Сірка. Сірка в природі

Сірка S має атомний вага 32,064. Електронна конфігурація атома сірки 1s2s22р63s23р4
Розміщення електронів на орбіталях зовнішнього шару. Валентних електронів у атома сірки 6. Тому, ceра може утворювати до 6 валентних зв’язків. Атом сірки має більший радіус і тому виявляє меншу електронегативність в порівнянні з киснем. Ступені окислення, які може проявляти сірка в окислювач-но-відновних реакціях: S0, S-2, S + 4, S + 6.

Сірка може утворювати кілька аллотропних видозмін. Це ромбічна (октаедричні), пластична і моноклініческая сірка. Ромбическая сірка є найбільш поширеним аллотропную видозміною сірки. Це кристалічна речовина лимонно-жовтого кольору, кристалізується у вигляді октаедрів. Щільність ромбічної сірки 2,07 г / см3.Плавітся вона при температурі 112,8 °, кипить при 444,6 °, в воді не розчинна, але добре розчиняється в сірковуглецю, бензолі та інших органічних розчинниках. Температура займання 360 °.

Пластична сірка виходить, якщо нагріти ромбічного сірку майже до кипіння і потім швидко вилити в склянку з холодною водою (рис. 50). Ця модифікація сірки володіє пластичністю на відміну від вельми крихкою ромбічної сірки. Пластична сірка досить швидко перетворюється на ромбічну. Пластичну сірку, що утворюється при різкому охолодженні розплавленої сірки, іноді розглядають як що не встигла сформуватися ромбічну сірку.
Моноклініческая сірка виходить при повільному охолоджень розплавленої сірки на повітрі. При цьому утворюються довгі ниткоподібні кристали, які при стоянні теж перетворюються на октаедри.
Існування електронних видозмін у сірки обесняется розходженням кристалічних структур. Якщо октаедричні сірка має молекули у вигляді, восьмічленних кілець, то молекули пластичної сірки- довгі, безладно розташовані ланцюжки різної величини. Моноклініческая сірка близька за структурою до октаедричної.
■ 65. Що таке аллотропия і аллотропние видозміни?
66. Чим викликається виникнення аллотропних видозмін?
67. Які аллотропние видозміни сірки вам відомі і яке з них найбільш стійке? (Див. Відповідь)
У хімічному відношенні сірка є активною речовиною. Вона досить легко реагує зі. багатьма металами. У всіх випадках утворюються сульфіди, наприклад при нагріванні з алюмінієвим або цинковим порошком.
Якщо розтирати металевий натрій в ступці з сіркою, то між ними відбувається реакція, що супроводжується спалахами і різким звуком. Досвід слід Проводити в захисних окулярах, обернувши руку рушником, і з дуже малими кількостями речовин.
При пропущенні водню через пари сірки утворюється сірководень (рис. 51).

68. Напишіть рівняння реакцій сірки з простими речовинами, про які йдеться в прочитаному уривку, є ці реакції окислювально – відновлювальними? Дайте обгрунтовану відповідь. (Див. Відповідь)
69. Який ступінь окислення сірки в з’єднаннях з воднем і металами?
70. Якого типу хімічний зв’язок в з’єднаннях сірки з металами ?.
71. Чому сульфіди цинку і алюмінію не можна отримати реакцією обміну в розчинах?
72. Скільки сульфіду заліза (II) вийде, якщо взято 30 г заліза і 16 г сірки і якщо узяте залізо використовується лише на 90%? (Див. Відповідь)
Можливі й інші реакцій, в результаті яких сірка набуває позитивних ступеня окислення. Зазвичай це буває при безпосередній взаємодії сірки з киснем – при горінні сірки:
S + О2 = SO2
Оскільки у кисню величина електронегативності більше, ніж у сірки, то в з’єднанні SО2 сірка виявляє ступінь окислення +4 і в даній реакції поводиться як відновник. Більш глибоке окислення води до ступеня окислення +6 можливо при утворенні сірчаного ангідриду. У присутності каталізатора при температурі 400-500 ° двоокис сірки окислюється киснем, утворюючи сірчаний ангідрид:
2SО2 + О2 = 2SО3
Незважаючи на високу хімічну активність, сірка досить широко зустрічається у вигляді мінералу, який називається самородної сіркою. Це майже виключно ромбічна сірка. Інші аллотропние видозміни сірки в природі не зустрічаються.
Сірка зазвичай вкраплена в різні гірські породи, з яких досить легко може бути виплавлено. Самородна сірка найчастіше має вулканічне походження. Багаті самородної сірої Кавказ, пустеля Кара-Кум, Керченський півострів, Узбекистан.
Сірка зустрічається також у вигляді сірчистих металів «г-сульфідів (пірит FeS2, цинкова обманка ZnS, свинцевий блиск PbS), у вигляді сульфатів (глауберової сіль Na2SO4 · 10H2O, гіпс CaSО4 · 2H2О). Сірка входить до складу деяких білків. Для того щоб витягти сірку з породи, її виплавляють в автоклавах Дією перегрітої водяної пари при 150-160 °. Отриману розплавлену сірку рафінують (очищають) сублімацією. Якщо її розплавити і розлити по дерев’яних формах, то вона твердне у вигляді паличок. Таку сірку називають Черенкова.

Що відбувається зі свічковим воском, коли свічка горить

Коли ви запалюєте свічку , після горіння ви отримуєте менше воску, ніж спочатку. Це пов’язано з тим, що віск окислюється, або згорає, у полум’ї, утворюючи воду та вуглекислий газ, які розсіюються в повітрі навколо свічки в реакції, що також дає світло та тепло.

Спалювання воску в свічках

Свічковий віск, також званий парафіном, складається з ланцюжків з’єднаних атомів вуглецю, оточених атомами водню. Ці молекули вуглеводнів можуть повністю згоріти. Коли ви запалюєте свічку, віск біля ґнота плавиться в рідину.

Тепло полум’я випаровує молекули воску, і вони реагують з киснем у повітрі. Коли віск витрачається, капілярна дія втягує більше рідкого воску вздовж ґнота. Поки віск не розтане від полум’я, полум’я його повністю згорить і не залишить залишків попелу чи воску.

І світло, і тепло випромінюються в усіх напрямках від полум’я свічки. Приблизно чверть енергії, отриманої від згоряння , виділяється у вигляді тепла. Тепло підтримує реакцію, випаровуючи віск, щоб він міг горіти, розплавляючи його, щоб підтримувати подачу палива. Реакція закінчується, коли більше немає палива (вощину), або коли недостатньо тепла, щоб розплавити віск.

Рівняння горіння воску

Точне рівняння горіння воску залежить від конкретного типу воску, який використовується, але всі рівняння мають однакову загальну форму. Тепло ініціює реакцію між вуглеводнем і киснем з утворенням вуглекислого газу, води та енергії (тепла і світла). Для парафінової свічки збалансоване хімічне рівняння таке:

Цікаво відзначити, що навіть якщо вода виділяється, повітря часто здається сухим, коли горить свічка або вогонь. Це тому, що підвищення температури дозволяє повітрю утримувати більше водяної пари.

Ви навряд чи будете вдихати віск

Коли свічка горить стабільно краплеподібним полум’ям, горіння надзвичайно ефективне. У повітря викидається лише вуглекислий газ і вода. Коли ви вперше запалюєте свічку або якщо свічка горить у нестабільних умовах, ви можете побачити мерехтіння полум’я. Мерехтливе полум’я може спричинити коливання тепла, необхідного для горіння.

Якщо ви бачите клубок диму, це сажа (вуглець) від неповного згоряння. Випарований віск дійсно існує прямо навколо полум’я, але не поширюється дуже далеко і не зберігається дуже довго після того, як свічку погасили.

Один цікавий проект, який варто спробувати , — це загасити свічку та запалити її на відстані іншим полум’ям. Якщо ви тримаєте запалену свічку, сірник або запальничку близько до щойно погашеної свічки, ви можете спостерігати, як полум’я рухається вздовж сліду воскової пари, щоб знову запалити свічку.

Віск (біологічний): будова, властивості, функції, типи

A віск Це гідрофобний матеріал, що складається з довголанцюгових жирних кислот та спиртів (складні ефіри спиртів з довгими ланцюгами та жирних кислот). У природі вони виконують багато функцій, оскільки їх виробляють природним шляхом багато видів рослин і тварин.

Слово “віск” (від англ віск) походить від латинського слова “віск”, що стосується речовини, що виробляється бджолами та використовується для побудови їх гребінців. Термін в англійській мові вживається з тим самим відтінком, що й походить від англосаксонського слова “Віск” також використовується для опису бджолиного воску (англ бджолиний віск).

Беручи до уваги вищевикладене, тоді зрозуміло, що визначення “віск” охоплює набір речовин, які мають деякі характеристики, але не обов’язково мають однакові хімічні та / або фізичні властивості.

Однак, незалежно від їх хімічної ідентичності, воски є високогідрофобними речовинами, які служать різним цілям залежно від організму, який їх виробляє. Велика кількість живих істот використовує їх як основну речовину запасу енергії, тоді як інші використовують їх як захисні речовини для своєї поверхні.

Хоча вони настільки ж поширені серед рослин і тварин, рослинні воски – це ті, які були описані з найбільшою інтенсивністю (і деякими тваринами), оскільки вони мають біологічне значення для цих організмів, а також є промисловими з антропологічної точки зору.

Будова восків

Віски класично визначено як спиртові ефіри довголанцюгових жирних кислот, що характеризуються довжиною 24-30 атомів вуглецю, які асоціюються з первинними спиртами з 16-36 атомами вуглецю (так само вони можуть асоціюватися зі спиртами з група стероїдів).

Вони утворюються в результаті реакцій, які передбачають “злиття” алкоголю та жирної кислоти, більш-менш наступним чином:

CH3 (CH2) nCH2OH (спирт) + CH3 (CH2) nCOOH (жирна кислота) → CH3 (CH2) nCH2COOHCH2 (CH2) CH3 (ефір воску) + H2O (вода)

Природа аліфатичних компонентів восків може бути надзвичайно мінливою, і їх можна знайти в цих жирних кислотах, первинних та вторинних спиртах, вуглеводнях, складних ефірах, аліфатичних альдегідах, кетонах, дикетонах, триацилгліцеринах, тритерпенах та стеринах.

Таким же чином, як довжина ланцюга, так і ступінь насичення та розгалуження жирних кислот та інших аліфатичних компонентів восків залежать від їх походження.

Знаючи це, було показано, що ті воски, що виробляються в рослинах, різні, і ті, що виробляються, наприклад, морськими та наземними тваринами.

Воскові властивості

Віск має різні фізико-хімічні властивості, які можна узагальнити в невеликому списку:

– Його текстура може варіюватися від м’якої та керованої до твердої (пластикової) або „ламаної” при 20 ° C

– Вони, як правило, мають дуже низьку в’язкість

– Вони сильно не розчиняються у воді, але є в органічних розчинниках, хоча цей процес багато в чому залежить від температури

Функція

Віск виконує безліч функцій як у тваринному світі, так і в рослинному, оскільки це надзвичайно поширені речовини в природі.

У тварин

Віск являє собою основну сполуку для накопичення енергії для плаваючих мікроорганізмів, що складають планктон.

Таким чином, віск одночасно є одним з основних метаболічних джерел в основі харчового ланцюга морських тварин.

Тварини мають спеціальні шкірні залози, які виділяють віск для захисту шкіри та волосся, роблячи їх більш гнучкими, змащуваними та водовідштовхувальними структурами.

У птахів є залоза, відома як “уропігеальна” залоза, яка постійно виділяє віск, саме тому вона відповідає за збереження пір’я “водонепроникним”.

У рослин

Основною функцією воску в рослинних організмах є захист тканин.

Хорошим прикладом цього є воскоподібне покриття на листкових пластинках багатьох рослин, яке зменшує зневоднення тепла, викликане сонячним світлом.

Ще один приклад, який можна згадати, – це воскоподібне покриття, яке багато насіння має в оболонці, що допомагає їм уникнути втрат води під час зберігання.

Ці воски зазвичай вкладаються між полімерами кутину та суберину, складаючи аморфний шар на зовнішній поверхні рослини. Багато рослин мають епікутикулярний шар воскоподібних кристалів, які перекривають кутикулу і надають їм сіруватого або глазурованого вигляду.

Віск не тільки запобігає втраті води, але він також може допомогти рослині запобігти деяким грибковим або бактеріальним збудникам і відігравати фундаментальну роль у взаємодії рослин і комах, крім того, щоб уникнути пошкоджень, спричинених ультрафіолетовим випромінюванням.

У галузі

Віски біологічного походження також дуже корисні з промислової точки зору, оскільки їх використовують у виробництві ліків, косметики тощо.

Лосьйони, які зазвичай використовуються для зволоження шкіри, а також лаки та деякі мазі, складаються з жирових сумішей з бджолиним воском, бразильським пальмовим воском, воском з ягнячої вовни, воском кашалотів тощо.

Віск також широко застосовується в промислових покриттях, що дозволяють водовідштовхувати, а також у виробництві речовин, що використовуються для полірування автомобілів.

Вони використовуються для пластифікації гарячих розплавів, змащення робочого обладнання в металургійній промисловості та для уповільнення вивільнення сполук, що використовуються в сільському господарстві та фармакології.

Види восків

Віск може бути натуральним або синтетичним. “Натуральні” воски можуть також мати органічне або мінеральне походження, останній є продуктом переробки бурого вугілля (вугілля), тому вони, як правило, не відновлюються (наприклад, вазелін або вазелін).

Віск тваринного та / або рослинного походження вважається відновлюваним та модифікується природним воском, оскільки він може бути модифікований хімічними методами, такими як гідрування та реестерифікація, наприклад.

Таким чином, у біологічному контексті воски класифікуються відповідно до джерела, з якого вони отримані.

– рослинні воски

Рослини виробляють різні типи восків у різних частинах свого тіла: у листі, у квітках, у плодах чи насінні.

Яким є біосинтетичний шлях?

Аліфатичні компоненти рослинних восків синтезуються в клітинах епідерми з жирних кислот з дуже довгими ланцюгами (від 20 до 34 атомів вуглецю).

Синтез починається з вироблення жирних кислот з 16 і 18 вуглеводнів, які спочатку виникають у стромі пластид завдяки активності розчинних ферментів, що складають комплекс синтази жирних кислот.

Згодом ці жирні кислоти подовжуються завдяки мультиферментним комплексам, пов’язаним з мембраною, відомими як елонгази жирних кислот. У кожному продовженні двох атомів вуглецю відбувається чотири реакції:

– Конденсація між жирним ацилом, етерифікованим до молекули ацетил Ко-А (субстрату), та молекули малоніл-КоА

– В-кетоскорочення

– Зневоднення

– Зниження Enoil

Описано два основні шляхи виробництва компонентів рослинних восків, один із них – це шлях відновлення ацилу, а інший – шлях декарбонілювання. Перший призводить до синтезу спиртів та ефірів воску, тоді як другий утворює альдегіди, алкани, вторинні спирти та кетони.

Шлях зменшення ацилу

Ефіри ацил-КоА, що утворюються при подовженні ланцюга, відновлюються в двоступеневій реакції із залученням перехідного проміжного продукту альдегідного типу, які каталізуються ферментом ацил-КоА-редуктазою. Вироблений жирний спирт можна етерифікувати, утворюючи ефір воску завдяки ферменту ацил-КоА спиртової трансацилази.

Шлях декарбонілювання

Першим кроком на цьому шляху є відновлення складного ефіру ацил-КоА до альдегіду, опосередкованого ферментом ацил-КоА-редуктази. Коли фермент альдегіддекарбонілази видаляє карбонільну групу із зазначеної молекули, утворюється алкан, який має на один атом вуглецю менше, ніж його попередник жирної кислоти.

Цей вуглеводень може бути далі метаболізований шляхом введення гідроксильної групи в ланцюг через гідроксилазу або оксидазу, утворюючи вторинний спирт.

Останній етап виробництва ефірів воску з довголанцюгових спиртів та жирних кислот каталізується ферментом ацил-КоА: спиртовою трансацилазою, який також необхідний для синтезу триацилгліцеринів.

– тваринні воски

Тварини також виробляють велику кількість воску, особливо комахи, кити, вівці та птахи, з яких їх можна отримати в біотехнологічних цілях.

Їх біологічна корисність була вивчена досить детально, і, залежно від тварини, про яку йде мова, вони можуть виконувати, зокрема, цілі захисту та спілкування.

Приклади біологічних восків

– тваринні воски

Бджолиний віск

Як випливає з назви, цей тип воску виробляють бджоли, найпопулярнішим з яких є Apis mellifera. У цих тварин у череві є спеціалізовані залози, які виділяють віск, який вони використовують для побудови гребінців, де вони відкладають яйця та організовують вулик.

Цей віск зазвичай отримують як побічний продукт меду і використовують для різних цілей як у косметології, так і в промисловості (виробництво свічок, полірувальних засобів, продуктів харчування, текстилю, лаків тощо). Він складається з вуглеводнів, складних ефірів, вільних кислот та інших, і більш спеціалізовані дослідження показують, що він багатий церотичною кислотою та мірицином.

Спермацеті

Сперма китів – це ще один добре відомий вид тваринного воску, що отримується з порожнини в голові кита. Physeter macrocephalus, Він може виробляти до 3 тонн цієї речовини, яку він використовує як ехолот.

Він багатий жирними ефірами, тригліцеридами, вільними спиртами та кислотами; До жирних ефірів відносяться переважно цетилпальмітат (32 вуглецю) та цетилміристат (30 вуглеводнів).

Цей тваринний віск широко застосовувався в медицині, косметології та фармацевтиці, а також у виробництві свічок.

Однак нині існують деякі міжнародні правила, оскільки китів було вбито з єдиною метою отримання цього продукту, що означає великі втрати для морської фауни.

– рослинні воски

Пальмовий віск

Воскова пальма Copernicia cerifera Martius – це бразильський вид пальми, який виробляє один з найважливіших рослинних восків з комерційної точки зору.

Цей віск отримують з верхньої та нижньої поверхні пальмового листя і має багаторазове застосування як у приготуванні їжі, так і в косметології, епіляції воском меблів та автомобілів, виробництві вощеної зубної нитки тощо.

Олія жожоба

Віск жожоба отримують з Simmondsia chinensis, типовий чагарник посушливих зон Мексики та США. Його насіння багаті воском або олією, яку отримують холодним пресом, і яка має багато лікарських застосувань, будучи однією з основних замінників кашалотів.

Список літератури

1. Домінгес, Е., та Ередія, А. (1998). Віск: забута тема у викладанні ліпідів. Біохімічна освіта, 26 (4), 315-316.
2. Фаєрстоун, Д. (2006). Фізичні та хімічні характеристики олій, жирів та восків (№ L-0671). Aocs Press.
3. Колаттукуди, П. Е. (1970). Рослинний віск. Ліпіди, 5 (2), 259-275.
4. Лусас, Е. В., Ріаз, М. Н., Алам, М. С., & Clough, R. (2017). Тваринні та рослинні жири, олії та віск. У Довіднику з промислової хімії та біотехнології (с. 823-932). Спрінгер, Чам.
5. Пост-Бейттенміллер, Д. (1996). Біохімія та молекулярна біологія виробництва воску в рослинах. Щорічний огляд біології рослин, 47 (1), 405-430.
6. Tinto, W. F., Elufioye, T. O., & Roach, J. (2017). Віск. У Фармакогнозії (с. 443-455). Академічна преса.