Строение атомов
VIA-группа включает шесть химических элементов: кислород, серу, селен, теллур, полоний и ливерморий.
Эти элементы называются халькогенами, что переводится как «рождающие руды», так как они участвуют в образовании минералов.
У всех халькогенов на внешнем энергетическом уровне находятся шесть валентных электронов, им не хватает двух для завершения оболочки.
Атомы кислорода и серы обладают выраженными неметаллическими свойствами, а тяжелые элементы группы, такие как теллур и полоний, имеют признаки металлов.
Кислород — самый распространённый элемент на Земле, играет важнейшую роль в биологических и геохимических процессах.
Полоний, напротив, является радиоактивным и крайне редким элементом, используемым в специальной технике.
Сера в природе
Сера встречается в свободном состоянии, а также в виде соединений, таких как сульфиды и сульфаты.
Среди сульфидов выделяются галенит (PbS) и пирит (FeS₂), а среди сульфатов — гипс (CaSO₄·2H₂O).
Самородная сера образуется в вулканических источниках и встречается в земной коре в виде желтых кристаллов.
Сера существует в нескольких аллотропных формах, включая кристаллическую и пластическую. Кристаллическая форма состоит из молекул S₈, связанных ковалентными связями.
Благодаря своей химической активности, сера легко вступает в реакции, проявляя как окислительные, так и восстановительные свойства.
Сера широко распространена в природе: ее можно найти в минералах, нефтепродуктах, а также в живых организмах.
Химические свойства серы
Окислительные свойства:
Сера взаимодействует с металлами, образуя сульфиды, например:
Fe + S → FeS.
При нагревании сера реагирует с водородом, образуя сероводород (H₂S).
Сера может взаимодействовать с кислородом, образуя оксиды серы, такие как SO₂ и SO₃.
Восстановительные свойства:
Сера вступает в реакцию с сильными окислителями, такими как концентрированная серная или азотная кислота, окисляясь до серной кислоты (H₂SO₄).
Например, в реакции с азотной кислотой:
.
При реакции с хлором сера окисляется до соединений SCl₂ или SCl₄.
Сложные соединения:
Сера может образовывать соединения с другими неметаллами, такими как углерод, азот, фтор.
Например, в реакции с азотной кислотой:
.
Применение и биологическое значение
Сера — ключевой элемент для производства серной кислоты, одной из основ современной химической промышленности.
Соединения серы используются в медицине (для лечения кожных заболеваний), сельском хозяйстве (для удобрений), а также в производстве красителей, резины, взрывчатых веществ.
Сера играет важную роль в биологических процессах: она входит в состав аминокислот (цистеин, метионин), витаминов (B1) и ферментов.
Сероводород (H₂S) используется в органическом синтезе и химическом анализе.
Соединения серы, такие как гипс и сульфиды, находят применение в строительстве, технике и промышленности.
Биологическое значение серы заключается в её участии в обмене веществ, образовании белков и защите клеток от окислительного стресса.