Занятие № 14. Вещества простые. Сера.

Кейс

Одно время это вещество добывали, опуская рабочих в клетях в жерла спящих вулканов, где они соскабливали его с внутренних стенок вулканов.

В провинции Индонезии существует вулкан, полностью заполненный этим, который носит название Кава Иджен. Вещество оседает на трубах, после чего рабочие сбивают его арматурой и несут на взвешивание. Там, таким образом, они зарабатывают себе на жизнь.

Оно имеет жуткий запах и обладает удушающим действием на че-ловека. Жрецы использовали это вещество для проведения разных обрядов и священных курений, а военные добавляли в состав различных горючих смесей.

Вопросы:

1. Как называется это вещество?

2. Где может применяться данное вещество и его соединения?

 

С древних времен человек связывал запах серы с опасностью. Правда тогда люди даже не знали слова сера, они чувствовали резкий и едкий запах и понимали – в этом месте опасно, туда ходить не нужно, а лучше и вовсе уйти подальше. И правильно понимали, потому что сернистый газ, который образуется при горении серы, не только ядовит, но и свидетельствует о том, что где-то рядом находится действующий вулкан. Или, скажем, трещина, связанная с таким вулканом. В общем, такое место, от которого лучше держаться подальше.

Тухлые яйца своим запахом тоже обязаны сере, но уже другому ее соединению – сероводороду. Он образуется, когда портится белок. Человеческий нос очень чувствителен к сероводороду, мы можем уловить этот запах даже когда самого сероводорода очень мало. Достаточно всего 0,002 мг сероводорода в литре воздуха, чтобы мы почувствовали его запах. Для сравнения, вам знаком запах уксуса. Чтобы человек его почувствовал, уксуса в воздухе должно быть в 200 раз больше, 0,4 мг в литре. Для чего человеку такая чувствительность именно к этому запаху? Дело в том, что предки человека не могли сами догнать и убить зебру, буйвола или кабана. Они питались тем мясом, что оставалось после охоты львов или других хищников. И тут им было очень важно знать – можно есть мясо или оно уже испортилось. И первый признак того, что мясо протухло и стало ядовитым – запах сероводорода.

Так что человек вполне закономерно связывал опасность с запахом серы. И когда появился дьявол, как воплощение зла, то запах серы стал его непременным атрибутом. В самом деле, где же еще жить злу, если не в таких местах?

 

Горящая сера, вулкан KawahIjen, остров Ява, Индонезия.

Но далеко не все считали серу атрибутом зла. Алхимики считали серу отцом всех металлов. Они думали, что если смешать серу со ртутью в нужных соотношениях и греть, кипятить и производить массу самых разнообразных таинственных действий, то в результате получится философский камень, который будет превращать свинец в золото и давать бессмертие. Алхимикам было простительно заблуждаться, в то время ученые почти ничего не знали и не могли себе представить, что философского камня не существует. Это сейчас мы уже знаем, что алхимики, сколь бы сложные действия они не проводили над смесью серы и ртути, ничего кроме киновари, ярко-красной краски, они получить не могли. Но в поисках эликсиров и лекарств китайские алхимики открыли порох. Более 1500 лет назад в Китае были известны лекарства из смеси серы и селитры. Сложно сказать, насколько хорошо они лечили, но горели они хорошо. А когда к этой смеси добавили еще и древесный уголь, то оказалось, что таким лекарством можно не только обжечь руки, но и сжечь дом. Впрочем, долгое время подобные смеси использовали только врачи, даже китайское слово, обозначающее «порох», 火药, буквально значит «огонь медицины». Так что алхимики в попытках найти эликсир бессмертия, изобрели первое взрывчатое вещество. И через некоторое время порох стали использовать в военных целях. Из Китая порох пришел в Корею. Знаменитые огневые повозки, которых так боялись японцы во время Имджинской войны, использовали ракеты, начиненные порохом.

Но у серы есть и куда более мирные применения. Даже порох сейчас больше используют не для того, чтобы воевать, а для фейерверков. Если вы помните, мы говорили, что сера помогает делать из мягкого каучука упругую резину, связывая длинные молекулы поперечными мостиками. Но оказывается, такие мостики есть не только в резине. Они есть и в наших волосах. Именно потому, что мостики из атомов серы связывают молекулы белка, наши волосы столь прочны, хотя по составу не очень отличаются от белка куриного яйца. А если волосы нагреть, не слишком сильно, чтобы они не сгорели, то эти мостики разорвутся и волосы станут мягкими. И если мы такие горячие волосы накрутим на что-то и охладим, то мостики снова восстановятся, но в другом положении и волосы станут вьющимися или кудрявыми. Так работают щипцы для завивки волос.

Оказалось, что сера вовсе не атрибут зла, а важный элемент, без которого ни человек, ни животные, ни даже растения не смогут жить. И даже неприятный запах мы смогли обратить себе на пользу. Вы все, наверное, слышали, как говорят – газом пахнет, имея в виду газ из газовой плиты. Но на самом деле тот газ, который там горит – запаха не имеет. Но этот газ очень опасен – если он будет утекать из плиты и не сгорать, то смешавшись с воздухом, взорвется от случайной искры. И тут придумали, что природный горючий газ надо пометить, каким-нибудь сильным и неприятным запахом. На помощь пришли соединения серы. Помните, как мало нужно сероводорода, чтобы ощутить его запах? У серы существуют другие соединения, которые называются меркаптанами. Их запах настолько силен и неприятен, что ученым приходилось строить отдельные лаборатории для работы с ними. И такими веществами стали помечать природный газ, чтобы любая его утечка была сразу заметна. А поскольку они сильно пахнут, то добавляют их очень мало, для города средней величины в год потребуется всего несколько килограмм додецилмеркаптана.

 

Демонстрационный опыт № 4 «Сера и ее соединения» (проводится учителем!)

Опыт 1. Получение сульфидов металлов

В отдельные пробирки налили растворы солей марганца (II), кадмия (II), меди (II), цинка (II) и железа (II). В каждую пробирку прилили понемногу сульфида натрия. Что наблюдаете? Укажите окраску образующихся осадков.

п\п	Реагирующие вещества	Окраска после реакции
1	Соль марганца (II) + сульфид натрия
2	Соль кадмия (II) + сульфид натрия
3	Соль меди (II) + сульфид натрия
4	Соль цинка (II) + сульфид натрия
5	Соль железа (II) + сульфид натрия

Опыт 2. Дегидратирование органических веществ серной кислотой

Иногда обугливание наблюдается при действии водоотнимающих веществ, например концентрированной серной кислоты, на органические вещества (сахар, крахмал, спирты и пр.). Особенно резко такое обугливание проявляется при нагревании. Так, при нагревании обугливающее действие оказывает даже разбавленная серная кислота. Попробуйте слабым 1%-ным раствором серной кислоты сделать с помощью чистого пера надпись на белой бумаге. При высыхании такая надпись будет невидима. Однако при осторожном нагревании бумаги над пламенем газовой горелки или над электрической плиткой участки, смоченные серной кислотой, обуглятся раньше, чем чистая бумага. В результате невидимая раньше надпись проявится как будто написанная черной тушью.