Sērs

Sērs ir ķīmiskais elements ar simbolu S un atomskaitli 16. Sērs ir nemetāls, kurš pieskaitāms pie halkogēniem, lai arī bieži vien šo grupu īpaši neizdala. Sērs deg (bet diezgan slikti), ar zilu liesmu, veidojot sēra dioksīdu. Rūpnieciski nozīmīgākais sēra savienojums ir sērskābe.

Vēsture 

Sērs pieder pie elementiem, kas pazīstami no aizvēsturiskiem laikiem. Iespējams, tā nosaukums cēlies no sanskrita vārda sira — gaišdzeltens.

Atrašanās dabā 

Sērs ir sastopams dabā tīrradņu veidā un savienojumos — sulfīdos (sulfīdu rūdās), sulfātos (lielos daudzumos jūras ūdenī), kā arī dažu paveidu naftā un akmeņoglēs. Sērs pēc izplatības Zemes garozā ir piecpadsmitajā vietā (0,05% pēc masas, 0,03% pēc atomu skaita).

Svarīgākie dabā atrodamie sēra savienojumi:
 FeS2 — pirīts, dzelzs kolčedāns
 ZnS — cinkmānis
 PbS — svina spīde jeb galenīts
 HgS — cinobrs
 CaSO4·2H2O — ģipsis
 Na2SO4·10H2O — glaubersāls
 MgSO4·7H2O — rūgtais sāls

Dabas ūdeņos sērs sastopamības ziņā ir sestais elements. Sulfāta joni rada saldūdens pastāvīgo (nepārejošo) cietību.

Izotopi 
Uz Zemes sērs sastopams četru stabilu izotopu veidā. Izplatītākais izotops ir 32S (95,084%), kā arī 34S (4,16%). Izotopi 33S un 36S sastopami niecīgā daudzumā. Mākslīgi iegūti β radioaktīvie 31S un 37S.

Bioloģiskā nozīme 
Sērs pieder pie biogēnajiem elementiem, jo ietilpst dažu aminoskābju (cisteīna, metionīna) sastāvā, kā arī citās bioloģiski aktīvās vielās. Sērs ir svarīgs elements cilvēka organismam.

Iegūšana 

Sēru galvenokārt iegūst, kausējot dabiskās sēra iegulas tieši to atrašanās vietā — pazemē. Iegūst arī, rūpnieciski izkausējot no sēru saturošām rūdām. Sēru var iegūt arī no sēru saturošām gāzēm, kas rodas metalurģiskajā rūpniecībā (tādējādi turklāt tiek samazināts gaisa piesārņojums).

Fizikālās īpašības 
Tīrā veidā sērs ir dzeltena kristāliska viela, kas sastāv no gredzenveida S8 molekulām. Stabilākā sēra modifikācija ir rombiskais sērs jeb α-sērs, daļēji stabils ir monoklīnais sērs jeb β-sērs, kura blīvums ir drusku mazāks un krāsa — gaišāka. Abu modifikāciju kristāli atšķiras ar gredzenveida molekulu savstarpējo novietojumu. Strauji atdzesējot sēra tvaikus uz aukstas virsmas, iegūst ļoti smalku pulveri, ko sauc par sēra ziediem. Lejot aukstā ūdenī verdošu sēra kausējumu, var iegūt plastisko sēru — tumšbrūnu, staipīgu gumijveida masu, kas sastāv no garām sēra atomu ķēdītēm (līdz vairākiem tūkstošiem atomu). Parastā temperatūrā plastiskais sērs ātri kļūst trausls un sabirst rombiskā sēra kristālos. Ir pazīstamas arī citas nestabilas sēra modifikācijas — veidotas no S2 molekulām (purpursarkanā krāsā) vai S6 molekulām (oranždzeltenā krāsā).

Karsējot sērs izkūst, veidojot laistīgu dzeltenu šķidrumu. Tālāk karsējot, apmēram 160 °C temperatūrā šķidrums sāk palikt tumšāks un sabiezē, bet pie 200 °C tas kļūst darvai līdzīgs — tumši brūns un viskozs. Tas izskaidrojams ar sēra ciklisko molekulu sairšanu un garu lineāru sēra atomu virkņu veidošanos. Turpinot karsēšanu, garās ķēdes sāk sairt un viskozitāte atkal samazinās, līdz kamēr sērs sāk vārīties. Sēra tvaikos, atkarībā no temperatūras, ir S8, S6, S4 vai S2 molekulas, ar ko izskaidrojama sēra tvaiku krāsas maiņa no oranždzeltenas līdz gaišdzeltenai. Interesanti, ka S2 molekulas ir paramagnētiskas — tās pievelk magnēts. 1500 °C temperatūrā sērs disociē atsevišķos atomos.

Sērs ūdenī praktiski nešķīst, bet dažas tā modifikācijas šķīst sērogleklī vai organiskos šķīdinātājos (toluolā). Sērs ir blīvāks par ūdeni, tādēļ tā gabaliņi ūdenī grimst. Tomēr sēra smalks pulveris peld ūdenī, jo ūdens sēru neslapina.

Sērs, tāpat kā citi nemetāli, slikti vada siltumu un nevada elektrisko strāvu.

Ķīmiskās īpašības 

Atšķirībā no skābekļa, sēra veidotās atomu ķēdes ir pilnīgi stabilas. Tas veido zigzagveida atomu virknes, no kurām visstabilākās ir cikliskas vainaga veida molekulas no astoņiem atomiem.

Sēra elektronegativitāte ir samērā liela (tomēr daudz mazāka nekā skābeklim) un tas ir diezgan aktīvs — veido savienojumus ar gandrīz visiem elementiem. Sērs parasti ir oksidētājs. Kā reducētājs sērs reaģē ar skābekli un halogēniem, kas ir elektronegatīvāki. Sērs mēdz būt divvērtīgs, četrvērtīgs vai sešvērtīgs. Savienojumos sēram var būt oksidēšanas pakāpe -2 (sulfīdos), +4 (SO2 un sulfītos) vai +6 (sērskābē un sulfātos). Retāk sastopama oksidēšanas pakāpe +2, piemēram, sēra halogenīdos.

Istabas temperatūrā sērs reaģē kā reducētājs ar fluoru, hloru un koncentrētām oksidējošām skābēm (HNO3, H2SO4):

S + 3F2 → SF6

S + Cl2 → SCl2

S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 ↑ + 2H2O

S + 2H2SO4 → 3SO2 ↑ + 2H2O

Gaisā sērs deg, veidojot gāzi ar asu smaku — sēra dioksīdu:

S + O2 → SO2

Iedarbojoties ar metāliem, veido sulfīdus.

Karsējot reaģē ar oglekli, silīciju, fosforu, ūdeņradi:

C + 2S → CS2 (sērogleklis)

Sērs reaģē ar karstiem sārmiem, iesaistoties disproporcionēšanās reakcijā:

3S + 6KOH → K2SO3 + 2K2S + 3H2O

Sēra savienojumi

Sēru saturošās skābes

Citi sēra savienojumi 
 Sērogleklis CS2, normālos apstākļos ir šķidrums, dažreiz lieto par šķīdinātāju.
 Sēra heksafluorīds (elegāze) SF6, normālos apstākļos ir gāze, lieto par elektroizolācijas materiālu augstsprieguma slēdžos.

Izmantošana 

Sēru lieto sērskābes ražošanai, kaučuka vulkanizācijai, sērkociņu ražošanai, kā fungicīdu lauksaimniecībā. Koloīdo sēru izmanto medicīnā (dažādās ziedēs).

Atsauces

Ārējās saites 

Ķīmiskie elementi
Sērs