Опыты по химии. Сера и её соединения
Взаимодействие серы с медью
Медь — неактивный металл. Но при повышенных температурах она активно взаимодействует с серой. Нагреем серу в пробирке до кипения. Сера плавится и постепенно закипает. Пробирка наполняется бурыми парами серы. Опустим медную проволоку в пробирку. В парах серы медь загорается. Продукт взаимодействия – черный сульфид меди.
Cu + S = CuS
Оборудование: штатив, пробирка, горелка, тигельные щипцы.
Техника безопасности. Опыт следует проводить под тягой. Соблюдать правила работы с горючими веществами и нагревательными приборами.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Взаимодействие серы с натрием
Натрий — активный щелочной металл. Во избежание окисления и взаимодействия с парами воды натрий хранят в керосине. Небольшой кусочек натрия помещает в ступку с порошком серы. Осторожно растираем натрий. Он активно взаимодействует с серой. Продукт реакции – сульфид натрия.
Na + S = Na2S
Оборудование: ступка фарфоровая с пестиком, шпатель, скальпель, пинцет, фильтровальная бумага.
Техника безопасности. Опыт следует проводить под тягой. Соблюдать правила работы со щелочными металлами. Во избежании химических ожогов обернуть руку полотенцем.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Взаимодействие серы с цинком
Цинк менее активен по сравнению с натрием. Для протекания реакции с серой необходимо нагревание. Смесь порошков серы и цинка поджигаем. Смесь энергично сгорает с образованием сульфида цинка.
Zn + S = ZnS
Оборудование: шпатель, огнезащитная прокладка, горелка, лучина.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами. Опыт проводить под тягой.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Получение пластической серы
Сера – кристаллическое вещество. В кристаллах молекулы всегда расположены в строгом порядке. Сера, измельченная в порошок, сохраняет кристаллическую структуру. Нагреем порошок серы. Сера плавится при температуре 120 градусов и становится легко подвижной желтой жидкостью. При дальнейшем повышении температуры сера начинает темнеть, превращается в темно-бурую, вязкую жидкость – пластическую серу. При быстром охлаждении в воде сера сохраняет пластические свойства. Пластическая сера с течением времени кристаллизуется и твердеет.
Оборудование: пробирка, штатив для пробирок, шпатель, химический стакан, спиртовка, держатель для пробирок.
Техника безопасности. Соблюдать правила обращения с нагревательными приборами. Не допускать попадания расплавленной серы на поверхность стола. При возгорании серы тушить пламя речным песком.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Получение сероводорода и изучение его свойств
Сероводород – токсичный бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Сероводород (H2S) в лаборатории можно получить нагреванием смеси парафина с серой. В пробирку помещаем кусочек парафина и желтый порошок серы, закрываем пробкой с газоотводной трубкой и нагреваем на пламени спиртовки. Выделяющийся сероводород можно обнаружить с помощью влажной универсальной индикаторной бумаги: под действием сероводорода она краснеет. Раствор сероводорода в воде – очень слабая кислота. Пропускаем сероводород через холодную дистиллированную воду. Сероводород частично растворяется, образуется сероводородная вода. Лакмус краснеет в сероводородной воде, это действительно слабая кислота. Качественная реакция на сульфид ион – реакция с ионами свинца, мы проведем похожую ‑ реакцию с ионами меди. При добавлении сульфата меди к сероводородной воде выпадает черный осадок сульфида меди.
CuSO4 + H2S = CuS ↓+ H2SO4
Так же выглядит осадок сульфида свинца. По черному осадку сульфида свинца можно обнаружить сульфид-ион.
Оборудование: пробирки, газоотводная трубка, штатив, штатив для пробирок, шпатель, щипцы, фарфоровые тигли, спиртовка, держатель для пробирок.
Техника безопасности. Следует соблюдать правила обращения с ядовитыми газами. Опыт необходимо проводить в вытяжном шкафу. Соблюдать правила обращения с нагревательными приборами.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Получение сернистой кислоты
Сернистую кислоту можно получить растворением сернистого газа в воде. Для получения сернистого газа понадобится концентрированная серная кислота и медь: в пробирку с концентрированной серной кислотой поместим кусочек меди и нагреем раствор.
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2↑ + H2O
Направим ток сернистого газа в пробирку с водой. При растворении сернистого газа частично происходит реакция с водой, и образуется слабая сернистая кислота.
SO2 + H2O = H2SO3
Пропуская сернистый газ через воду, мы получили сернистую кислоту. Сернистый газ в огромных количествах выделяется из недр Земли у действующих вулканов. Сернистый газ раздражает слизистые оболочки дыхательных путей, вызывает их воспаление, потерю аппетита, в больших концентрациях ‑ потерю сознания. Поэтому обращаться с сернистым газом нужно, соблюдая все меры предосторожности.
Оборудование: пробирки, газоотводная трубка, штатив, штатив для пробирок, пинцет, спиртовка.
Техника безопасности. Опыт необходимо проводить под тягой. Соблюдать правила обращения с нагревательными приборами. Необходима особая осторожность при работе с концентрированной серной кислотой. Следует соблюдать правила работы с концентрированными кислотами.
Недопустимо вдыхание выделяющегося сернистого газа.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Свойства сернистой кислоты
Раствор сернистой кислоты H2SO3 обладает восстановительными свойствами. Сернистая кислота взаимодействует с раствором йода, обесцвечивая его. При этом образуются йодоводородная и серная кислоты.
H2SO3 + I2 + H2O = H2SO4 + 2НI
Как и все кислоты, сернистая кислота меняет цвет растворов индикаторов. Метиловый оранжевый в растворе кислоты становится красным. В старину дамские соломенные шляпки отбеливали сернистой кислотой. Раствор сернистой кислоты отбеливает ткани из растительного материала, шерсти, шелка.
Оборудование: пробирки, газоотводная трубка, штатив, штатив для пробирок, пинцет, спиртовка.
Техника безопасности. Опыт необходимо проводить под тягой. Соблюдать правила обращения с нагревательными приборами. Недопустимо вдыхание выделяющегося сернистого газа.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов .
Источник
Без серы внесение других элементов бесполезно
Все начинается с серы
Николай: До недавнего времени основными элементами, необходимыми для питания растений, считались азот, фосфор и калий. Но исследования ведущих мировых экспертов в области агрохимии показали, что в этот ряд нужно обязательно включить и серу. Штайнер не зря ее сравнивал со стартером, который запускает весь механизм микробиологии.
Микроэлементы тесным образом связаны друг с другом. Не будет одного, не заработает и другой. Серу в почву надо вносить самой первой, чтобы она активизировала все остальные элементы. Лучше всего это делать весной — достаточно 10 — 20 кг на 1 га (или 100 — 200 г на 1 сотку). Эта небольшая доза кислотность почвы не изменит, а процесс доступности других микро-элементов запустит.
Сера — уникальный элемент. Растение напрямую не может его усвоить своими корнями. Только с помощью грибов и бактерий, которые ею питаются. Так создается ризосфера — связь корней с серомобилизующими бактериями.
В растениях серы немного — около 0,2 — 1 процента сухой массы. Но по своему биохимическому воздействию она приравнивается к макроэлементам. И заменить ее чем-то другим просто невозможно. Согласно последней классификации сера отнесена к первоэлементам наряду с водородом, углеродом, кислородом, азотом и фосфором, входящими в состав белковых молекул ДНК и РНК.
Дефицит серы приводит к тому, что растение плохо усваивает азот. И даже на подкормленных азотными удобрениями полях при серном голодании он просто вымывается в почву, засаливая ее. От этого страдает и окружающая среда.
Немецкие исследователи подсчитали: из-за недостатка серы в почве ежегодно теряется до 300 млн кг азота, или около 10 процентов используемых азотных удобрений.
Если мы нарушаем биологический цикл и вносим, например, очень много активного азота или какого-то другого легкорастворимого элемента, то получаем обратный эффект. Микроэлементы становятся недоступны — растения их просто не усваивают. Сера же восстанавливает биологические циклы. Поэтому она всегда должна быть в почве и всегда должна быть активна. Сера улучшает использование растениями азота и фосфора, участвует в образовании хлорофилла, в азотном и углеводном обмене веществ, в процессах дыхания и синтезе жиров, повышает устойчивость к засухе и болезням. Она усиливает рост и развитие растений, стимулирует образование клубеньковых бактерий на корнях у бобовых культур. Дефицит же серы на 40 процентов снижает не только фотосинтез, но и урожайность.
Сера — основной элемент растительных масел (горчичное, чесночное и др.) и витаминов. Именно от нее зависят вкус и аромат многих культур, в частности, лука, хрена и чеснока. Серу содержат огурец, томат, перец, баклажан, тыква, картофель, морковь, свекла, капуста, фасоль, салат, шпинат.
Да и для человека сера очень важна. Она отвечает за свертываемость крови, помогает организму бороться с вредными бактериями, предохраняет от воздействия радиации и замедляет старение.
Ольга: Чтобы растение хорошо росло и развивалось, необходимо обеспечить оптимальное соотношение микроэлементов. Азот — сера должны соотноситься в пропорции 10:1, то есть на 10 кг азота мы обязательно должны дать 1 кг серы. Соотношение углерода и серы — 60:1, фосфора (в пересчете на Р) и серы — 1:1.
— Почему вдруг возрос интерес к сере? Мы что, ее раньше не использовали?
Ольга: Использовали. Но сейчас сельское хозяйство более интенсивное, уменьшились площади под многолетними травами, под парами, увеличились объемы выращивания высокоурожайных сортов прибыльных культур. Соответственно, увеличился и вынос элементов урожаями. Сократились также объемы внесения органических удобрений.
В прошлом в атмосфере было много серы в виде сернистого газа. Это объяснялось интенсивным использованием в промышленности каменного угля, при сгорании которого в атмосферу выделялись газы, содержащие серу. Впоследствии они, смешиваясь с водой, выпадали на землю так называемыми кислотными дождями. А поскольку такие осадки были признаны одной из глобальных экологических проблем, то мировая промышленность переориентировалась на другие источники энергии.
Да и сами минеральные удобрения лет 30 — 40 назад при изготовлении не подвергались такой высокой степени очистки, как сейчас. А ведь во многих ископаемых материалах, используемых для изготовления удобрений, были разного рода примеси, в том числе соединения серы.
В прошлом веке активнее использовались фунгициды («Сульфат меди», «Бордосская смесь») и инсектициды (серная пыль, коллоидная сера) на основе серы. Сейчас же в сельском хозяйстве все больше не природных, а химических пестицидов. Соответственно, уменьшается и поступление серы в агроценозы.
— Как же определить, что растению не хватает серы?
Известно, что максимальное количество серы сосредоточено в семенах и листьях, а минимальное — в стеблях и корнях. Поэтому, чтобы в кратчайшие сроки (за 4 — 5 дней) ликвидировать последствия серного голодания, лучше всего провести внекорневую подкормку растений.
Ольга: Рапс, репа, редис, чеснок, лук, кочанная капуста, брокколи, горчица. Менее зависимы от серосодержащих веществ свекла, кукуруза, лен, хлопчатник, табак и бобовые (соя, горох, люцерна, клевер), картофель, зерновые (пшеница, рожь, ячмень, тритикале), подсолнечник и многие травы.
Также потребление серы меняется в зависимости от фазы развития растения. К примеру, рапсу больше всего ее надо в период цветения и формирования стручков. Для пшеницы дефицит наиболее ощутим во время кущения и в момент молочной спелости зерна. Кукурузе сера нужна в течение всего вегетационного периода. Причем более 50 процентов ее аккумулируется в зерне.
Как правило, с урожаем выносится от 10 до 30 кг серы с 1 га. Это зависит от возделываемой культуры, а также от уровня урожайности (таблица № 2). Но есть и рекордсмены: культуры семейства крестоцветных могут поглощать до 70 кг/гa.
Таблица № 2
— Но сера используется не только как удобрение.
Николай: В первую очередь она известна как фунгицид. 2000 лет до н. э. древние греки сжигали ее, используя для дезинфекции. Об этом писал даже Гомер. И сегодня серной шашкой мы обеззараживаем парники и теплицы. Можно использовать и саму серу. Для этого ее надо завернуть в хлопчатобумажную ткань и поджечь. Едкий дым убивает вредителей. Но в алюминиевых теплицах это делать не стоит: может пострадать каркас. Если же он из древесины, то польза будет двойной — погибнет и грибок, что есть в дереве, и клещи. А также тли, щитовки и червецы. Здесь сера уже выступает как акарицид, инсектицид. Попав на листовую поверхность, она начинает испаряться, выделяя серную кислоту. Она-то и убивает (правильнее даже сказать, выжигает) споры грибов, патогены и вредителей.
— Богаты ли серой наши почвы?
Ольга: Почва — основной источник поступления соединений серы к культурным растениям. Обычно их содержится в пределах 0,005 до 0,04 процента. В среднем на каждые 77 кг органического вещества почвы приходится чуть меньше 0,5 кг серы. Важно не только ее количество, но и форма, в которой находится это вещество. Известно, что сера становится доступной для растений только в процессе ее минерализации микроорганизмами.
В земле сера находится в форме сульфат-анионов — ионов с отрицательным зарядом. Почвы же в основном притягивают и удерживают в поверхностном корнеобитаемом слое положительно заряженные катионы — кальций, магний, калий, натрий. Все, что заряжено отрицательно, будет вымываться в нижние слои. Удержать серу и другие микроэлементы в поверхностном слое почвы может кальций. Но и он не всесилен, особенно если вносить большие дозы азотных удобрений. Надо понимать, что урожайность один азот вряд ли повысит. Какая-то его доля будет усвоена растениями, но большая часть окажется невостребованной и, превратившись в кислоты, начнет подкислять почву, переводя в более подвижное состояние и кальций. После этого уже и он начнет вымываться в нижние слои. Уйдет кальций, вместе с ним опустится и сера. Вымоются другие элементы, скажем, бор и азот.
Важен вот еще какой нюанс: сера, попадая в почву, превращается в ион сульфата, который подкисляет ее. Поэтому необходимо контролировать уровень рН. И если определено, что почва кислая, то в первую очередь ее надо произвестковать материалами, содержащими кальций (известь, мел) и магний (доломит). Если же параллельно определен дефицит в почве и фосфора, то хорошим помощником может быть фосфоритная мука.
Необходимо помнить, что большинство культур предпочитают близкую к нейтральной среде почву. В кислой (и некомфортной для себя) они растут очень медленно, плохо развивается корневая система, слабо работают и почвенные бактерии.
Николай: Доказано, что применение серосодержащих удобрений на почвах с низким содержанием серы увеличивает коэффициент использования соединений фосфора, кальция, марганца, повышает урожайность. Заметный дефицит серы наблюдается на почвах с низким содержанием гумуса. На богатых же органикой грунтах соотношение между азотом и серой держится примерно на одном уровне — от 8:1 до 12:1.
С одной стороны, сера, растворяясь в воде, вымывается в нижние слои почвы за пределы активной корневой зоны культур. С другой — при недостатке воды высокие дозы серосодержащих удобрений накапливаются в верхних слоях почвы, образуя сульфатное засоление и вызывая сульфатную токсичность культур.
— Какой-то же процент серы есть и в навозе?
Николай: Сера, находясь вместе с другими элементами в кормах для животных, попадает и в навоз, точно так же, как и азот, фосфор, калий и микроэлементы. Обычно в навозе и компосте ее не более 0,3 — 1 процента. Реальный же процент зависит не только от сельскохозяйственных животных, но и от того, чем их кормят и в каких условиях они содержатся. Сера в навозе будет, если питание животных было сбалансированным.
— Многие культуры отдают предпочтение кислым грунтам.
— Отдельная тема — выбор серного удобрения.
Сегодня наиболее распространен «Сульфат аммония». В нем 24 процента серы и 21 процент азота. Но он сильно подкисляет почву. Да, дефицит серы мы устраним, но одновременно в нижние слои вымоется и кальций. Нужно следить за кислотностью почвы, регулируя рН. Если надо, то до «Сульфата аммония» лучше внести доломит, мел или известь.
Наиболее нуждаются в сере горох, соя, рапс и культуры семейства крестоцветных. Также много ее необходимо пшенице, просу и кукурузе. Меньшие объемы серы нужны люцерне, многолетним травам, картофелю и сахарной свекле. Под рапс и пшеницу ее лучше вносить с осени, а под кукурузу и картофель весной.
— Но ведь и сама сера может быть разного вида.
Николай: Да, гранулированной или коллоидной. Свойства у них одинаковые. Но все же ряд отличий есть. Гранулированная не слеживается и долго хранится, не пылит. Что касается самого эффекта от внесения, то в случае с гранулами его придется ждать дольше. Они будут работать долгие месяцы, а то и годы, но зато их легко вносить. Порошковая же сера сработает куда быстрее, но внести ее очень сложно: уж очень пылит. Да и меры предосторожности надо соблюдать усиленные и не использовать ее в засушливый и жаркий период из-за ее возможного возгорания. Чтобы получить двойной и ускоренный эффект, можно по осени внести гранулированную серу, а ранней весной — измельченную, коллоидную.
Конечно, лучше всего распылить коллоидную серу, опудрив растения. Но сделать это очень непросто: разлетится, как пыль. Можно смешать ее 1:1 с влажным песком или с мылом или просто развести в воде и затем обработать посадки опрыскивателем. Можно поливать и из лейки, но так сложнее выдержать дозу. Чтобы приготовить водный раствор, необходимое количество порошка высыпьте в емкость и залейте небольшим количеством (50 — 70 мл) чистой теплой воды. Тщательно разотрите и хорошо вымешайте. Затем добавьте еще 0,5 — 1 л воды. Еще раз хорошенечко вымешайте и вылейте в ведро, где 8 — 9 л воды.
И еще хочется предостеречь. Если у вас гранулированная сера, не вздумайте ее сами молоть — отравления не избежите!
— А что можете сказать про «Бордоскую смесь»? Ведь в ее составе, помимо кальция и меди, есть еще и сера.
Николай: Это отличный фунгицид! И использовать его можно (и нужно!) не только в саду, но и на огороде. Я всегда рекомендую обрабатывать «Бордоской смесью» будущие грядки (если нет серы) ранней весной по почве. Сера выступит как активатор почвенной биоты.
Ранней весной для обработки сада мы берем 3-процентный раствор «Бордоской смеси» — 300 г «Медного купороса» и 400 г извести на 10 л воды. Для грядок же подойдет 1-процентный раствор — 100 г «Медного купороса» и 100 — 150 г извести на 10 л воды. Лучше всего «Бордоскую смесь» вносить опрыскивателем, чтобы густым туманом накрыть землю. Так будет и безопаснее, и качественнее. Главное — правильно приготовить состав. Обработки можно проводить, как только температура днем поднимется до плюс 5 градусов, не больше.
— Когда и как правильнее вносить серу?
Николай: Действие серы напрямую зависит от температуры окружающей среды. Для стопроцентного результата необходимо, чтобы температура воздуха была выше плюс 20 градусов. При более низкой температуре препарат подействует, но не в полную силу. Лучше всего обработку проводить утром, когда нет жары. Но можно использовать препарат и вечером. Опрыскивать растения нужно со всех сторон, чтобы вещество распределилось равномерно.
Внимание: серу не используют во время активного цветения. И еще: раствор нужно пускать в работу сразу после его разведения. Сера, если не использовать ее сразу, теряет свои свойства.
Обязательно соблюдайте правила дозировки и не забывайте о собственной безопасности. Работайте только в защитной одежде, маске и перчатках.
Источник
