы экран для отражения света, что обойдется несравнимо дешевле. Оптимальна, по их мнению, сернокислотная аэрозоль.

106.Не все в восторге от этого предложения, однако если иные средства не помогут, создание аэрозольного слоя может оказаться крайней мерой для стабилизации температуры планеты.

107.Ещё сера горит в ультрафиолете, поэтому многие датчики пожара не детектируют её воспламенение. Это важно для защиты производств.

108.На воздухе сера горит, образуя сернистый газ — бесцветный газ с резким запахом. Газ довольно ядовитый и при контакте с водой в лёгких превращается в сернистую кислоту.

109.Именно на этом свойстве основан метод быстрой очистки от различных вредителей овощехранилищ, амбаров и подвалов. В помещении зажигается серная шашка, и через несколько часов никого живого там не остаётся.

110.Используются и серные отходы, как? Поскольку растет производство серы как побочного продукта при переработке и очистке нефти, природных и топочных газов, возникает задача ее использования.

111.Одна из важных идей — строительство зданий и дорог с применением серобетона, в котором сера играет роль вяжущего вещества, то есть заменяет цемент.

112.Прочность в этом случае достигается не за счет химической реакции, а просто при затвердевании расплава, стало быть, такие материалы можно использовать несколько раз.

113.Сегодня во многих странах из серобетона делают сваи, химически стойкие емкости, фундаменты и полы, а также дорожные покрытия.

114.Так, Франция, Польша, Канада и США применяют серобетон в дорожном строительстве. Он долговечнее, крепче, а главное, дешевле обычного бетона и решает проблему утилизации многотоннажного отхода основного производства.

СЕРОБЕТОН

115.Конструкции из серных бетонов можно армировать стеклопластиковыми деталями, стекловолокнами или стержнями растительного происхождения.

116.Изучение сероасфальтобетонов показывает: создав специализированные производства, можно рассчитывать на то, что ценные свойства серных стройматериалов проявят себя в полной мере — снизят затраты как на строительные работы, так и на эксплуатацию сооружений, а вложенные средства быстро окупятся.

117.Важная особенность серобетона — отсутствие в его составе калийсодержащих компонентов, которые всегда есть в цементном бетоне. Важно это потому, что калий-40 — основной источник естественного радиоактивного облучения.

118.Здания, построенные из серобетона, излучают гораздо меньше, чем цементно-бетонные, и это важно при сооружении специальных объектов, где есть ограничения на уровень радиационного фона, например, нейтринных обсерваторий.

ГОРА НАМАФЬЯЛЛ

119.Большой район серных источников находится под горой Намафьялл в Исландии.

120.Конечно, существует и вред от серы, какой? Основной источник загрязнения серой — сжигание каменного угля и других видов топлива, содержащих серу.

121. При этом около 96% серы попадает в атмосферу в виде сернистого газа SO2. В атмосфере он постепенно окисляется до SO3. Оба оксида взаимодействуют с парами воды, образуя растворы кислот, которые выпадают в виде кислотных дождей.

122. В результате создаются неблагоприятные условия для развития растительности, особенно в северных регионах, где химическое загрязнение добавляется к суровому климату: гибнут леса, нарушается травяной покров, ухудшается состояние водоемов.

123.Кислотные дожди разрушают изготовленные из мрамора и других материалов памятники, ускоряют коррозию металлов. Поэтому приходится принимать разнообразные меры, чтобы предотвратить попадание соединений серы из топлива в атмосферу.

124.Это очистка газа и бензина, а также отказ от угля на тепловых станциях, ведь концентрация серы в угле очень высока — 1—1,5%. Не все тут идет гладко. Так, до кризиса 2008 года в странах ЕС от угольных ТЭЦ быстро избавлялись, а после резкого подорожания газа опять стали использовать дешевый уголь.

125.Серьезное загрязнение серой наблюдают в местах плавки цветных металлов, например, меди и никеля, поскольку эти металлы получают обжигом серосодержащих руд. Защитники природы не раз упрекали никелевые комбинаты в Мончегорске и Норильске в отравлении окрестных лесов и тундры.

фото из открытого доступа