Биогенные элементы. Сера

Размещено на http://allbest.ru

Министерству сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный аграрный университет»

Факультет: ветеринарной медицины

Кафедра: общей химии и экологического мониторинга

Реферат

На тему: «Биогенные элементы. Сера»



План реферата

Введение

1. Общая характеристика химического элемента

1.1 Физические свойства

1.2 Химические свойства

1.3 Получение

1.4 Нахождение в природе и основные соединения

2. Биологическое значение

2.1 Источники поступления в живой организм

2.2 Функции биогенного элемента в организме

2.3 Гипо- и гипер-элементоз

Список литературы



Введение

Семра -- элемент шестой группы третьего периода главной подгруппы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16.

Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S (лат. Sulfur). В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли.

Многие серосодержащие соли малорастворимы в воде.



1. Общая характеристика химического элемента

1.1 Физические свойства

В зависимости от аллотропной модификации, варьируются связи внутри элемента. Принято выделять три образуемых вида решетки (устойчивой цепочки атомов): ромбическая, пластическая, моноклинная. Цвет, физические свойства вещества сера зависят от модификации. Самыми стабильными и распространенными являются циклические соединения S8. Именно такой вид цепочки характерен для кристаллической серы - хрупкого вещества, имеющего желтоватый оттенок.

Пластическая и моноклинная модификации являются нестабильными и переходят в циклическую структуру самопроизвольно через некоторое время после получения. Формула серы в данном случае содержит символ S4 или S6.

При нормальных условиях (комнатная температура) устойчивым соединением является ромбическая цепочка: в процессе нагревания вещество переходит в жидкое агрегатное состояние, затем густеет. Постепенное охлаждение образует игольчатые кристаллы моноклинной серы, которые имеют темно-желтый цвет.

При взаимодействии расплавленного вещества с холодной водой образуется пластическая аллотропная модификация, которая имеет структуру, подобную резине, и состоит из нескольких полимерных цепочек, имеет грязно-желтый (темный) цвет. Наиболее часто встречается описание серы как твердого желтого вещества, которое не взаимодействует с водой, оставаясь на ее поверхности.

В качестве растворителя могут применяться органические соединения: скипидар, сероуглерод и т. д. Сера в качестве простого вещества в нормальных условиях имеет следующие термодинамические свойства:

Относительная плотность - 2,070 г/см3.

Теплопроводность - 300 К.

Температура плавления - 112 оС.

Молярная теплоемкость - 22,6 Дж.

Температура кипения - 444 оС.

Молярный объем - 15,5 см3/моль.

В процессе нагревания число атомов серы в молекуле уменьшается. При 300 оС она является достаточно активно двигающейся жидкостью, для получения паров температуру увеличивают до 450 оС.

Одноатомную серу можно получить в процессе нагревания вещества до 1760 оС (S8 - S6 - S4 - S2 - S). Данное вещество является плохим проводником электрического тока и тепла, что широко используется при его применении.

1.2 Химические свойства

Сера вступает в реакцию со всеми металлами, в результате чего образуются сульфиды. В большинстве случаев для химической реакции необходим катализатор, в качестве которого выступает нагрев. При нормальных условиях (комнатная температура) соединение происходит только со ртутью.

Данное свойство используется для обезвреживания ее паров, которые образуются в результате взаимодействия капель металла с кислородом. Не взаимодействует элемент с платиной, иридием, золотом. Полученные сульфиды являются пожароопасными соединениями, которые при поджигании достаточно интенсивно горят. Сера, очищенная на открытом воздухе, реагирует с кислородом.

Данное соединение характеризуется процессом образования бесцветного газа (сернистого ангидрида) и горением. Обратимая реакция взаимодействия с водородом происходит при нагреве (по аналогии с углеродом и кремнием), образующиеся газы называют сероводородом, сероуглеродом.

Как и все остальные элементы VI группы таблицы Менделеева, сера взаимодействует в запаянной трубке с галогенами (фтор, бром, хлор, фосфор). При комнатной температуре реакция возможна только со фтором. Хлорид серы является веществом, наиболее широко применяемым в химической промышленности.

С водой и растворами кислот не взаимодействует, соединения со щелочью обратимы - они образуются при воздействии катализатора. Многие существующие кислоты и соли образованы в результате соединения (обязательным условием является температура) серы с кислородом и водородом. Взаимодействие с металлами: Сера проявляет окислительные свойства, в результате взаимодействия образуются сульфиды:

Cu + S = CuS.

Взаимодействие с водородом происходит при 150-200 °С:

H2 + S = H2S.

Взаимодействие с кислородом Сера горит в кислороде при 280 °С, на воздухе при 360 °С, при этом образуется смесь оксидов:

S + O2 = SO2; 2S + 3O2 = 2SO3.

Взаимодействие с фосфором и углеродом При нагревании без доступа воздуха сера реагирует с фосфором, углеродом, проявляя окислительные свойства:

2P + 3S = P2S3; 2S + C = CS2.



Взаимодействие с фтором В присутствии сильных окислителей проявляет восстановительные свойства:

S + 3F2 = SF6.

Взаимодействие со сложными веществами При взаимодействии со сложными веществами сера ведет себя как восстановитель: S + 2HNO3 = 2NO + H2SO4.

Реакция диспропорционирования Сера способна к реакциям диспропорционирования, при взаимодействии со щелочью образуются сульфиды и сульфиты:

3S + 6KOH = K2S+4 O3 + 2K2S-2 + 3H2O.

1.3 Получение

Получение серы Серу получают главным образом выплавкой самородной серы непосредственно в местах её залегания под землёй. Серные руды добывают разными способами -- в зависимости от условий залегания. Залежам серы почти всегда сопутствуют скопления ядовитых газов -- соединений серы. К тому же нельзя забывать о возможности её самовозгорания.

Добыча руды открытым способом происходит так. Шагающие экскаваторы снимают пласты пород, под которыми залегает руда. Взрывами рудный пласт дробят, после чего глыбы руды отправляют на сероплавильный завод, где из концентрата извлекают серу.

В 1890 г. Герман Фраш, предложил плавить серу под землёй и через скважины, подобные нефтяным, выкачивать её на поверхность.

Сравнительно невысокая (113°C) температура плавления серы подтверждала реальность идеи Фраша. В 1890 г. начались испытания, приведшие к успеху. Известно несколько методов получения серы из серных руд: пароводяные, фильтрационные, термические, центрифугальные и экстракционные. Также сера в больших количествах содержится в природном газе в газообразном состоянии (в виде сероводорода, сернистого ангидрида).

При добыче она откладывается на стенках труб и оборудования, выводя их из строя. Поэтому её улавливают из газа как можно быстрее после добычи. Полученная химически чистая мелкодисперсная сера является идеальным сырьём для химической и резиновой промышленности.

Крупнейшее месторождение самородной серы вулканического происхождения находится на острове Итуруп с запасами категории A+B+C1 - 4227 тыс. тонн и категории C2 - 895 тыс. тонн, что достаточно для строительства предприятия мощностью 200 тыс. тонн гранулированной серы в год.

1.4 Нахождение в природе и основные соединения

сера химический месторождение

Сера довольно широко распространена в природе. В земной коре ее содержание оценивается в 0,05% по массе. В природе часто встречаются значительные залежи самородной серы (обычно вблизи вулканов); в Европе они расположены на юге Италии, в Сицилии. Еще большие залежи самородной серы имеются в США (в штатах Луизиана и Техас), а также в Средней Азии, в Японии, в Мексике.

В природе сера встречается как россыпями, так и в виде кристаллических пластов, иногда образуя изумительные по красоте группы полупрозрачных желтых кристаллов (так называемые друзы).

В вулканических местностях часто наблюдается выделение из-под земли газа сероводорода H2S; в этих же регионах сероводород встречается в растворенном виде в серных водах. Вулканические газы часто содержат также сернистый газ SO2. На поверхности нашей планеты широко распространены месторождения различных сульфидных соединений.

Наиболее часто среди них встречаются: железный колчедан (пирит) FeS2, медный колчедан (халькопирит) CuFeS2, свинцовый блеск PbS, киноварь HgS, сфалерит ZnS и его кристалическая модификация вюртцит, антимонит Sb2S3 и другие. Известны также многочисленные месторождения различных сульфатов, например, сульфата кальция (гипс CaSO4·2H2O и ангидрит CaSO4), сульфата магния MgSO4 (горькая соль), сульфата бария BaSO4 (барит), сульфата стронция SrSO4 (целестин), сульфата натрия Na2SO4·10H2O (мирабилит) и др.

Каменные угли содержат в среднем 1,0-1,5% серы. Сера может входить и в состав нефти. Целый ряд месторождений природного горючего газа (например, Астраханское) содержат как примесь сероводород. Сера относится к элементам, которые необходимы для живых организмов, так как она является существенной составной частью белков. Белки содержат 0,8-2,4% (по массе) химически связанной серы.

Растения получают серу из сульфатов, содержащихся в почве. Неприятные запахи, возникающие при гниении трупов животных, объясняются главным образом выделением соединений серы (сероводорода: и меркаптанов), образующихся при разложении белков. В морской воде присутствует около 8,7·10-2 % серы.



2. Биологическое значение

2.1 Источники поступления в живой организм

Суточную потребность в сере можно обеспечить правильно организованным рациональным питанием. Основными источниками этого биоэлемента считают животные продукты, однако довольно значительное ее количество содержится в растительной пище. Наиболее богатыми серой являются нежирная говядина и свинина, яйца, сыры, рыба, моллюски, фасоль, молоко и капуста. Также ее содержат овсяная и гречневая крупы, лук, злаки, крыжовник, виноград, горчица, хрен, яблоки, чеснок, все бобовые и хлебобулочные изделия.

Ниже приведена информация о содержании серы в некоторых продуктах:

Продукт	Содержание, мг/100 г
Мясо говяжье	230
Мясо свиное	220
Морской окунь	210
Ставрида	210
Кета	205
Треска	202
Куры суповые	184
Куры-бройлеры	180
Куриные яйца	177
Мороженое	37
Молоко	28
Сыр твердый (голландский)	25

2.2 Функции элемента в организме

В организм человека сера главным образом поступает в качестве простых органических соединений и аминокислот. Кишечник имеет ограниченную проницаемость для элементарной серы. Попадая в организм через него, часто она плохо всасывается и с трудом выводится, поскольку образует в желудочно-кишечной трубке мукополисахарид - сернокислый хондроитин, имеющий большой период выведения.

Через кожу сера проникает намного лучше, чем через кишечную стенку. При высокой концентрации соединений серы (сернистого газа, сероводорода, сероуглерода) в воздухе происходит быстрое проникновение вышеупомянутого вещества через эпидермис, где в более глубоких слоях кожи (дерме и гиподерме) оно превращается в сульфаты и сульфиды. Последние поступают потом в кровяное русло и выделяются почками. В коже этот макроэлемент, в основном, располагается в эпидермисе, где и проявляет свое действие.

Сера выполняет огромный перечень функций:

· участие в обменных процессах, способствование их нормализации;

· улучшение работы нервной системы;

· стабилизация уровня глюкозы в крови;

· повышение иммунитета;

· противоаллергическое воздействие;

· поддержание кислородного баланса;

· является составным компонентом ряда витаминов, ферментов, аминокислот и гормонов (включая инсулин);

· участие в формировании костных и хрящевых тканей, улучшение работы суставов и связок;

· влияние на состояние волос, ногтей и кожи (вхождение в состав меланина, кератина и коллагена);

· укрепление мышечной ткани (особенно в периоды активного роста в детском и подростковом возрасте);

· участие в образовании ряда витаминов и усиление эффективности витамина В5, витамина В1, липоевой кислоты и биотина;

· ранозаживляющий и противовоспалительный эффекты;

· уменьшение суставных, мышечных болей и судорог;

· способствование нейтрализации и вымыванию из организма шлаков и токсинов;

· влияние на свертываемость крови;

· участие в выделении желчи печенью;

· повышение устойчивости к радиоизлучению. 2.3 Гипо- и гипер-элементоз

Дефицит серы: На данный момент практически отсутствуют подтвержденные клинические данные о нарушениях, которые связаны с дефицитом серы. Однако в экспериментальных исследованиях было установлено, что недостаточное количество метионина в пище может тормозить рост в молодом возрасте, и снижает репродуктивность у взрослых животных. Ввиду того, что метионин принимает участие в синтезе таких соединений как глутатион, липоевая кислота, биотин, цистеин (цистин), ацетилкоэнзим А, таурин и тиамин, то проявления в организме недостатка данных соединений можно отнести к признакам дефицита серы.

Признаки дефицита:

· запоры

· нарушение функций кожи

· ломкость ногтей

· выпадение волос

· тусклость волос

· повышение артериального давления

· тахикардия

· гипергликемия (повышение сахара крови)

· боли в суставах

· аллергические реакции

· заболевания печени

· повышение в крови уровней триглицеридов

В наиболее тяжелых случаях встречается жировая дистрофия печени, кровоизлияния в почки, наличие раздражительности и перевозбуждения нервной системы, нарушение углеводного и белкового и обмена.

Передозировка: Одним из источников повышенного поступления в организм человека серы в последние десятилетия стали сульфиты (серосодержащие соединения), которые добавляют во многие продукты пищи, безалкогольные и алкогольные напитки как консерванты. Особенно много этих веществ в копченостях, свежих овощах, картофеле, уксусе, красителях вина, пиве и готовых салатах. Возможно, увеличивающееся употребление сульфитов в какой-то мере повинно в быстром росте заболеваемости органов дыхания, включая бронхиальную астму.

Причины избытка в организме:

в результате избыточного поступления серы и ее соединений,

ввиду нарушений регуляции ее обмена.

Информация о токсичности серы, которая содержится в компонентах пищи, в научных источниках отсутствует. Однако существуют описания клинических симптомов острых и хронических отравлений некоторыми соединениями серы (сернистым газом, сероводородом, сероуглеродом).

При высокой концентрации во вдыхаемом воздухе сероводорода, клиника интоксикации развивается в считанные минуты: судороги с потерей сознания, иногда остановка дыхания. С течением времени перенесенное отравление может проявляться сильными головными болями, параличами, нарушениями психики расстройствами функций гастро-кишечного тракта и системы дыхания.

Токсичность серных соединений, которые попали в желудочно-кишечный тракт, связывают с их превращением в весьма токсичный сульфид водорода при помощи кишечной микрофлоры.

При смертельных исходах после отравления серой могут быть обнаружены признаки воспаления мозга, эмфиземы легких, некроза печени, острого катарального энтерита и кровоизлияний в миокард.

Хронические интоксикации (сероуглерод, сернистый газ) вызывают нарушения психики, ухудшение зрения, слабость мышц, функциональные и органические изменения нервной системы, и другие расстройства в деятельности организма.

Признаки избытка серы:

· наличие кожного зуда, сыпи, фурункулеза

· краснота или опухание конъюнктивы

· ломота в глазных яблоках и бровях, в глазах - ощущение песка

· могут появиться мельчайшие точечные дефекты на роговице

· слезотечение и светобоязнь

· головокружение, головные боли, тошнота и общая слабость

· катаральные явления верхних дыхательных путей, развитие бронхита

· ослабление слуха

· снижение массы тела, поносы, расстройства пищеварения

· анемия

· понижение интеллекта и психические нарушения

· судороги с потерей сознания (в случае острой интоксикации).



Список литературы

1. http://fb.ru/ 2. http://forexaw.com 3.Справочник химика, т.III, - М.: Химия, 1964. -1008 с. 4. Химическая энциклопедия. - М.: Гос. научное издательство «Советская энциклопедия», 1963. - 1088 с.

5.Каррер.П. Курс органической химии. - Л.: Госхимиздат, 1962.- 1218 с.

Размещено на Allbest.ru