Какая у серы подгруппа: Подгруппа серы — Справочник химика 21

Содержание

Подгруппа серы — Справочник химика 21





    Водородные соединения элементов подгруппы серы [c.345]

    Приведите формулы оксидов и оксокислот элементов подгруппы серы со степенью окисления — -4. Как изменяются кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства в подгруппе  [c.115]

    У других элементов данной подгруппы (серы, селена и теллура) спаренные электроны s- и р-орбиталей легко возбуждаются и могут переходить на соответствующие d-орбитали. При этом увеличивается число неспаренных электронов, а значит и валентность элементов до четырех [c.353]








    В водородных соединениях элементов подгруппы серы полярность химической связи Э-Н невысока и проявления основных свойств элемента не наблюдается. Однако, в силу ослабления химической связи Э-Н и возможности ее [c.345]

    И. Объясните многообразие оксокислот элементов подгруппы серы. [c.115]

    Водородные соединения элементов подгруппы серы в водном растворе являются слабыми кислотами. [c.467]

    Атомы элементов подгруппы хрома имеют следующее распределение электронов в двух крайних слоях Сг и Мо)8+5)1, (8+4)2. Все эти элементы являются металлами и в химических реакциях проявляют восстановительные свойства. Они не образуют отрицательных ионов. В отличие от элементов подгруппы серы элементы ряда хрома не образуют с водородом газообразных соединений. В зависимости от числа теряемых электронов элементы ряда хрома проявляют различную валентность. [c.293]

    Сера. У следующего члена подгруппы— серы— способность к ассоциации атомов выражена значительно сильнее. Твердая сера имеет много модификаций, а жидкая обладает необычными свойствами, поэтому строение серы вызывает большой интерес и изучалось неоднократно. Ниже 95,6° С наиболее устойчива ромбическая сера. При 95,6° С она [c.209]

    Разумеется, не одни лишь особенности строения атомных ядер изотопов определяют содержание элементов в земной коре. Важное значение имеет и геологическая история элемента (так, в земной коре наблюдается дефицит легколетучих элементов — ртути, элементов подгруппы серы и т. п.). Однако тип атомного ядра изотопа, несомненно, относится к числу решающих факторов. [c.20]

    Перечислите важнейшие соединения элементов подгруппы серы, их способы получения и области применения. [c.115]

    Теперь попробуем применить этот же принцип к описанию элемента полония (№ 84). Вряд ли Вам что-либо известно об этом элементе. Элемент полоний расположен в главной подгруппе VI группы. На внешнем уровне 6 электронов. Число орбиталей значительно больше — 36. Это позволяет предположить наличие у простого вещества металлических свойств (это предположение также возникает из-за четко проявляющегося усиления металлических свойств в подгруппе серы). [c.89]

    Элементы подгруппы серы [c.196]

    Для кислорода и подгруппы серы способность к комплексообразованию, так же как и для подгруппы фосфора, сильно ослаблена. Это типичные неметаллы, и только у теллура проявляются в какой-то степени металлические свойства, и он в растворах сильных кислот может давать катионы Те +, например ТеЬ. [c.395]

    Сера, селен и теллур образуют разнообразные серо-, селен- и теллурсодержащие производные углеводородов. Особенно сильно развита химия серосодержащих соединений. Атомы подгруппы серы имеют близкие по структуре электронные конфигурации 8[Ке] 8е[Аг] и [c.514]

    Элементы подгруппы хрома по химическим свойствам значительно больще отличаются от элементов подгруппы серы, чем это имеет место в главной и побочной подгруппах V группы периодической системы, и проявляют заметное сходство с соседями по V группе — ванадием, ниобием и танталом. [c.569]

    Указать положение элементов подгруппы серы в периодической системе Менделеева, строение и размеры их атомов и проявляемые ими валентности. [c.101]

    ЭЛЕМЕНТЫ ПОДГРУППЫ СЕРЫ, ИХ ВОДОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. [c.105]

    Так, например, элементы шестой главной подгруппы сера, селен и теллур в своей высшей степени окисления — -6 в концентрированных кислотах Н2504, Н25е04, НеТеОб являются только окислителями, так как больше не могут отдавать электронов. Сера, селен и теллур в низшей степени окисления —2 в соединениях НаЗ, НгЗе и НгТе проявляют только восстановительные свойства, так как больше не могут присоединять электронов. Атомы этих элементов в промежуточной степени окисления +4 в соединениях типа Н2ЭО3 могут быть в зависимости от условий как восстановителями, так и окислителями, причем с более сильным окис сителем они будут играть роль восстановителя, а с более сильным восстановителем — роль окислителя. Таким образом, атомы этих элементов в степени окисления +6 проявляют аналогичные свойства и значительно отличаются от атомов, находящихся в степени окисления -(-4 или, тем более, в степени окисления —2. Это относится и к другим главным и побочным подгруппам периодической системы Д. И. Менделеева, элементы которых проявляют различные степени окисления. [c.59]

    Элементы подгруппы серы, строение их атомов, восстановительно-окислительные свойства. Аллотропия серы. Соединения серы и ее аналогов с водородом. Сульфиды и полисульфиды и их свойства. [c.105]

    Водородное соединение элемента подгруппы серы весит. 2,43 2, занимает при температуре 27° давлении 750 лш рт. ст. объем 750. ш. Какой это элемент  [c.106]

    Дайте общую характеристику элементов подгруппы серы  [c.43]

    Если только формально соблюдать принцип нарастания атомного веса, то в подгруппе серы надо было бы поместить иод, что явно противоречит закону размещения в подгруппе родственных элементов, ибо иод не имеет ничего общего с серой и селеном. ТочнО так же нельзя поместить теллур в подгруппу галогенов. Поэтому Д. И. Менделеев, учитывая химические свойства Л и Те, справедливо поместил их в родственные подгруппы, допустив нарушение принципа нарастания. атомных весов. [c.281]

    Хром, молибден и вольфрам составляют побочную подгруппу шестой группы периодической системы. По многим своим свойствам эти элементы сильно отличаются от элементов главной подгруппы — серы, селена и теллура, однако в некоторых свойствах между ними проявляется сходство. [c.223]

    Элемент полоний расположен в главной подгруппе VI группы. На внешнем уровне б электронов. Число орбиталей значительно больше — 36. Это позволяет предположить наличие у простого вещества металлических свойств. (Это предположение также возникает из-за четко проявляющегося усиления металлических свойств в подгруппе серы.) Электронная конфигурация внешнего уровня бв р — такая конфигурация позволяет предположить наличие степеней окисления -Ьб, — -4, +2 и 0. Отрицательные степени окисления не должны быть характерны из-за низкого значения относительной электроотрицательности. Соответствуюпще оксиды  [c.202]

    Значительное сходство соединений элементов подгрупп серы и хрома проявляется только для w — +6, в остальном элементы подгрупп VIA и VIB малопохожи аналогов НзХ (Х.= S, Se, Те) в подгруппе хрома нет, в подгруппе VIA характерны ЭО2 и Н2ЭО3 (S, Se, Те), а для Сг, Мо, W оксиды ЭО2 малохарактерны и, кроме того, эти оксиды более основные, чем SO2, ЗеОг, ТеОг. [c.531]

    Глава VHI.- epa f ее соединения. Элементы подгруппы серы [c.382]

    Зиачительное сходство соединений элементов подгрупп серы и хрома проявляется только для м -+6, остальные соединения элементов этих подгрупп мало похожи аналогов Н2Х (X — 8, 5е, Те) в подгруппе хрома нет, для подгруппы серы характерны ЭО2 и Н2ЭО3 (3, е. Те), а для Сг, Мо. V/ оксиды ЭО2 малохарактерны и, кроме того, эти оксиды проявляют более основные свойства (реагируют с кислотами), чем 50г. 8е02, ТеОг. [c.510]

    Следовательно, зная степень окисления атома, данного элемента в соединении, можно определить, восстановителем или окислителем является это соединение. Например, элементы шестой главной подгруппы сера, селен и теллур в своей высшей степени окисления — -6 в концентрированных кислотах h3SO4, НгЗеО.ь НбТеОб являются только окислителями, так как больше не могут отдавать электронов. Сера, селен и теллур в низшей степени окисления —2 в соединениях HaS, HaSe и НгТе проявляют только восстановительные свойства, так как больше не могут присоединять электронов. Атомы этих элементов в промежуточной степени окисления -+-4 в соединениях типа Н2ЭО3 могут быть в зависимости от условий как восстановителями, [c.83]

    Легко выделяются в элементарном состоянии по VIA подгруппе сера, селен, теллур в VA — мышьяк, сурьма, висмут и в VIIIA — платиновые металлы в IB — медь, серебро, золото во IIB — ртуть. [c.19]

    На рис. 60 хорошо виден также разрыв между радиусами б5-электронов Еа и Н1, зависящий от вклинивания серии 4/-элементов и от сжатия лантаноидов. Таким образом, ряд 5с/-элементов можно делить не только на позднюю и раннюю серии, но и выделить из ранних еще и Еа, который в отличие от № ра с-лантаноидов НГ — Нй молточку зрения Д. И. Менделеева, принимавплего за главную подгруппу серию В, А1, Оа, 1п, Т1. Если бы мы, приняв гипотезу о большей стройности М и М элементных серий, соединили точку V с точками Ей и № 103 и считали последние не за 4/- и 5/-элементы, а за члены Ъй- и 6й-серий, потеряна была бы -электрон- [c.118]

    Домашняя подготовка. Элементы подгруппы серы (строение их атомов). Распространение и добыча серы Аллотропия серы. Соединение серы и ее аналогов с водородом. Сульфиды и полисульфиды их свойства. Соединения четырехвалентной серы и их окислительно-восстановительные свойства. Окислы (оксиды) шестивалентной серы и ее аналогов. Получение серного ангидрида и серной кислоты. Свойства серной кислоты. Сульфаты, персульфаты, тиосоедине-ния, их структурные формулы. [c.189]

    Для хрома, как для Т1 и V, высшее состояние окисления определяется общим числом Зй- и 4 5-электронов. Несмотря иа то что наиболее устойчивым состоянием для титана является состояние а является лишь мягким окислителем, хром(VI), существующий только в оксо-соединениях, таких, как СгОз. СгОГ и Сг0.2р2, представляет собой довольно сильный окислитель. Помимо сходства в стехиометрическом составе соединений, хром напоминает элелгенты подгруппы серы только кислотными свойства.ми трехокиси, а также ковалентной природой связн и легкостью гидролиза СгОзС . [c.228]

    Разнообразие стереохимии в сочетании с многочисленными состояниями окисления делает химию молибдена и вольфра.ма, пожалуй, наиболее сложны.м разделом химии переходных эле.ментов. Иногда к VI группе вместе с Мо и W относят также и уран между ни.ми действительно наблюдается некоторая, хотя и довольно поверхностная, аналогия. Все три элемента образуют летучие гексафториды, оксогалогениды и оксо-анионы, которые в некоторых отношениях подобны друг другу, с элементами подгруппы серы молибден и вольфрам не имеют почти ничего общего, если не считать некоторой аналогии в стехиометрии, например в соединениях SeFg, WFg, SO4 , MoO . Однако такое сопоставление вряд ли может оказаться плодотворным. [c.356]

    Справочник Термодинамические канстанты веществ под редакцией В. П. Глушко, В. А. Медведева и др. содержит систему взаимно согласованных значений основных термодинамических свойств веществ при 298,15° К и частично при 0°К, а также параметры фазовых переходов. В первый выпуск вошли кислород, водород, галогены, соединения между этими элементами и элементы нулевой группы периодической системы. Наряду со свойствами индивидуальных веществ описываются и свойства их растворов. Второй выпуск посвящен элементам подгруппы серы и их соединениям. Третий и четвертый — соответственно элементам подгрупп азота и углерода и их соединениям между собой и с ранее названными элементам. Весь материал подобран очень тщательно и снабжен литературой. Все издание рассчитано на 10 выпусков. [c.76]

    О полимерных кремнеэлементоорганических соединениях, в особенности полиэлементосилоксанах (полимерах, построенных из чередующихся группировок —Si—О—М—О—) говорится в гораздо большем числе обзорных сообщений [4, 5, 6, 8, 10, 11, 36—39, 43, 75, 77, 79—81, 92, 99, 102, 108, ПО, 120]. Однако, как правило, это далеко не исчерпывающее описание отдельных типов элементосилок-сановых полимеров или беглое перечисление известных типов без детализации. Наиболее полными в этой области являются работы К. А. Андрианова [6, 8] и Дж. Джонса [102], но и они охватывают материалы, опубликованные лишь до 1962 г. До сих пор в литературе нет ни одного обзора, систематизирующего работы по кремнеорганическим соединениям, содержащим элементы подгруппы серы или связи кремний — кислород — щелочной металл. [c.11]

    Элементы VI группы подгруппы серы образуют с ураном большое число соединений уранила вплоть до уранилтеллурида (иОг)ТеОз. Элементы подгруппы хрома, являющиеся аналогами урана, как элементы 6d, с ураном дают многочисленные сложные окислы, в том числе соединения типа U02Me04, которые иногда называют хроматами (молибдатами, вольфраматами) уранила, хотя никаких структурных доказательств существования в них группы уранила нет. [c.61]

    Из цепных спиралевидных макромолекул состоят кристаллы селена и теллура (рис. 51, в). Из таких же молекул построена и полимерная сера, получающаяся при нагревании низкомолекуля рной при этом восьмичленные циклы рвутся и, соединяясь друг с другом, образуют длинные цепи, содержащие тысячи атомов S. Однако при охлаждении расплава полимерной серы ее макромолекулы не укладываются в строгом порядке, и она переходит не в кристаллическое, а в стеклообразное состояние. Последний элемент подгруппы серы — полоний, в атоме которого содержатся электроны с п = 6, обладает явными металлическими свойствами. [c.141]


Подгруппа серы

Нахождение в
природе.

Содержание серы в земной коре составляет
до 0,1 %. Остальных элементов подгруппы
(Se,
Te) мало. В
природе сера встречается в свободном
состоянии (самородная сера), а также в
виде сульфидов и сульфатов. Важнейшие
природные сульфиды: пирит (FeS2),
цинковая обманка (ZnS),
свинцовый блеск (PbS),
медный блеск(Cu2S),
халькопирит (CuFeS2),
киноварь(HgS).
Важнейшие природные сульфаты: глауберова
соль (Na2SO4·10H2O),
гипс (CaSO4·2H2O)
и др.

Химические
свойства.

Сера и ее аналоги могут участвовать в
реакциях восстановления (в качестве
окислителя) (а), окисления (б) и в реакциях
диспропорционирования (в) по схеме:

(а)(б)

а)
S + Zn = ZnS б)
S + 3F2
= SF6

S +
H2
= H2S
S + Cl2
= SCl2

S + O2
= SO2

в)
3S + 6KOH = K2SO3
+ 2K2S
+ 3H2O

Лабораторный
способ получения
:
FeS
+ 2HCl
= FeCl2
+ H2S

Сероводород и
сероводородная кислота
.
H2S
– газ, бесцветный, с характерным запахом,
ядовит, плотность 1,19 г/см3,
легко сжижается; tº(
кипения) = –60,3ºС, tº
(затвердевания)= –85,5ºС. Плохо растворим
в воде (1объем H2O
растворяет 3 объема H2S),
максимальная концентрация кислоты H2S
0,11 моль/л. Водный раствор –
слабая сероводородная кислота:

H2S

H++
HS‾ 
H+
+ S2–

В присутствии
кислоты (Н+)
ее диссоциация практически подавляется.

Образует два ряда
солей – сульфиды (Na2S)
и гидросульфиды(NaHS).

Сероводород –
сильный восстановитель:

2H2S
+ 3O2(избыток)
= 2H2O
+ 2SO2

2H2S
+ O2
(недостаток) = 2H2O
+ 2S

Сероводородная
кислота и сульфиды взаимодействуют со
всеми окислителями:

H2S
+ Br2
= S + 2HBr

H2S
+ 2FeCl3
= 2FeCl2
+ S + 2HCl

H2S
+ H2SO4(конц.)
= S + SO2
+ 2H2O

2KMnO4
+ 5H2S
+ 3H2SO4
= 2MnSO4
+ 5S + K2SO4
+ 8H2O

K2Cr2O7
+ 3H2S
+ 4H2SO4
= Cr2(SO4)3
+ 3S + K2SO4
+ 7H2O

Лишь сульфиды
щелочных и щелочно-земельных металлов
растворимы в воде, сульфиды остальных
металлов – осадки различной окраски и
растворимости:

ZnS↓,
MnS↓
, CdS↓,
Sb2S3↓,
SnS2↓,
PbS↓,
CuS↓,
HgS↓

белый розовый
желтый оранжевый черный черный
черный черный

ПР:2,5∙10–22,
2,5∙10-10,
7,2∙10–27,
кислотный характер
2,5∙10–27
6,3∙10–36
1,6∙10–52

Сульфиды металлов,
стоящих в ряду напряжений до железа
(включительно), имеют довольно большие
значения ПР и легко растворяются в
разбавленных кислотах:

ZnS +
2HCl = ZnCl2
+ H2S
(ПР
= 2,5∙10–22
)

MnS + 2HCl
= MnCl2
+ H2S
(ПР
= 2,5∙10–10)

FeS +
2HCl = FeCl2
+ H2S
(ПР
= 5∙10–18)

Для растворения
осадков с меньшим ПР ( ≤ 1·10–25)
к кислоте добавляют более сильный
окислитель, например, H2O2:

NiSγ
+ 2HCl + H2O2
= NiCl2
+ S + 2H2O
(ПР
= 2∙10–26)

CoSγ– ” – “
– “ – “ — “ – “ – “ – “
(ПР = 2∙10–25)

Сульфиды всех
металлов, кроме HgS,
растворяются в концентрированной HNO3:

3CuS +
8HNO3
= 3Cu(NO3)2
+ 2NO + 3S + 4H2O

Черный осадок
сульфида свинца (PbS)
при растворении в концентрированной
азотной кислоте или в пероксиде водорода
превращается в белый (PbSO4):

3PbS
+ 8HNO3
= 3PbSO4+
8NO + 4H2O

черный
белый

3 PbS
+ 4H2O
– 8ē = PbSO4
+ 8H+

8

NO3
+ 4H+ + 3ē = NO + 2H2O

PbS
+ 4H2O2
= PbSO4+
4H2O

черный
белый

1 PbS
+ 4H2O
– 8ē = PbSO4
+ 8H+

4 Н2О2
+ 2ē = 2ОН

Самый труднорастворимый
осадок HgS
(ПР=1,6·10–52)
можно перевести в раствор царской водкой
или избытком КI
(за счет комплексообразования):

3HgS +
2HNO3
+ 12HCl = 3H2
[HgCl4]
+ 2NO + 4H2O
+ 3S

HgS + 2HCl
+ 4KI = K2
[HgI4]
+ 2KCl + H2S

Тиосоли.
Сульфиды олова(IV),
мышьяка и сурьмы (SnS2,
AS2S3,
As2S5,
Sb2S3
и Sb2S5)
обладают кислотными свойствами (подобно
их оксидам) и способны растворяться в
сульфидах
щелочных
металлов и щелочах с образованием
тиосолей.

Примеры:

As2S5
+ 3Na2S
= 2Na3AsS4

(P2O5
+ 3Na2O
= 2Na3PO4)

Sb2S3
+ 3Na2S
= 2Na3SbS3

(P2O3
+ 3Na2O
= 2Na3PO3)

4Sb2S5
+ 24NaOH = 5Na3SbS4
+ 3Na3SbO4
+ 12H2O

Сульфиды
подвергаются
гидролизу:

(NH4)2S
+ H2O

NH4HS
+ NH4OH

Сульфиды алюминия
и хрома в водных растворах не могут
существовать, т.к. подвергаются полному
и необратимому гидролизу:

2AlCl3
+ 3Na2S
+ 3H2O
= 2Al(OH)3
+ 3H2S↑
+ 6NaCl

2CrCl3
+ 3Na2S
+ 3H2O
= 2Cr(OH)3
+ 3H2S↑
+ 6NaCl

Известны полисульфиды
аналогичные по составу пероксидным
соединениям H2S2
(Fe[S2]
пирит – производное от H2S2)
H2S3,H2S5
и др.

Кислородные
соединения серы.

Ниже приведены
оксиды серы, соответствующие им кислоты
и соли:

+2
+4
+6

SO
SO2
SO3

(HHSO2)
(H2SO3)
(H2SO4)

сульфоксиловая
сернистая серная
кислота

KHSO2
Na2SO3

Na2SO4

сульфоксилат калия
сульфит натрия сульфат
натрия

SO
– оксид серы (
II.)
Получают из оксида серы (IV),
пропуская его над парами серы:

S + O2
= SO2
SO2
+ S(пары
)2SO
или
S2O2

низкое
давление

Это бесцветный
газ, устойчив, разлагается водой,
реагирует с Ме, Г2
и другими неметаллами. Его можно
раасматривать как ангидрид сульфоксиловой
кислоты:

SO
+ KOH

KHSO2

SO2
– оксид серы (
IV).
Получают
при сжигании серы на воздухе:

S
+ O2
= SO2

При растворении
SO2
в воде образуется слабая и неустойчивая
сернистая кислота, которой соответствуют
два ряда солей – средние (сульфиты) и
кислые (гидросульфиты):

SO2
+ H2O

H2SO3
H2SO3

H+
+ HSO3
HSO3

H+
+ SO32–

Сера в степени
окисления (IV)
и ее производные проявляют
окислительно-восстановительную
двойственность, участвуют в реакциях
восстановления (а), окисления (б) и
диспропорционирования:

(а)
(б)

а) S
– окислитель (малохарактерно):

H2SO3
+ 2H2S
= 3S + 3H2O

1
SO32–
+ 6H+
+ 4ē =3S + 3H2O

2
H2S
–2ē = S +2H+

б) Na2SO3
— восстановитель, в любой среде: SO32–
→SO42–

H2SO4

+MnSO4
+…..

KMnO4
+ Na2SO3
+ H2O
→ Na2SO4
+ MnO2
+….

KOH

+
K2MnO4
+……

При кипячении серы
с сульфитом натрия образуется новая
соль

Na2SO3
+ S
Na2S2O3
— тиосульфат
натрия
(антихлор).

Отличие в структурной
формуле тиосерной кислоты от серной:

Тиосульфат натрия
– восстановитель:

S2O32–
+ H2O
– 2ē = S
+ SO42–
+2H+,

взаимодействует
с галогенами:

Na2S2O3
+ Cl2
+ H2O
= Na2SO4
+ S
+ 2HCl, но

2Na2S2O3
+ I2
= Na2S4O6
+ 2NaI

тетратионат
натрия

Серная кислота
H2SO4.
Получают ее по схеме:

1. S
+ O2
= SO2

2. 2SO2
+ O22SO3

3. SO3
+ H2O
= H2SO4
(ΔH= – 79,5КДж)

Действие H2SO4
на металлы и неметаллы.

Элементы

H2SO4разб.

H2SO4конц.

Ме до Н

Н2

Al, Cr,
Fe

холодн.-пассивируются

Al
— Zn

SO2,
S, H2S

Cu
— Hg

SO2

неметаллы

SO2
+ ЭОn

H2SO4,
HCl и
др.+
(Fe, Co, Ni, Cr) = Me2+
+ Н2

разбавленные

HNO3,
H2SO4
, HCl + (Fe, Cr) = Me3+

разб.,конц.
конц.,tº
конц.

Примеры:

Cu + 2H2SO4
(конц,
tº)
= CuSO4
+ SO2
+ 2H2O

Hg – “
– “ – “ → HgSO4
+ “ – “ – “–

Ag – “
– “ – “ → Ag2SO4
+ “ – “ – “–

C +
2H2SO4(конц.)
= CO2
+ 2SO2
+ 2H2O

S +
2H2SO4(конц.)
= 3SO2
+ 2H2O

Промышленное
получение
H2SO4
.
Сырьем для получения серной кислоты
служит пирит (FeS2),
который при обжиге в печах дает оксид
серы (SO2),
из которого далее по одному из методов
(контактному или нитрозному) получают
серную кислоту.

4FeS2
+ 11O2
= 2Fe2O3
+ 8SO2

1.Контактный метод.
По этому методу SO2
после очистки, осушки поступает в
контактный аппарат, где в присутствии
катализатора и при нагревании окисляется
до SO3
:

2SO2
+ O22SO3

Pt

SO3
поступает в поглотительную башню, где
растворяется в Н2SO4
(концентрированной), превращаясь в
олеум:

n SO2
+ H2SO4
(конц.)
= (H2SO4·n
SO2)

олеум

2. Нитрозный метод
– окисление SO2
в SO3
происходит с помощью оксидов азота:

а)
SO2
+ H2O
+ NO2
= H2SO4
+ NO

б)
2NO + O2
= 2NO2

Олеум:

x
H
2SO4
∙y SO
3

x
= y
= 1: H2S2O7
пиросерная
кислота, соли — пиросульфаты

O
O

║ ║

H–O–S–O–S–O–H

║ ║

O O

H2S2O8
– надсерная (пероксодвусерная) кислота,
ее соли — персульфаты

являются сильными окислителями:

O
O

║ ║

H–O–S–O–O–S–O–H
( S2O82–
+ 2ē = 2SO42–)

║ ║

O
O

Надсерная кислота
(бесцветные гигроскопические кристаллы),
обугливает бумагу, сахар, парафин,
Получают электролизом концентрированного
гидросульфата KHSO4

Электролиз:

– (Kатод)
2HOH
+2ē = H2
+2OH
+ (Aнод)
2HSO4
–2ē = H2S2O8

2K+

Без
диафрагмы:
2KOH + H2S2O8
= K2S2O8
+ 2H2O

персульфат калия

Персульфаты сильные
окислители:

5K2S2O8
+ 2MnSO4
+ 8H2O
= 2HMnO4
+ 5K2SO4
+ 7H2SO4

2
Mn2+
+ 4H2O
– 5ē = MnO4
+ 8H+

5
S2O82–
+ 2ē = 2SO42–

Cr2(SO4)3
+3(NH4)2S2O8
+7H2O
= (NH4)2Cr2O7
+2(NH4)2SO4+7H2SO4

1

2Cr3+
+ 7H2O
–6ē = Cr2O72–+
14H+

3

S2O82–
+
2ē = 2SO42–

При взаимодействии
H2S2O8
с концентрированным раствором H2O2
образуется одноосновная мононадсерная
кислота H2SO5:

H2S2O8
+ H2O2
= 2H2SO5

H2SO5
— сильнейший окислитель. При контакте
с органическими соединениями (бензол
и др.) происходит взрыв.

Кроме надкислот
серы известны также пероксиды серы :
SO4,
S2O7

S

O
O
O
O

  ║

O 
O S ─O─O─S
S2O7


SO4
O
─ O
─ O

Подгруппа серы, сеная кислота


Просмотр содержимого презентации

«Сера и её соединения»

ПОДГРУППА СЕРЫ

План урока:

1. Характеристика подгруппы серы.

2. Физические свойства серы.

3. Аллотропные видоизменения серы.

4. Химические свойства серы.

5. Применение серы.

Цель урока: Дать понятие о положении серы в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева, продолжать учить составлять уравнения химических реакций, определять их тип, называть полученные соединения. Учить умению работать самостоятельно и в коллективе, выделять главное, сравнивать , делать выводы

Знать : Положение неметаллов в периодической системе. Особенности строения атомов неметаллов. Основные закономерности изменения состава и свойств: а) простых веществ неметаллов б) состава водородных соединений неметаллов в) состава высших оксидов и соответствующих кислородсодержащих кислот, образованных элементами, одного периода и одной группы главной подгруппы

УМЕТ Ь: Записывать формулы простых веществ неметаллов Записывать формулы водородных соединений неметаллов по положению элемента в ПС.. Составлять уравнения реакций: 1. характеризующих генетическую связь неметаллов: простое вещество—оксид кислородсодержащая кислота— соль 2. сероводорода из простых веществ

Характеристика подгруппы серы.

Характеристика подгруппы серы.

Определите в каком приведенном ниже примере изображено заполнение электронов для атома серы

Характеристика подгруппы серы

Сера может иметь валентность: , , .

Объясните в каких случаях и за счет чего?

Аллотропные модификации серы

Физические свойства серы

На столах выдан кусочек серы опишите его физические свойства по плану:

  • Цвет
  • Агрегатное состояние вещества
  • Запах
  • Растворимость (флотация)
  • Ядовито или не ядовито вещество.
  • Металл или неметалл

Химические свойства серы

Химические свойства серы

Предположите в какие реакции может вступать сера.

Алгоритм к действию :

  • Помните что сера может проявлять валентность Ⅱ , Ⅳ , Ⅵ
  • Так как сера не металл, то в какие реакции будет вступать, с какими соединениями?
  • С металлами будет проявлять валентность равную ?
  • С неметаллами валентность равную?

Напишите соответствующие уравнения реакций, назовите вещества, укажите класс соединений

( где это возможно), тип химической связи.

Горение серы в селитре

Химические свойства серы

Проверьте свои предположения :

  • S+O 2 SO 2
  • S+ 2 Na Na 2 S сульфид натрия
  • S + Mg → MgS сульфид магния
  • 3 S+ 2 Al → Al 2 S 3 сульфид алюминия
  • S + H 2 → H 2 S сероводород
  • 2 S + C→ CS 2 сероуглерод

Применение серы

Получение

пороха

В с/х для

борьбы с

вредителями

Краски

Сера

Производство

серной кислоты

Для

дезинфекции

Резина

Спички

Медицине:

Для лечения кожных

заболеваний

Итоги урока:

  • 1. задание на дом: § 21 стр. 99 №3
  • Творческое задание почему процесс обеззараживания помещений от пролитой ртути называется демеркуризацией?
  • Какими свойствами обладают


Просмотр содержимого презентации

«Серная кислота»

Серная кислота и её соли

Цель урока : углубить понятие о кислотах на

примере серной кислоты, продолжать учить

составлять уравнения химических реакций,

определять их тип, называть полученные

соединения.

Учить умению работать самостоятельно и в коллективе, выделять главное, сравнивать , делать выводы.

Знать : состав и свойства серной кислоты :

а) физические б) химические в) состава высших оксидов и соответствующих кислородсодержащих кислот,

УМЕТ Ь: Составлять уравнения реакций:

1. характеризующих химические свойства кислородсодержащих кислот, называть полученные вещества, определять классы соединений, тип связи.

План урока

Физические свойства серной кислоты

Структурная формула серной кислоты

Химические свойства серной кислоты

Получение серной кислоты

Применение серной кислоты

Физические свойства серной кислоты Структурная формула серной кислоты

  • Серная кислота – бесцветная , маслянистая,

тяжелая жидкость. Обладает сильным

водоотнимающим свойством (гигроскопичностью)

Давайте вспомним технику безопасности при

работе с кислотами

при попадании кислоты на кожу

промыть под большим потоком

воды, нейтрализовать раствором

соды

NaOH

Cu(OH) 2

CuO

BaCl 2

Na 2 CO 3

Na 2 SiO 3

cu

Химические свойства серной кислоты

  • Перечислите с какими классами соединений реагируют все кислоты:
  • Составьте уравнения реакций по предложенной схеме:

Zn

H 2 SO 4

Качественная реакция на сульфат ионы

Взаимодействие серной кислоты с медью

Получение серной кислоты

  • Стадия 4 FeS 2 +11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
  • Стадия 2SO 2 + O 2 →2S O 3
  • Стадия S O 3 + H 2 O → H 2 SO 4

( показ анимации производства серной кислоты)

Производство серной кислоты

  • Получение серной кислоты. Часть 1.swf
  • Получение серной кислоты. Часть 2.swf
  • Получение серной кислоты. Часть 3.swf

Применение серной кислоты

VI группа главная подгруппа периодической таблицы Менделеева (кислород, сера)

К элементам главной подгруппы VI группы периодической таблицы Менделеева относятся:

  • Кислород O
  • Сера S
  • Селен  Se
  • Теллур  Te
  • Полоний Po

Общая характеристика элементов 6 группы главной подгруппы

От O к Po (сверху вниз в
периодической таблице)

Увеличивается

  • атомного радиуса,
  • металлических, основных,
    восстановительных свойств,

Уменьшается

  • электроотрицательность,
  • энергия ионизация,
  • сродство к электрону.

Электронные конфигурации
у данных элементов схожи, все они содержат 6 электронов на внешнем слое ns2np4:

O – 2s2 2p4;

S – 3s23p4;

Se – 4s2 4p4;

Te – 5s2 5p4;

Po – 6s2 6p4

Электронное строение кислорода и серы

Нахождение в природе кислорода и серы

Кислород занимает первое место среди элементов по
распространенности в земной коре. Содержится
он главным образом в силикатах и составляет около 47 % массы твёрдой земной
коры. В больших количествах связанного кислорода содержится в воде — 85,82 % по
массе. Также кислород содержится более, чем в 1500 соединений земной коры. В атмосфере доля свободного кислорода
составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе.

Сера встречается в виде самородной серы, сульфатов (CaSO4∙2H2O, CaSO4∙H2O, Na2SO4∙10H2O, MgSO4∙7H2O), сульфидов (FeS2, CuS, CuFeS2, PbS, ZnS, HgS) и в промышленных газах.

Самородная сера встречается в местах
вулканической активности совместно с сернистыми фумаролами и сернистыми водами
(с содержанием > 25 %).

Аллотропные модификации серы

Кислород

Способы получения кислорода

В
природе

Кислород образуется в процессе фотосинтеза:

mCО2 + nH2O → mO2 + Сm(H2O)n

Промышленный способ

  • Разделение жидкого воздуха на О2 и N2 (ректификация);

2H2O → 2Н2↑ + О2

Лабораторный
способ

  • термическое окислительно-восстановительное разложение солей:

2КСlO3 = 3О2↑ + 2KCI

2КМпO4 = О2↑ + МпО2 + К2МпО4

2KNO3 = О2↑ + 2KNО2

2Cu(NO3)O2 = О2↑ + 4NО2↑ + 2CuO

2AgNO3 = О2↑ + 2NО2↑ +2Ag

2H2O2 = 2H2O + O2 (kt — MnO2)

2HgO = 2Hg + O2

  • Для автономного дыхания кислород получают в герметически замкнутых помещениях и в аппаратах при помощи реакции:

2Na2O2 + 2СO2 = О2↑ + 2Na2CO3

Физические свойства кислорода

При обычных условиях молекулярный кислород O2 – это малорастворимый в воде газ без цвета, запаха
и вкуса.

При сильном охлаждении под давлением переходит в бледно — голубую жидкость с Ткип = — 183°С. При Т = -219°С образует сине — голубые кристаллы.

Химические свойства кислорода

Кислород — сильный окислитель, уступающий по химической активности только фтору.

Вступает во
взаимодействия со всеми элементами, кроме инертных газов (Не, Ne и Аг). Со
многими простыми веществами реагирует непосредственно при обычных условиях или
при нагревании или в присутствии катализаторов (кроме Au, Pt, Hal2, благородные газы).

Большинство реакций с участием О2 экзотермичны, часто часто сопровождаются горением, иногда — взрывом.

Взаимодействие с простыми веществами

С металлами

  • Кислород взаимодействует с металлами, с образованием оксидов металлов:

Me + О2 = МеxOy оксиды

4Li + О2 = 2Li2O оксид лития

2Na + О2 = Na2О2 пероксид натрия

К + О2 = КО2 супероксид калия

  • С железом образуется смесь оксидов:

3Fe + 2O2 =
Fe3O4 (Fe2O3*FeO)

  • С марганцем образуется диоксид марганца:

Mn + O2 = MnO2

С неметаллами

При
взаимодействии с неметаллами (кроме фтора и инертных газов) образуются оксиды,
со степенью окисления кислорода – 2:

Si + O2 = SiO2 (t=400-5000С)

С + О2(изб) = СО2; С + О2(нед) =
СО

N22 = 2NO — Q

S + О2 = SО2;

4Р + 5О2 = 2Р2О5

Окисление сложных веществ

Горение сульфидов

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Горение водородных соединений

4HI + О2 = 2I2 + 2Н2O

2H2S + 3O2 = 2SO2 +
2H2O

CH4 +
2O2 = CO2 + 2H2O

Окисление
оксидов

Кислород окисляет
входящие в оксид элементы до более высокой степени окисления:

4FeO + О2 = 2Fe2О3

2SО2 + О2 = 2SО3

4NО2 + О2 + 2H2O = 4HNО3

Окисление гидроксидов и солей

Окисление гидроксидов и солей в водных растворах происходит, если исходное вещество неустойчиво на воздухе:

2HNO2 + O2 = 2HNO3

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O
= 4Fe(OH)3

Окисление аммиака

В отсутствие катализатора при окислении аммиака кислородом образуется азот, а в присутствии катализатора — оксида азота(II):

4NH3 + 3О2 =2N2 + 6Н2O

4NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2O

Окисление
фосфина

На
воздухе самопроизвольно воспламеняется:

2PH3 + 4О2 = P2О5 + 3Н2O

Окисление
силана

На воздухе он самовоспламеняется (часто
со взрывом) с образованием SiO2 и H2O:

SiH4 + 2О2 = SiО2 + 2Н2O

Окисление органических веществ

CxHy + О2 = CО2 + Н2O

Продукты
окисления различных элементов, входящих в молекулы органических соединений:

С → CO2

Н → Н2O

Hal → Hal2

N → N2

P → P2O5

S → SO2

Например:

2C2H5 + 4О2 = 4CО2 + 5Н2O

C2H5Сl + 3О2 = 2CО2 + 2Н2O + HCl

2C2H5NH2 + 8,5О2 = 4CО2 + 7Н2O + N2

Кроме горения возможны также реакции неполного окисления:

СН3-СН2-СН2-СН3 + 3O→ 2СН3-СOOH + 2H2O

  • каталитическое окисление алкенов, с образованием окиси этилена:
  • окисление первичных спиртов до альдегидов, вторичных – до кетонов:
  • окисление альдегидов до кислот:

Сера

Способы получения серы

Промышленный способ

  • Извлечение самородной серы из ее месторождений или
    вулканов
  • Получение серы из серной руды с помощью пароводяного,
    фильтрационного, термического, центрифугального и экстракционного методов.
  • Переработка природных газов, содержащих H2S и их окисление при недостатке О2.

Лабораторный
способ

  • Взаимодействие SО2 и H2S в водном растворе:

2 + 2H2S = 3S↓ + 2H2О

  • Неполное окисление сероводорода:

2H2S + SO2 → 3S + 2H2O

Физические свойства серы

Сера — твердое хрупкое
вещество желтого цвета. Не смачивается водой и практически нерастворимо в ней.
Имеет несколько аллотропных модификаций. См. аллотропные модификации серы.

Химические свойства серы

При
обычных температуре и давлении химическая активность серы небольшая. При
нагревании сера довольно активна, и проявляет свойства как окислителя, так и восстановителя.

Свойства окислителя сера проявляет при взаимодействии с элементами, расположенными ниже и левее в Периодической системе, а свойства восстановителя — с элементами, расположенными выше и правее в Периодической системе.

Непосредственно сера не взаимодействует с азотом и йодом.

Взаимодействие с простыми веществами

С
кислородом

Горение серы на воздухе с образованием оксида серы (IV):

S + O2 → SO2

В присутствии
катализаторов:

2S + 3O2 = 2SO3

С водородом

С водородом сера вступает
в реакцию при нагревании, образуя сероводород:

S + H2 → H2S

С
галогенами

При
взаимодействии со всеми галогенами, кроме йода образуются галогениды:

S + Cl2 → SCl2 (S2Cl2)

S + 3F2 → SF6

С
фосфором

Взаимодействие серы с фосфором приводит к образованию сульфидов фосфора

2P + 3S → P2S3

2P + 5S → P2S5

С углеродом

В реакции серы с углеродом образуется сероуглерод:

2S + C → CS2

С металлами

При
взаимодействии с металлами сера выступает
в качестве окислителя, образуя сульфиды.

Щелочные металлы реагируют с серой без нагревания, остальные металлы (кроме золота Au и платины Pt) –при нагревании:

S + Fe → FeS

S + Hg → HgS

3S + 2Al → Al2S3

S + Сu = CuS

S + 2Ag = Ag2S

Взаимодействие со сложными веществами

С водой

Сера вступает в реакцию диспропорционирования
с перегретым паром:

S + H2O (пар) → 2H2S + SO2

С окислителями

В реакциях с окислителями сера окисляется до оксида серы (IV) SO2 или до серной кислоты H2SO4 при протекании реакции в растворе:

S + 2HNO3(разб.) = H2SO4 + 2NO↑

S + 6HNO3(конц.)   H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O

S + 2H2SO4(конц.)→ 3SO2↑ + 2H2O

S + 2KClO3 → 3SO2↑ + 2KCl

S + К2Сr2O7 = Сr2O3 + K2SO4

S + Na2SO3 → Na2S2O3

С щелочами

При взаимодействии с щелочами сера диспропорционирует до сульфита и сульфида:

S + NaOH → Na2SO3 + Na2S + H2O

Конспект по химии «подгруппа кислорода. сера » (9класс)

«Подгруппа кислорода. Сера.»

Цель : изучить особенности строения атома серы в основном и возбужденном состоянии, аллотропные модификации серы, основные свойства серы и области её применения

Задачи :

1. Образовательная – изучить особенности строения атома серы в основном и возбужденном состоянии, аллотропные модификации серы, физические и химические свойства: взаимодействие с активными металлами, неметаллами, окислительно- восстановительные свойства.

2. Развивающая – развивать у учащихся умения работать с дополнительной литературой при подготовке к уроку, проводить эксперимент, наблюдать за результатами, делать выводы.

3. Воспитательная – формировать у учащихся

-взгляды и убеждения, соответствующие здоровому образу жизни, потребности в труде, познании, творчестве;

-чувство ответственности, умения работать в коллективе, отстаивать свое мнение и уважать мнение других.

Ход урока.

Проверка знаний

Учитель:На прощлом уроке мы начали изучение VI группы главной подгруппы ПСХЭ(подгруппы кислорода).

Какие элементы входят в состав VI-А подгруппы?

O, S, Se, Te, Po

Что общего и в чем различие в строении атомов элементов VI-А подгруппы?

Учащиеся на доске изображают особенности строения атомов элементов VI-А подгруппы и отмечают сходство и различие в строении атомов элементов

Общее: количество электронов на внешнем энергетическом уровне

Различие: число энергетических уровней

Каким образом изменяются свойства элементов в группе сверху вниз?

Объясните причины

Металлические свойства увеличиваются, неметаллические свойсва уменьшаются, т. к. радиус атома возрастает, энергия связи электронов внешнего энергетического уровня с ядром уменьшается, следовательно, они слабее удерживаются ядром и легче отщепляются.

Изучение нового материала

На прошлом уроке мы изучали особенности строения и свойства кислорода, темой нашего сегодняшнего урока будет Сера.

Сера была известна народам с глубокой древности. Свое название она получила от санкритского слова «сира»- светло- желтый.

Сера применялась в Древнем Египте- уже за 2 тыс. лет до н. э.- для приготовления красок, косметических средств, для беления тканей;

в Древнем Риме- для лечения кожных заболеваний; в Древней Греции серу сжигали для дезинфекции вещей и воздуха в помещениях.

средние века у алхимиков сера была выражением одного из «основных начал природы» и благодаря её горючести обязательной составной частью «философского камня».

В Ветхом завете также упоминается сера: на расплавленной сере сжигали грешников. Запах горящей серы олицетворяет запах ада.

Запишем строение атома серы

S 2 8 6 1s22s22p63s23p43d0

Составьте схему расположения электронов на энергетических уровнях?

Имея 2 свободных электрона на внешнем энергетическом уровне, сера в обычном состоянии 2-хвалентна и проявляет степень окисления-2.

В кислородных соединениях сера может проявлять валентность IV и VI и степени окисления +4 и +6

Объясните причину, основываясь на особенностях строения атома серы?

При переходе в возбужденное состояние электроны распариваются и сера оказывается способной проявлять степени окисления +4 и +6

В природе сера встречается в 3-х формах:

Самородная:

Вулканическая сера образуется при извержении вулканов, содержит примеси, требует тщательной очистки.

2H2S+ SO2 3S + 2H2O

Комовую серу получают из сульфидов.

Серный цвет— порошок желтого цвета, применяют для экспериментов.

Черенковая сера- самая чистая

Сульфидная:

PbS- свинцовый блеск

Cu2S- медный блеск

ZnS- цинковая обманка

HgS- киноварь

H2S- сероводород( в природном газе- яд!; в минеральных источниках- лечебное средство от заболеваний кожи). Уникальное месторождение сероводорода- вода Черного моря.

Сульфатная:

Глауберова соль(Na2SO4 * 10H2O)- сильное слабительное средство

Гипс(CaSO4 * 2H2O)

Горькая соль(MgSO4 * 7H2O)

На прошлом уроке мы отмечали особенности аллотропных соединений кислорода.

Вспомним определение аллотропии?

Аллотропия- способность атомов одного элемента образовывать несколько простых веществ.

Какие аллотропные модификации кислорода вам известны?

Кислород О2 и озон О3

Для серы также характерны аллотропные модификации.

3 группа учащихся проводит эксперимент получения пластической серы.

По ходу эксперимента идет комментарий ученика:

Наиболее устойчива модификация, известная под названием ромбической серы( S8)

При нагревании происходит образование пластической серы- вязкого вещества темно- коричневого цвета.

В средние века пластическую серу использовали в качестве зубной пасты для дезинфекции полости рта.

По мере остывания пластическая сера будет опять переходить в ромбическую.

Рассмотрим основные свойства серы?

Физические свойства: твердое кристаллическое вещество желтого цвета, не проводит тепло и электрический ток, не растворяется в воде.

Учащийся проводит эксперимент, подтверждающий несмачиваемость серы водой( порошок серы насыпать в стакан с водой).

Сера- типичный химически активный неметалл, взаимодействующий с металлами, неметаллами, сложными веществами.

4 группа учащихся составляет уравнения соответствующих реакций, используя электронный баланс, уравнивают.

2Na0 +S0 = Na2S-2

Na0 -1e = Na+1 2 в-ль

S0 + 2e = S-2 2 1 о-ль

H20 + S0 = H2S-2

H20 -1e *2 = 2H+1 1 в-ль

S0 + 2e = S-2 2 1 о-ль

S0 + O20 = SO2

S0 — 4e = S+4 4 1 в-ль

O20 +2e *2 =2O-2 1 о-ль

Какие свойства- окислительные или восстановительные- наиболее характерны для серы- простого вещества?

И окислительные, и восстановительные.

5 группа учащихся рассказывает об областях применения серы.

Применение серы описано еще в романе А. Дюма « Граф Монте-Кристо». Герой романа аббат Фариа притворился, что у него кожная болезнь, и ему дали для лечения серу, которую предприимчивый аббат использовал для изготовления пороха.

Основные составные компоненты пороха( «греческого огня»): сера, калийная селитра, уголь. С его помощью еще в 670г. защитники Константинополя сожгли арабский флот.

В настоящее время серу используют в производстве спичек, бумаги, резины, красок, взрывчатых веществ, лекарственных препаратов, пластмассы, серной кислоты, «сусального золота» SnS2 –для покрытия куполов церквей, золочения украшений дворцов и скульптур, в сельском хозяйстве- для борьбы с вредителями.

Домашнее задание.

§17. упр 3, 4, 6 творческое задание придумать сказку о сере

Химия — Главная подгруппа VI группы. Халькогены (рудообразующие).

В эту группу входят: O ( кислород), S (сера), Se( селен), Te ( теллур).
На внешнем энергетическом уровне не хватает 2 электронов и равен номеру группы.(6)
Сверху вниз Окислительно- Восстановительные свойства уменьшаются, за счёт увеличения атомов.
 
O+8 ) 2 )6  1s2 2s2 2p4.
Кислород всегда имеет степень окисления -2.
Исключения составляет: h3O2, где он имеет заряд «-» и F2O, где «+2»
Сера может переходить в возбуждённое состояние.

Кислород  O2
Это очень распространённый химический элемент.
В воздухе его содержится до 21%.
В земной каре до 47%.
Существует в виде 2х аллотропных изменениях: кислород  O2 и
O3- озон
— Это бесцветный газ, без вкуса и запаха, хорошо растворяется в воде.
Способы получения кислорода:
) при нагревании бертолетовой соли
) в промышленности кислород получают из жжиженного воздуха.

Химические свойства:
Сильнейший окислитель
Может окислят  и   металлы и не металлы, при этих реакциях образуются оксиды.
Реакции горения,
В металлургической промышленности применяются для облигациям руд
Для кислородных масок в медицине.

Сера.
Встречается в природе в виде 3х аллотропных изменениях.
1) ромбическая сера.
Она образована яркожелтыми пластами. 
2) Моноклинная сера
такой 8 угольник
3) пластическая сера
Такой зигзаг, который может продолжаться до бесконечности.
Из неё можно сделать резину.

Нахождении серы в природе:
В связанном состоянии и в свободном состоянии в виде ромбической серы.

Химические свойства S:
При взаимодействии с водородом и Металлами, она является окислителем.

С кислородом С.О =-4

Соединение серы:
h3S- сероводород
— бесцветный газ, с очень неприятным запахом, туалет яйца.
Сероводород растворим в воде и образует сероводородную кислоту.
Это очень слабая двух основная кислота.

Сера образует два ряда солей.
NaS, CuS- сульфиды
NaHS, Cu(HS2)- гидросульфиды.

Соли сероводородной кислоты подвергается гидролизу.

Кислородные соединения серы.

Образуют оксиды
Сернистый газ
Получают оксид серы обжигом пирита( FeS2)
Соли сернистой кислоты называют сульфиТы   
Все соли подвергаются гидролизу.

SO3- Это серный ангидрид. Это тяжёлая  жидкость. Хорошо растворима в воде с образованием серной кислоты.
Но на самом деле серный ангидрид растворяют не в воде а в концентрированной серной кислоте, и таким образом получают олеум.

Серная кислота!
Производство:
Идёт в три этапа:

Обжигом пирита

Горение So2

И взаимодействие с водой, полученных веществ.

h3SO4-сильная кислота, окислитель сильный, С.О= +6

Разбавлиная и концентрированной ведут себя, как разные вещества.
1. Разбавлиная ведёт себя как обычные кислоты, реагирует с металлами, которые стоят в ряду напряжения до водорода, при этом как и все обычные кислоты востанавливает водород до простого вещества.

2. Концентрированная.
Это Сильнейший окислитель вступает во взаимодействие со всеми металлами за исключением благородных.
При этом возстанавливая серу серной кислоты в зависимости от активности металла.
Также окислят и не металлы возстанавливая серу до +4

Соли серной кислоты зовётся сульфатами и гидросульфатами.

Качественными реакция ми на сульфит Антон является взаимодействия   с растворимыми солями Ва.   

Большинство сульфатов являются ядовитыми
Не ядовитые- Baso4- при рентгеноскопии  полостных органов.
Caso4- гипс
 

 

Физические и химические свойства серы. Оксиды серы

Билет № 16

1. Сера: положение этого химического элемента в периодической системе, строение его атома. Физические и химические свойства серы. Оксиды серы, их химические свойства

Положение в периодической системе: сера находится в 3 периоде, VI группе, главной (А) подгруппе.

Атомный номер серы 16, следовательно, заряд ядра атома серы равен +16, число электронов 16. Три электронных уровня (равно периоду), на внешнем уровне 6 электронов (равно номеру группы для главных подгрупп).

Схема расположения электронов по уровням:
16S ) ) )
       2 8 6

 

Ядро атома серы 32S содержит 16 протонов (равно заряду ядра) и 16 нейтронов (атомная масса минус число протонов: 32 − 16 = 16).

Сера как простое вещество образует аллотропные модификации: кристаллическая сера и пластическая.

Кристаллическая сера — твердое вещество желтого цвета, хрупкое, легкоплавкое (температура плавления 112° С), нерастворима в воде. Сера и многие руды, содержащие серу, не смачиваются водой. Поэтому порошок серы может плавать на поверхности, хотя сера тяжелее воды (плотность 2 г/см3).

На этом основан метод обогащения руд под названием флотация: измельченная руда погружается в емкость с водой, через которую продувается воздух. Частички  полезной руды подхватываются пузырьками воздуха и выносятся наверх, а пустая порода (например, песок) оседает на дно.

Пластическая сера темного цвета и способна растягиваться, как резина.

Это отличие в свойствах связано со строением молекул: кристаллическая сера состоит из кольцевых молекул, содержащих 8 атомов серы, а в пластической сере атомы соединены в длинные цепи. Пластическую серу можно получить, если нагреть серу до кипения и вылить в холодную воду.

В уравнениях для простоты записывают серу без указания числа атомов в молекуле: S.

 

Химические свойства:

  1. В реакциях с восстановителями: металлами, водородом, — сера проявляет себя как окислитель (степень окисления −2,валентность II). При нагревании порошков серы и железа образуется сульфид железа:
    Fe + S = FeS
    Со ртутью, натрием порошок серы реагирует при комнатной температуре:
    Hg + S = HgS
  2. При пропускании водорода через расплавленную серу образуется сероводород:
    H2 + S = H2S
  3. В реакциях с сильными окислителями сера окисляется. Так, сера горит, образуется оксид серы (IV) — серни́стый газ:
    S + O2 = SO2

Оксид серы (IV) — кислотный оксид. Реагирует с водой с образованием серни́стой кислоты:

SO2 + H2O = H2SO3

Эта реакция происходит в атмосфере при сжигании каменного угля, который обычно содержит примеси серы. В результате выпадают кислотные дожди, поэтому очень важно подвергать очистке дымовые газы котельных.

В присутствии катализаторов оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):

2SO2 + O2 2SO3 (реакция обратима)

Оксид серы (VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты:

SO3 + H2O = H2SO4

SO3 — бесцветная жидкость, кристаллизуется при 17° С, переходит в газообразное состояние при 45° С

2. Опыт. Проведение реакций, подтверждающих свойства гидроксида кальция.

  1. Гидроксид кальция (гашеная известь) — малорастворимое вещество. Взбалтываем немного извести в 2 мл воды (около 2 см по высоте пробирки), даем постоять несколько минут. Большая часть извести не растворится, осядет на дно.
  2. Сливаем раствор, фильтруем (если нет фильтра, ждем пока отстоится). Прозрачный раствор гидроксида кальция называется известковой водой. Делим на 2 пробирки. В одну капаем индикатор фенолфталеин (ф-ф), он окрашивается в малиновый цвет, что доказывает осно́вные свойства извести:
    Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH
  3. Во вторую пробирку пропускаем углекислый газ, известковая вода мутнеет в результате образования нерастворимого карбоната кальция (это качественная реакция для обнаружения углекислого газа):
    Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O

Если придется делать эти реакции на практике, углекислый газ можно получить в пробирке с газоотводной трубкой, добавив соляную или
азотную кислоту в мел или соду.

Можно несколько раз пропустить выдыхаемый воздух через трубочку от коктейля или сока, принесенную с собой. Не стоит шокировать комиссию — дуть в трубку из лабораторного оборудования — в кабинете химии ничего нельзя пробовать на вкус!

автор: Владимир Соколов

Сера — Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: сера

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет, на этой неделе вонючие отложения, скунсы и запах ада.Все они начинаются с буквы S, как и элемент этой недели. Вот Стив Майлон.

Стив Майлон

«Как пахло?» Это был единственный вопрос, который мне нужно было задать своему коллеге-геологу об отложениях, которые она пыталась понять. Запах осадка многое говорит о химическом составе, лежащем в основе. Густые черные бескислородные отложения могут сопровождаться гнилостным запахом, характерным только для восстановленной серы.

Может быть, поэтому сера имеет такую ​​плохую репутацию.Мой сын полгода не ел яйца, когда почувствовал запах своего первого тухлого яйца. В Библии кажется, что всякий раз, когда что-то плохое случается или вот-вот должно произойти, горящая сера изображена на картинке:

Например,

В Бытие мы слышим: «Господь пролил дождем горящую серу на Содом и Гоморру»

И в Откровении мы читаем, что грешники найдут свое место в огненном озере из горящей серы ».

Странно то, что в обоих случаях мы не должны ожидать появления чего-либо пахнущего.Когда сера горит на воздухе, она обычно образует диоксид серы или триоксид серы, последний из которых не имеет запаха [исправлено из аудиофайла подкаста, в котором говорится, что диоксид серы не имеет запаха]. Эти соединения могут далее окисляться и выпадать в виде серной или сернистой кислоты. Это механизм кислотных дождей, которые опустошили леса на северо-востоке Соединенных Штатов, поскольку богатые серой угли сжигаются для выработки электроэнергии в штатах Среднего Запада и уносятся на восток преобладающими ветрами, когда серная кислота выпадает, вызывая всевозможные экологические проблемы.

Кроме того, сочетание горящего угля и тумана создает смог во многих промышленных городах, вызывая респираторные заболевания у местных жителей. Здесь также виноваты диоксид серы и серная кислота. Но опять же, с этой формой серы не связано никакого запаха.

Так что, если говорят, что ад или дьявол «пахнет серой», может быть, это не так уж и плохо.

Но уменьшите серу, отдав ей пару электронов, и ее запах будет безошибочным. Требование восстановления серы до сульфида явно потеряно при переводе.

Ад, пахнущий сероводородом или любым другим количеством сероорганических соединений, совсем не будет хорошим местом. Органические сульфидные соединения, известные как тиолы или меркаптаны, настолько плохо пахнут, что их обычно добавляют в природный газ без запаха в очень небольших количествах, чтобы служить «сигнализатором запаха» в случае утечки в трубопроводе природного газа. Скунсы используют неприятный запах бутил-селеномеркаптана как средство защиты от врагов. И лично для меня наихудшая химия происходит, когда пониженная сера придает неприятный (вонючий) привкус бутылкам с вином или пивом.-привязанный, чтобы испортить приятную ночь в городе или послеобеденное время в местном пабе.

Итак, откуда берется «запах ада» в бескислородных отложениях. Интересно, что некоторые бактерии эволюционировали, чтобы использовать окисленную серу, сульфат, в качестве акцептора электронов во время дыхания. Подобно тому, как люди превращают элементарный кислород в воду, эти бактерии восстанавливают сульфат до сероводорода — они явно не обращают внимания на запах.

Запах — не единственный интересный химический состав, который сопровождает восстановленную серу.Глубокий черный цвет, связанный с бескислородными отложениями, является результатом низкой растворимости большинства сульфидов металлов. Восстановление сульфата до сульфида обычно сопровождает осаждение пирита (сульфида железа), киновари (сульфида ртути), галенита (сульфида свинца) и многих других минералов. 12) серы.DMS окисляется до SO2 и, наконец, до частиц серной кислоты, которые могут действовать как ядра конденсации облаков, образуя облака, которые имеют общий охлаждающий эффект для планеты.

Представьте себе более высокие температуры, за которыми следует более высокая биологическая активность, приводящая к большему выбросу DMS в атмосферу. Образовавшееся облако может охладить нагреющуюся планету. Это похоже на то, как планктон раскрывает зонт, частично состоящий из серы. Из символа проклятия в спасителя … что за поворот !!.

Крис Смит

Стив Майлон нюхает вонючую историю Sulphur. К счастью, элемент на следующей неделе намного менее пахучий.

Джон Эмсли

История его открытия началась, когда Рэлей обнаружил, что азот, извлеченный из воздуха, имеет более высокую плотность, чем полученный при разложении аммиака. Разница была небольшой, но реальной. Рамзи написал Рэли, предлагая поискать более тяжелый газ в азоте, полученном из воздуха, в то время как Рэли должен искать более легкий газ из аммиака.Рамзи удалил весь азот из своего образца, многократно пропуская его над нагретым магнием. Ему оставили один процент, который не вступил в реакцию, и он обнаружил, что он плотнее азота. В его атомном спектре появились новые красные и зеленые линии, подтверждающие, что это новый элемент.

Крис Смит

И этот новый элемент был аргоном, прозванным ленивым элементом, потому что первоначально ученые думали, что он ни с чем не будет реагировать. Теперь мы знаем, что это неправда, и Джон Эмсли будет здесь, чтобы раскрыть секреты аргона в программе «Химия в ее элементе» на следующей неделе. Надеюсь, вы присоединитесь к нам.Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(промо)

(конец промо)

Элемент кислородной группы | группа химических элементов

Естественное происхождение и использование

Оценки пропорций различных типов атомов во Вселенной ставят кислород на четвертое место по распространенности после водорода, гелия и неона, но важность такого ранжирования невелика, поскольку на атомы водорода приходится почти 94 процента от общего числа атомов водорода. гелий для большинства остальных.Примерно три атома из 10 000 являются кислородом, но поскольку масса атома кислорода примерно в 16 раз больше массы атома водорода, кислород составляет большую часть массы Вселенной, хотя и всего около 0,5 процента. Однако в областях, обычно доступных для человека, то есть в пределах нескольких километров от поверхности Земли, кислород является наиболее распространенным элементом: по массе он составляет около 20 процентов воздуха, около 46 процентов твердой коры. Земли и около 89 процентов воды.

Кислород представлен химическим символом O. В воздухе кислород существует в основном в виде молекул, каждая из которых состоит из двух атомов (O 2 ), хотя небольшое количество озона (O 3 ) состоит из трех атомов кислорода. составляют каждую молекулу, присутствующую в атмосфере. Кислород — это бесцветный, без запаха и вкуса газ, необходимый для живых организмов, который поглощается животными, которые превращают его в углекислый газ; растения, в свою очередь, используют углекислый газ в качестве источника углерода и возвращают кислород в атмосферу.Кислород образует соединения в результате реакции практически с любым другим элементом, а также в результате реакций, которые вытесняют элементы из их сочетаний друг с другом; во многих случаях эти процессы сопровождаются выделением тепла и света и в таких случаях называются возгоранием.

По космическому изобилию сера занимает девятое место среди элементов, составляя только один атом из каждых 20 000–30 000. Сера встречается в несвязанном состоянии, а также в сочетании с другими элементами в горных породах и минералах, которые широко распространены, хотя она классифицируется среди второстепенных компонентов земной коры, в которых ее доля оценивается между 0.03 и 0,06 процента. На основании открытия, что некоторые метеориты содержат около 12 процентов серы, было высказано предположение, что более глубокие слои Земли содержат гораздо большую долю. Морская вода содержит около 0,09% серы в форме сульфата. Наиболее важным источником являются подземные отложения очень чистой серы, присутствующие в куполообразных геологических структурах, где, как полагают, сера образовалась в результате воздействия бактерий на минеральный ангидрит, в котором сера соединяется с кислородом и кальцием.Отложения серы в вулканических регионах, вероятно, образовались из газообразного сероводорода, образующегося под поверхностью Земли и преобразованного в серу в результате реакции с кислородом воздуха.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Сера существует в обычных условиях в виде бледно-желтого кристаллического неметаллического твердого вещества; он без запаха и вкуса, горючий и нерастворимый в воде. Его химический символ — S. Он реагирует со всеми металлами, кроме золота и платины, с образованием сульфидов; он также образует соединения с некоторыми неметаллическими элементами.Ежегодно производится несколько миллионов тонн серы, в основном для производства серной кислоты, которая широко используется в промышленности.

Элемент селен (символ Se) встречается гораздо реже, чем кислород или сера, и составляет примерно 90 частей на миллиард земной коры. Иногда он встречается в несмешанном виде вместе с самородной серой, но чаще встречается в сочетании с тяжелыми металлами (такими как медь, ртуть, свинец или серебро) в некоторых минералах. Основным коммерческим источником селена является побочный продукт рафинирования меди; его основное применение — производство электронного оборудования, пигментов и стекла.Серая металлическая форма элемента наиболее устойчива в обычных условиях; эта форма обладает необычным свойством значительного увеличения электропроводности при воздействии света. Соединения селена токсичны для животных; растения, выращенные на селеносных почвах, могут концентрировать элемент и становиться ядовитыми.

Теллур — это серебристо-белый элемент (обозначение Те), обладающий промежуточными свойствами между металлами и неметаллами; он составляет примерно одну часть на миллиард земной коры.Как и селен, его реже обнаруживают в несоединенном виде, чем в виде соединений металлов, таких как медь, свинец, серебро или золото, и получают в основном как побочный продукт при рафинировании меди или свинца. Широкого применения теллура не найдено.

Полоний (символ Po) — чрезвычайно редкий радиоактивный элемент, обнаруживаемый в минералах, содержащих уран. Он имеет научное применение в качестве источника альфа-излучения.

«Бактериальный гетеродисульфид» DsrC является ключевым белком в диссимиляционном метаболизме серы

Основные моменты

DsrC необходим для восстановления сульфита диссимиляционной сульфитредуктазой DsrAB.

Два цистеина DsrC образуют дисульфидную связь, составляющую «бактериальный гетеродисульфид».

Некоторые Hdr-родственные белки в SRO и SOB являются возможными донорами электронов для DsrC.

DsrC является цитоплазматическим окислительно-восстановительным центром в диссимиляционном метаболизме серы.

RspA — новый белок в суперсемействе DsrC / TusE, вероятно, участвующий в регуляции генов.

Реферат

DsrC — это небольшой белок, присутствующий в организмах, которые диссимилируют соединения серы, работая как физиологический партнер сульфитредуктазы DsrAB.DsrC содержит два окислительно-восстановительных активных цистеина в гибком карбоксиконцевом плече, которые участвуют в процессе восстановления сульфита или окисления соединения серы 1 в организмах, восстанавливающих серу 2 или окисляющих серу 3 организмов, соответственно. В обоих процессах дисульфид, образованный между двумя цистеинами, как полагают, служит субстратом для нескольких белков, присутствующих в этих организмах, которые связаны с гетеродисульфидредуктазами метаногенов. Здесь мы рассматриваем информацию о DsrC и его возможных физиологических партнерах и обсуждаем идею о том, что этот белок может служить в качестве окислительно-восстановительного узла, связывающего окисление нескольких субстратов с диссимиляционным метаболизмом серы.Кроме того, мы анализируем распределение белков суперсемейства DsrC, включая TusE, которому необходим только последний Cys на С-конце для его роли в биосинтезе 2-тиоуридина, и новый белок, который мы называем RspA (для регуляторной серы -связанный белок), который, возможно, участвует в регуляции экспрессии генов и не нуждается в консервативном Cys для его функции. Эта статья является частью специального выпуска, озаглавленного: 18-я Европейская биоэнергетическая конференция.

Сокращения

SRO

Сульфатредуцирующие организмы

SOB

Сероокисляющие бактерии

Dsr

Диссимиляционная сульфитредуктаза

Hdr

Гетеродисульфидредуктаза

RspA

Регуляторные серосодержащие бактерии

000

000

0002 Регуляторные серосодержащие бактерии

000 окисляющие бактерии

DsrC

CCG domain

Heterodisulfide

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

Copyright © 2014 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Связи между окислением серы и численностью и разнообразием сероокисляющих бактерий в почвенных микрокосмах на основе анализа функциональных генов soxB | FEMS Microbiology Ecology

590″ data-legacy-id=»fem12323-sec-0001″> Введение

Окисление и восстановление серы (S) — это биогеохимические процессы, центральные в энергетическом метаболизме филогенетически разнообразного ряда микроорганизмов во многих средах обитания. В некоторых экосистемах, таких как дренаж кислых шахт, гидротермальные источники, отложения и металломорфные системы, богатые сульфидами, реакции на основе серы являются основным источником энергии, поддерживающим микробные сообщества, и позволяют формироваться все более сложным экосистемам (Baker & Banfield, 2003; Chivian et al. al ., 2008; Педерсен и др. ., 2010; Бертон и др. ., 2011). Считается, что эволюция хемоавтотрофного метаболизма железа и серы зародилась в экосистемах, типичных для тех, что существовали на ранней Земле (Wächtershäuser, 2006), и, вероятно, способствовала развитию жизни на основе процессов накопления энергии, отличных от S-цикла.

В функционально сложных почвенных экосистемах биогеохимические процессы, связанные с круговоротом углерода и азота, являются основными системами потоков энергии. Сера, хотя и считается «второстепенным элементом», жизненно важна для жизни, а биогеохимия серы может влиять на продуктивность экосистемы.Это часто наблюдается в почвах с естественным дефицитом серы, где добавление S-удобрений может резко увеличить первичную продукцию (Bunemann & Condron, 2007) и повлиять на скорость процессов связанных биогеохимических циклов, таких как циклы C, N и P (McGill & Cole , 1981; Chapman, 1997; Киркби и др. ., 2011). В почве сера существует в степени окисления от -2 до +6 как в органических, так и в неорганических формах (Bunemann & Condron, 2007). Безусловно, самый большой пул — это органическая S (Banerjee & Chapman, 1996), которая должна пройти минерализацию до неорганической S, чтобы стать биологически доступной для поглощения микробами и растениями (в основном в виде сульфата).Снижение дефицита S в почвах и увеличение содержания S в органическом бассейне часто достигается за счет добавления элементарного S-удобрения, которое, опять же, должно быть окислено микроорганизмами, прежде чем станет доступным для растений. Несмотря на важность круговорота серы для плодородия почв и первичной продуктивности во многих наземных экосистемах, мало что известно ни о таксонах микробов, участвующих в этом процессе, ни об их более широкой экологии, поддерживающей функцию экосистемы.

Окисление восстановленных неорганических соединений серы (ISC; включая сульфид, серу, сульфит и тиосульфат) до сульфата обусловлено широким спектром фото- и хемолитотрофных прокариот, окисляющих серу, которые обитают в очень разнообразных, экстремальных и умеренных средах и имеют различную эволюцию. пути окисления серы (обзор Ghosh & Dam, 2009).Для сероокисляющих бактерий (SOB) описаны по крайней мере три различных биохимических пути. К ним относятся путь окисления серы Paracoccus , для которого была описана полная и функциональная ферментная система Sox, в основном связанная с факультативной хемолитотрофной Alphaproteobacteria ; разветвленный путь окисления тиосульфата, включающий взаимодействие ферментных систем усеченной Sox и обратной диссимиляционной сульфитредуктазы (rDSR), характерный для фотолитотрофных окислителей серы; и промежуточный тетратионатный путь (S4I), типичный для облигатных хемолитотрофных Thiobacillus и Acidithiobacillus spp.(Friedrich et al ., 2005; Hensen et al ., 2006; Grimm et al ., 2008; Ghosh et al ., 2011; Gregersen et al ., 2011). Достижения в обнаружении и понимании роли микроорганизмов в окислении серы в морских средах обитания (Meyer & Kuever, 2007; Loy et al ., 2009; Lenk et al ., 2011, 2012), в пресноводных и морских отложениях (Pham et al ., 2008), в биореакторах для удаления сульфидов (Luo et al ., 2011), в гиперсоленых и содовых озерах (Tourova и др. ., 2013) и в наземных сульфидных источниках (Headd & Engel, 2013) с использованием функциональных генов, участвующих в биохимических путях окисления серы, в качестве молекулярных маркеров. Однако функциональные генные инструменты, разработанные на сегодняшний день, специфичны для групп таксонов, окисляющих серу, присутствующих в местообитаниях, которые значительно отличаются от сельскохозяйственных почв, и их потенциальное применение для почвы ограничено.

Целью данного исследования была разработка метода функциональных генов, позволяющего количественно определять и характеризовать сероокисляющие бактерии в ответ на внесение элементарной серы в почвенные экосистемы и особенно в сельскохозяйственные почвы.Мы выбрали ген soxB , кодирующий субъединицу SoxB ферментной системы Sox, которая считается фундаментальным и первичным молекулярным механизмом окисления серы (Friedrich et al ., 2001; Meyer et al ., 2007; Ghosh И плотина, 2009). Гомологи гена soxB были обнаружены у представителей основных бактериальных филосов, содержащих окислители серы, независимо от пути, который они используют для окисления серы (Friedrich et al ., 2001, 2005; Петри и др. ., 2001; Мейер и др. ., 2007). Кроме того, филогения гена soxB 121 филогенетически и физиологически дивергентного штамма SOB в значительной степени соответствует филогенетическим линиям, основанным на гене 16S рРНК (Meyer et al ., 2007). Это позволило разработать праймеры, сфокусированные на обнаружении гена soxB нефиламентной хемолитотрофной SOB и исключая клоны, обычно не встречающиеся в почве. В эксперименте с почвенным микрокосмом окисление элементарной серы сопровождалось увеличением численности гена soxB , увеличение в основном связано с определенной группой из разнообразного генофонда soxB , обнаруженным в почвах, облигатной хемолитотрофной Thiobacillus . -подобный Betaproteobacteria .Метод на основе ПЦР открывает новые возможности для изучения биогеохимии круговорота серы в почве, а также для понимания экологии сероокисляющих бактерий в почве, обеспечивая новое понимание этой функционально важной группы почвенной микробиоты.

596″ data-legacy-id=»fem12323-sec-0003″> Сбор и анализ почвы

Почвы были собраны с пастбищ, на которых пасется домашний скот, в трех местах в Новой Зеландии; Лесли-Хиллз (слева), Дакр (D) и Южный мост (SB).Расположение, системы выпаса и типы почвы приведены во вспомогательной информации, таблица S1. Образцы собирали на глубину 10 см, просеивали до 2 мм и хранили при 4 ° C до использования. Физико-химические свойства каждой почвы оценивали на высушенной фракции; анализ был проведен Hill Laboratories (Новая Зеландия), а описание методов доступно на http://www.hill-laboratories.com/file/fileid/15530.

Окисление серы в почве

Для каждой из трех почв (LH, D и SB) были использованы четыре микрокосма почвы для оценки кинетики окисления элементарной серы.Почвы обрабатывали элементарной серой и без нее в количестве 1 мг S g -1 сухого веса. почвы, и анализы проводили в двух экземплярах. Количество добавленной серы было выбрано таким, чтобы быть сопоставимым с приложениями, о которых сообщалось в лабораторных экспериментах по инкубации почвы, которые обычно находятся в диапазоне 0,5–2,5 мг S / г -1 почвы (Dick & Deng, 1991; Pepper & Gerba, 2004). Каждый микрокосм состоял из 50 г почвы в колбе Эрленмейера на 250 мл, которые инкубировали в течение 30 дней при 25 ° C.В процессе инкубации влажность почвы c . 60% MWHC поддерживалось стабильным путем обычного применения воды до исходной массы. Части почвы, 4 г для последующего химического анализа (пробы отбираются в дни 1, 6, 12, 21 и 30) и c . 1 г для более поздних экстракций ДНК (отобранных на 1, 6, 21 и 30 дни) хранили при -20 и -80 ° C соответственно. Концентрации сульфатов были измерены с использованием модификации протокола, описанного Pepper and Gerba (2004). Вкратце, 10 мл 0.К 4 г почвы добавляли 1 М NaCl и образцы встряхивали в течение 30 мин. К каждому образцу добавляли активированный уголь (0,1 мл 20% (мас. / Об.) Суспензии угля) и продолжали встряхивание в течение 3 мин. После отстаивания в течение 10 мин суспензию фильтровали через шприц-фильтр (0,45 мкМ; диаметр 30 мм; нейлон, Thermo fisher) и 1 мл переносили в чистую пробирку с последующим добавлением 0,2 мл 0,5% (мас. / Об.). гуммиарабик и 0,3 мл 1 М раствора BaCl 2 . Пробирки энергично встряхивали и аликвоту (0.2 мл) переносили в 96-луночный микротитровальный планшет для измерения мутности при 470 нм с использованием фотометра для микротитровального планшета (Versa max, Molecular devices). Стандартная кривая была построена с использованием восьми серийных разведений 1: 2 исходного раствора 32 мМ K 2 SO 4 (концентрации от 16 до 0,125 мМ). Один миллилитр из каждого разведения переносили в чистую пробирку и обрабатывали так же, как образцы.

Для почв LH и D динамика производства сульфатов (SO 4 ) с течением времени ( x ) была смоделирована с использованием кривой экспоненциального затухания, подобранной в GenStat 14.Кривая имеет вид (SO 4 = a + b r x ), где a обозначает асимптоту, b амплитуду и r скорость экспоненциального изменения. Здесь 0 < r <1, и чем меньше r , тем быстрее достигается асимптота. Построение кривой было невозможно для почвы SB, так как продукция сульфата не достигала асимптоты во время инкубационного периода.

ДНК из 0,25 г образцов почвы экстрагировали с помощью набора для выделения ДНК PowerSoil (MO BIO Laboratories Inc.) в соответствии с инструкциями производителя, а количественный анализ проводили с использованием спектрофотометра (NanoDrop 2000c, Thermo fisher). Экстрагированную ДНК хранили при -20 ° C.

606″ data-legacy-id=»fem12323-sec-0006″> Клонирование и секвенирование почвы soxB генов

Четыре библиотеки клонов из двух почв (LH и D), дополненных элементарной серой, были сконструированы для образцов, собранных после 1 и 6 дней инкубации.Четыре названия библиотеки клонов начинаются с происхождения почвы (LH или D), за которым следует S1 (микрокосм с поправкой на содержание серы, replicate1), за которым следует время отбора проб (D1 или D6 для отбора проб через 1 и 6 дней инкубации соответственно). и затем номер клона. Для создания библиотек были получены конечные продукты ПЦР soxB генов с использованием пары праймеров 710F / 1184R. Реакционная смесь (25 мкл) состояла из 0,2 ед. Полимеразы Taq (MyTaq, Bioline), 1х реакционного буфера, 0,5 мкМ прямого и обратного праймера и 0.2 мг / мл -1 BSA. Условия амплификации включали этап начальной денатурации в течение 2 минут при 95 ° C, за которым следовали 35 циклов денатурации в течение 15 секунд при 95 ° C, отжиг в течение 15 секунд при 55 ° C и удлинение в течение 30 секунд при 72 ° C с последующим заключительным этапом. стадия удлинения в течение 5 мин при 72 ° C. Продукты ПЦР очищали и клонировали в вектор pCR4-TOPO (Invitrogen). Клоны амплифицировали с помощью ПЦР с использованием прямого и обратного праймеров M13 в соответствии со стандартными процедурами. Очистка продуктов ПЦР и секвенирование с использованием векторного праймера Т7 были выполнены Macrogen Inc.(Сеул, Корея). Данные о последовательностях были предоставлены в виде хроматографов, а ручное уточнение выполняли с использованием Sequencer 4.1 (Genes Codes Corp., Анн-Арбор, Мичиган).

610″ data-legacy-id=»fem12323-sec-0008″> Номера доступа нуклеотидной последовательности

Последовательности клонов гена soxB , представленные в этом исследовании, депонированы в GenBank под номерами доступа KC332936 – KC333036. Последовательность гена soxB штамма T. thioparus NZ (включенного в представленный филогенетический анализ) и ген 16S рРНК того же штамма также депонированы в GenBank под номерами доступа KC542801 и KC542803 соответственно.Этот штамм ранее был выделен из двух различных сельскохозяйственных почв.

613″ data-legacy-id=»fem12323-sec-0010″> Праймеры для оценки численности и разнообразия гена soxB в почве

Всего было сконструировано 18 праймеров и было протестировано 34 комбинации праймеров с использованием ДНК, экстрагированной из T. thioparus DSM-505 (данные не показаны). Шесть комбинаций праймеров дали положительные результаты и были дополнительно оценены с использованием ДНК, выделенной из двух различных типов сельскохозяйственных почв (рис. 0001 ). Пара праймеров 710F / 1184R была наиболее чувствительной как для экстрактов T. thioparus , так и для почвенных экстрактов и впоследствии использовалась для ПЦР-анализов в реальном времени (эффективность амплификации 91%) и клонирования / секвенирования. Подробности всех праймеров, оцененных на Фиг. 0001 , описаны в Таблице 0001 . Все пары праймеров искали в базе данных NCBI нуклеотидов (nt); все они были высокоспецифичными к гену soxB . Выравнивание праймеров 710F и 1184R с соответствующей областью гена soxB различных Alpha -, Beta — и Gammaproteobacteria показано в таблице S2.

Положение, последовательность и другие характеристики праймеров, использованных в этом исследовании

904 904 901 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 –710

896–914

904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904

904 904 901 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 –710

896–914

Праймер Положение Последовательность (5′ – 3 ′) Длина Температура плавления (средняя) % GC (средняя) Самосоответствие Количество оснований, которые могут образовывать шпильку
452F 436–452 TGGCAGGGYTCVGCVAC 17 56.3 69,6 3 0
710 (S) F 694–710 GGYCAGGCYTTYCCSTA 17 61,3 ATCGGYCAGGCYTTYCCSTA 19 57,7 57,5 ​​ 3 0
914F TCGAY9 66,7 3 3
896R 896–914 TCGTGSGTRTGNCCVCCGA 18 66,7 904 904

61,9 66,7 904 904 904 MAVGTGCCGTTGAARTTGC 18 61,23 52,6 3 2
1184 (S) R 1184–1201 AVGTG4GCGTT3 50,9 3 0
1258R 1258–1277 CCCGGAANCCSGGNGA 18 67,0 723 Последовательность (5’– 3 ‘) Длина Температура плавления (средняя) % GC (средняя) Самосоответствие Количество оснований, которые могут образовывать шпильку
452F 436–452 TGGCAGGGYTCVGCVAC 17 56.3 69,6 3 0
710 (S) F 694–710 GGYCAGGCYTTYCCSTA 17 61,3 ATCGGYCAGGCYTTYCCSTA 19 57,7 57,5 ​​ 3 0
914F TCGAY9 66,7 3 3
896R 896–914 TCGTGSGTRTGNCCVCCGA 18 66,7 904 904

61,9 66,7 904 904 904 MAVGTGCCGTTGAARTTGC 18 61,23 52,6 3 2
1184 (S) R 1184–1201 AVGTG4GCGTT3 50,9 3 0
1258R 1258–1277 CCCCARCGGAANCCSGGNGA 18 67,0 72,5 67,0 72,5 67,0 72,5 67,0 72,5 праймеры, использованные в этом исследовании

904 904 901 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 –710

896–914

904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904

904 904 901 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 904 –710

896–914

906

Праймер Положение Последовательность (5′ – 3 ′) Длина Температура плавления (средняя) % GC (средняя) Самосоответствие Количество оснований которая могла образовывать шпильку
452F 436–452 TGGCAGGGYTCVGCVAC 17 56.3 69,6 3 0
710 (S) F 694–710 GGYCAGGCYTTYCCSTA 17 61,3 ATCGGYCAGGCYTTYCCSTA 19 57,7 57,5 ​​ 3 0
914F TCGAY9 66,7 3 3
896R 896–914 TCGTGSGTRTGNCCVCCGA 18 66,7 904 904

61,9 66,7 904 904 904 MAVGTGCCGTTGAARTTGC 18 61,23 52,6 3 2
1184 (S) R 1184–1201 AVGTG4GCGTT3 50,9 3 0
1258R 1258–1277 CCCGGAANCCSGGNGA 18 67,0 723 Последовательность (5’– 3 ‘) Длина Температура плавления (средняя) % GC (средняя) Самосоответствие Количество оснований, которые могут образовывать шпильку
452F 436–452 TGGCAGGGYTCVGCVAC 17 56.3 69,6 3 0
710 (S) F 694–710 GGYCAGGCYTTYCCSTA 17 61,3 ATCGGYCAGGCYTTYCCSTA 19 57,7 57,5 ​​ 3 0
914F TCGAY9 66,7 3 3
896R 896–914 TCGTGSGTRTGNCCVCCGA 18 66,7 904 904

61,9 66,7 904 904 904 MAVGTGCCGTTGAARTTGC 18 61,23 52,6 3 2
1184 (S) R 1184–1201 AVGTG4GCGTT3 50,9 3 0
1258R 1258–1277 CCARCGGAANCCSGGNGA 18 67,0 72,5 440466

4

Электрофорез в агарозном геле продуктов ПЦР, полученных с использованием шести различных комбинаций праймеров. Для каждой комбинации праймеров включены четыре образца; ДНК из Thiobacillus thioparus , ДНК из двух разных типов сельскохозяйственных почв и отрицательный контроль.Маркер (M) включен между различными комбинациями праймеров. Пару праймеров 710F / 1184R впоследствии использовали для ПЦР-анализов в реальном времени и клонирования / секвенирования.

Электрофорез в агарозном геле продуктов ПЦР, полученных с использованием шести различных комбинаций праймеров. Для каждой комбинации праймеров включены четыре образца; ДНК из Thiobacillus thioparus , ДНК из двух разных типов сельскохозяйственных почв и отрицательный контроль. Маркер (M) включен между различными комбинациями праймеров.Пару праймеров 710F / 1184R впоследствии использовали для ПЦР-анализов в реальном времени и клонирования / секвенирования.

Последовательности гена soxB были загружены из базы данных нуклеотидов NCBI после поиска с запросом «soxB [Название] И бактерии [ORGN]». Это дало 1556 результатов. Чтобы проверить праймеры 710F и 1184R на специфичность в наборах данных метагенома, наборы данных SRR606448 и ERR059353 были загружены из архива короткого чтения NCBI. Метагеномные считывания сравнивали с нуклеотидными последовательностями NCBI soxB с использованием бласта.Только семь и три последовательности из наборов данных SRR606448 и ERR059353, соответственно, содержали совпадения (отсечка е-значения 1E-20) с нуклеотидными последовательностями 1556 NCBI soxB . Из них только две последовательности из каждого набора данных соответствовали любому праймеру. Поиск праймеров проводился по нуклеотидным последовательностям 1556 NCBI soxB с использованием FUZZNUC (Rice et al ., 2000), что позволяло выявить максимальное несоответствие в один нуклеотид по длине праймера (когда последовательности праймеров искали по 101 soxB последовательностей, восстановленных в этом исследовании, праймеры соответствовали последовательностям с максимальным несоответствием в один нуклеотид по длине праймера).Оба праймера соответствовали 187 из 1556 последовательностей NCBI soxB (53 из 153 аннотированных последовательностей), охватывающих широкий диапазон Alpha -, Beta — и Gammaproteobacteria , которые, как предполагается, присутствуют в почвах. Эти результаты демонстрируют высокий уровень специфичности праймера, особенно потому, что при сравнении праймеров soxB с более широким метагеномом не было идентифицировано никаких участков гена soxB , отличных от . Следует отметить, что даже в пределах скромного почвенного генома, созданного 454, общее количество генов soxB , вероятно, будет относительно низким, и этот вывод был подтвержден проведенным анализом.

Окисление серы в почве

Для всех почв концентрация сульфатов в контрольных микрокосмах была незначительной, но со временем увеличивалась в микрокосмах, дополненных элементарной серой (рис. 0002 ). Кинетика окисления серы значительно различалась между тремя почвами. Подгоняя экспоненциальные кривые к данным для почв из LH и D, были рассчитаны скорость ( r ) и асимптота ( a ) (Таблица S1). Это было невозможно для почвы из SB, так как асимптота не была достигнута, и производство сульфата продолжало расти на протяжении всего эксперимента.Почва из LH имела наивысшую скорость S-окисления со значительным образованием сульфатов всего через 6 дней инкубации. Однако он имел более низкую асимптоту по сравнению с почвой D, которая была достигнута примерно через 12 дней инкубации. Окисление серы в почве из SB, как правило, происходило медленнее, и значительное увеличение производства сульфата произошло после 6-дневной лаг-фазы. По истечении этого времени концентрация сульфата продолжала расти, и в течение инкубационного периода не было достигнуто асимптоты.

Количественная оценка почвы

soxB гены

Среднее число копий гена soxB в контрольных микрокосмах, оцененное в начале эксперимента (день 1), варьировало для разных почв: почва LH имела 7.9 × 10 7 копий гена soxB g -1 в сухой почве, в то время как в почве D и SB количество копий было примерно на порядок больше (9,2 × 10 8 и 9,4 × 10 8 , соответственно) . В микрокосмах без добавления S не наблюдалось значительного изменения числа копий гена soxB на трех почвах и в течение всего периода инкубации (рис. 0002 ). В микрокосмах с внесением серы число копий гена soxB увеличивалось для всех почв.Для почв из LH и D увеличение наблюдалось в начале эксперимента (6 дней инкубации), и это сопровождалось значительным увеличением производства сульфата (рис. 0002 ). После 21 дня инкубации количество копий гена уменьшилось в почве D, и это уменьшение также наблюдалось в почве LH после 30 дней инкубации, к тому времени выработка сульфата стабилизировалась (фиг. 0002 ). Увеличение количества копий генов в почве SB наблюдалось только после 21 дня инкубации, опять же в сочетании со значительным образованием сульфата.

Разнообразие

генов soxB из почв

Наблюдение за кривыми плавления (диссоциации) после анализа кПЦР показало резкий сдвиг в разнообразии (на основе различий содержания GC) генов soxB в почвенных микрокосмах, в которых происходило S-окисление. Для дальнейшего исследования библиотеки клонов из почв LH и D (микрокосмы с поправкой на серу) были сконструированы в день 1 и после 6 дней инкубации, что позже совпало с увеличением численности гена soxB и активным окислением серы, что оценивалось по увеличению содержания серы. сульфатное производство.В общей сложности была получена 101 последовательность клона, и все они имели гомологию с генами soxB , что подтверждает абсолютную специфичность праймеров к интересующему гену. Филогенетический анализ последовательностей клонов гена soxB наряду с последовательностями описанных бактерий (доступных от NCBI) выявил значительное разнообразие генов soxB , амплифицированных с использованием нового набора праймеров (фиг. 0003 ). В пределах Betaproteobacteria 29 клонов связаны с кластером Thiobacillus , включая T.thioparus и другие хорошо охарактеризованные хемолитотрофы серы. Как в Alpha-, так и в Betaproteobacteria , значительное количество клонов (по крайней мере, 27 клонов в пределах Alphaproteobacteria и 12 клонов в пределах Betaproteobacteria ) не были тесно связаны с бактериями, которые в настоящее время описаны или доступны в базах данных NCBI. Филогенетический анализ, представленный на фиг. 0003 , включает несколько сжатых кластеров, включая близкородственные последовательности клонов; расширенный филогенетический анализ представлен на рис.S2. Хотя филогенетический анализ был выполнен с использованием c . Фрагмент 500 п.н. гена soxB , филогенетические кластеры соответствуют кластерам, полученным Meyer et al . (2007) с использованием полноразмерных последовательностей гена soxB .

Распределение клонов в четырех библиотеках клонов (рис. 0004 ) выявляет значительный сдвиг в структуре генотипов soxB , присутствующих в почве, после 6 дней инкубации в присутствии элементарной серы.В обеих почвах в первый день все последовательностей клонов soxB (всего 49) были связаны с Alpha — и Betaproteobacteria , и не было обнаружено Thiobacillus -подобных Betaproteobacteria . Однако на 6 день, когда продукция сульфата была значительной, были обнаружены последовательности клонов гена Thiobacillus , подобные Betaproteobacteria soxB , и в обеих почвах они доминировали в библиотеках клонов. Расширенная филогения группы Thiobacillus в составе Betaproteobacteria (рис.S2) указывает на то, что разные почвы могут содержать разные популяции, подобные Thiobacillus . В почве LH преобладает штамм, тесно связанный с T. plumbophilus, , тогда как в почве D общее разнообразие больше, но преобладают клоны, связанные с T. thioparus .

Филогенетический анализ 101 последовательности клона, извлеченной из четырех библиотек клонов, плюс последовательности SoxB описанного SOB, загруженного из NCBI (всего 126 аминокислотных последовательностей SoxB).Четыре названия библиотеки клонов (показаны четырьмя разными цветами) включают номер почвы (LH или D), за которым следует S1 (микрокосм с поправкой на содержание серы, реплицит1), за которым следует время отбора проб (D1 или D6 для отбора проб после 1 и 6 дней инкубации соответственно), а затем количество клонов (когда представлены отдельные клоны). Данные кодирования были переведены в соответствии со Стандартной таблицей генетических кодов. В окончательном наборе данных было всего 174 позиции. Поддержка бутстрапа (100 реплик) выше 45 показана рядом с ветвями.Дерево нарисовано в масштабе, длина ветвей измеряется количеством замен на сайт. Дерево было укоренено с последовательностью Aquifex aeolicus . Штаммы Acidithiobacillus относятся к Gammaproteobacteria . Эволюционный анализ проводился в mega5 (Тамура и др. ., 2011).

Филогенетический анализ 101 последовательности клона, извлеченной из четырех библиотек клонов, плюс последовательности SoxB описанного SOB, загруженного из NCBI (всего 126 аминокислотных последовательностей SoxB).Четыре названия библиотеки клонов (показаны четырьмя разными цветами) включают номер почвы (LH или D), за которым следует S1 (микрокосм с поправкой на содержание серы, реплицит1), за которым следует время отбора проб (D1 или D6 для отбора проб после 1 и 6 дней инкубации соответственно), а затем количество клонов (когда представлены отдельные клоны). Данные кодирования были переведены в соответствии со Стандартной таблицей генетических кодов. В окончательном наборе данных было всего 174 позиции. Поддержка бутстрапа (100 реплик) выше 45 показана рядом с ветвями.Дерево нарисовано в масштабе, длина ветвей измеряется количеством замен на сайт. Дерево было укоренено с последовательностью Aquifex aeolicus . Штаммы Acidithiobacillus относятся к Gammaproteobacteria . Эволюционный анализ проводился в mega5 (Тамура и др. ., 2011).

Распределение клонов по группам внутри каждой библиотеки. Для каждой почвы (LH и D) были созданы две библиотеки после 1 и 6 дней инкубации в присутствии элементарной серы.Количество клонов, восстановленных из каждой библиотеки ( n ), показано на графике. Эти три группы (как показано в филогенетическом анализе рис. 0003 ) включают Alphaproteobacteria (белые столбцы), Betaproteobacteria (серые столбцы) и Thiobacillus -подобные Betaproteobacteria (черные столбцы).

Распределение клонов по группам внутри каждой библиотеки. Для каждой почвы (LH и D) были созданы две библиотеки после 1 и 6 дней инкубации в присутствии элементарной серы.Количество клонов, восстановленных из каждой библиотеки ( n ), показано на графике. Эти три группы (как показано в филогенетическом анализе рис. 0003 ) включают Alphaproteobacteria (белые столбцы), Betaproteobacteria (серые столбцы) и Thiobacillus -подобные Betaproteobacteria (черные столбцы).

Обсуждение

Окисление восстановленного ISC до сульфата является важным этапом регулирования плодородия и первичной продуктивности во многих наземных экосистемах.Этот биогеохимический процесс осуществляется SOB; однако экология этих бактерий в почвах плохо изучена, поскольку отсутствуют подходящие молекулярные маркеры для специфического обнаружения этих бактерий. Для других экосистем использовались функциональные генные методы, позволяющие понять структуру SOB, например, использование генов aprA и dsrAB в морской среде (Meyer & Kuever, 2007; Loy et al ., 2009; Lenk et al ., 2011, 2012), обнаружение sqr гена в пресноводных и морских отложениях (Pham et al ., 2008) и ген soxB для нацеливания на таксоны, присутствующие в гиперсоленых озерах (Tourova и др. ., 2013) и наземных сульфидных источниках (Headd & Engel, 2013). Совсем недавно были разработаны и применяются ПЦР-анализы в реальном времени для лучшего понимания факторов, влияющих на размер или активность сообщества в таких средах, как отложения мангровых зарослей и кораллы (Bourne et al ., 2013; Varon-Lopez et al . , 2014). Однако эти инструменты характерны для кладов окисляющих серу таксонов, которые отличаются от тех, которые наиболее распространены в почвенной среде.В этом исследовании мы разработали soxB -специфических праймеров, позволяющих оценивать как численность (кПЦР), так и разнообразие (клонирование и секвенирование) SOB в почве. Этот новый инструмент функциональной микробной экологии позволит исследовать динамику определенных метаболических типов SOB и связанную с ними S-биогеохимию в наземных экосистемах.

Разработка молекулярных методов для специфического обнаружения SOB является сложной задачей, особенно потому, что ферментная система SOX не связана с монофилетической группой бактерий или архей, а скорее присутствует в широком диапазоне таксонов, несущих различные генотипы (Meyer et al ., 2007). Первые праймеры soxB , о которых сообщалось в литературе (Petri et al ., 2001), были разработаны на основе всего нескольких последовательностей генов soxB , доступных в то время. Праймеры открыли путь для изучения SOB и были использованы Meyer et al . (2007), которые продемонстрировали конгруэнтность филогений гена soxB и 16S рРНК для 121 штамма, представляющего основные бактериальные филы, содержащие окислители серы. Однако праймеры были сильно вырожденными и включали три разные пары праймеров, потому что не каждая пара праймеров работала для каждого штамма SOB.Когда эти пары праймеров применялись к ДНК, полученной непосредственно из образцов окружающей среды, амплификация генов soxB не всегда была возможной, эффективность каждой пары праймеров была различной, а состав библиотек клонов значительно отличался (Luo et al ., 2011. ; Турова и др. ., 2013). Эти результаты неудивительны, учитывая таксономическое и физиологическое разнообразие окислителей серы.

Учитывая высокий уровень соответствия между филогенезами генов soxB и 16S рРНК, мы приняли филогенетический подход для постепенного исключения из наших выравниваний последовательностей генов soxB , soxB линий, обычно не связанных с почвенными экосистемами, на основе описания видов.Цель состояла в том, чтобы разработать праймеры, которые бы выявляли как можно больше таксонов. Окончательное выравнивание включало все последовательности генов Alpha -, Beta — и Gammaproteobacteria soxB нефиламентных хемолитотрофных сероокисляющих бактерий. Выравнивание не включало последовательности генов Gammaproteobacteria , Thermithiobacillus и Halothiobacillus soxB , поскольку они имели низкое сходство последовательностей с большинством других последовательностей и поскольку эти организмы встречаются в условиях окружающей среды, не типичных для большинства сельскохозяйственных почв.Хотя разработка праймеров была сосредоточена на таксонах, преобладающих в почвенных экосистемах, они, безусловно, могут быть использованы в других средах для обнаружения нефиламентных хемолитотрофных сероокисляющих бактерий. По мере извлечения большего количества связанных с почвой последовательностей гена soxB мы ожидаем, что праймеры будут уточняться, обеспечивая расширенный охват или модифицироваться (с точки зрения вырожденности) в пользу Halothiobacillus или других родов в зависимости от исследуемой среды.Следует отметить, что мы были консервативны в дизайне праймеров, включая небольшое количество вырождений, из-за опасений, что увеличение вырождений может снизить эффективность ПЦР-анализов в реальном времени. Однако, принимая во внимание достаточно высокую эффективность ПЦР-анализов в реальном времени (91%) и высокую специфичность праймеров (все ампликоны были специфичными для гена soxB ), мы полагаем, что чувствительность праймеров может быть увеличена путем замены Y (C или T) вырожденность в 6-м и 12-м положениях прямого праймера (Таблица S2) за счет B-вырожденности (C, G или T) без ущерба для эффективности.Мы ожидаем, что постоянное использование этих праймеров приведет к эволюции дизайна праймеров и откроет новые взгляды на S-окисляющие бактерии в почве и, возможно, в других экосистемах.

Сопутствующее увеличение окисления серы и обилия гена soxB наблюдалось в трех сельскохозяйственных почвах, измененных элементарным S. После 6 дней инкубации, в момент, когда производство сульфата было значительным, наблюдалось увеличение числа генов soxB в LH и D почв с последующим значительным снижением через 30 и 21 день для почв LH и D соответственно.Это падение количества гена soxB не наблюдалось для почвенного SB, но окисление серы в этой почве происходило медленнее, и концентрация сульфата продолжала расти в течение инкубационного периода. Падение количества гена soxB сразу или вскоре после того, как концентрация сульфата достигла асимптоты, может быть связано с ингибированием SOB из-за значительного снижения pH почвы (Таблица S1).

Используя независимую от культуры методологию, была продемонстрирована взаимосвязь между изобилием и функцией окислителей серы в почве.В этом эксперименте из-за ограниченного количества моментов времени, когда происходило увеличение как продукции сульфата, так и изобилия гена soxB , регрессионному анализу между ними не хватало статистической мощности для получения полезной информации о тенденциях в данных. Дальнейшая работа по тщательному мониторингу изобилия гена soxB и продукции сульфатов с течением времени позволит полностью определить эту взаимосвязь. Это может быть расширено до оценки экспрессии генов soxB в почвенном метатранскриптоме, что позволяет более чувствительно оценивать факторы окружающей среды, контролирующие размер сообщества, регулирующую активность и то, как они взаимодействуют, влияя на скорость окисления серы в почве.Кроме того, исследования экспрессии гена soxB могут помочь объяснить наблюдаемое различие между почвами во времени задержки для S-окисления и сопровождавшееся количеством генов soxB . Почвенный LH имел самое низкое число копий гена soxB , но все же самую высокую скорость окисления серы, а почвенный SB имел наибольшее количество генов, но производство сульфата характеризовалось длительной лаг-фазой. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы оценить, насколько хорошим предиктором S-окисления может быть общее изобилие гена soxB , и может ли экспрессия генов soxB или изобилие генов soxB конкретных групп лучше предсказать S-окисление.

Применение элементарной серы оказало огромное влияние на разнообразие генотипов soxB , что привело к преобладанию определенных таксонов во время окисления серы. Во время S-приложения все последовательности soxB были аффилированы между Alpha — и Betaproteobacteria , при этом не было обнаружено Thiobacillus -подобных Betaproteobacteria . Однако через 6 дней после S-аппликации, когда продукция сульфата активно прогрессировала, последовательности генов, относящиеся к роду Thiobacillus , доминировали в библиотеках клонов.Это указывает на то, что Thiobacillus -подобных бактерий, скорее всего, ответственны за окисление серы неорганической элементарной серы, нанесенной на эти почвы; однако эти бактерии составляли относительно низкую долю природного сообщества, окисляющего серу. Кроме того, протестированные почвы содержали различные штаммы, подобные Thiobacillus , что свидетельствует о выборе среды обитания (экофизиологические различия между штаммами) или биогеографическом разделении состава сообществ.В почве Лесли-Хиллз (ЛХ) доминировали штаммы, близкие к T. plumbophilus , ацидофильному организму, первоначально изолированному из загрязненной ураном почвы (Drobner et al ., 1992). Общее богатство генов soxB из почвы Дакре (D) было больше, но преобладали клоны, связанные с нейтрофильным штаммом T. thioparus . Это может дополнительно объяснить быстрое падение числа генов soxB , наблюдаемое для почвы D, как только производство сульфата достигло стационарной фазы (например,грамм. эти организмы могут быть более чувствительны к падению pH из-за накопления сульфатов). В обеих почвах многие последовательности гена soxB не кластеризовались с известным SOB. Это либо таксоны, о которых еще не известно, что они содержат soxB генов, либо еще неизвестные клады микробов. Несмотря на группировки, показанные на рис., 2007). Тем не менее, это новые таксоны, которые, скорее всего, способны окислять серу.

Большинство нефиламентных хемолитотрофных SOB принадлежат к типу Proteobacteria и традиционно были известны как Thiobacilli. Филогенетический анализ на основе гена 16S рРНК (Kelly & Wood, 2000; Boden et al ., 2012) привел к значительному переименованию и реструктуризации Thiobacilli. В пределах Gammaproteobacteria три филогенетически отличных друг от друга клады стали родами Acidithiobacillus , Halothiobacillus и Thermithiobacillus , включая организмы с соответствующей физиологией; в пределах Betaproteobacteria поддерживался род Thiobacillus , включая облигатные хемолитотрофы; Alphaproteobacteria окислители серы в основном являются факультативно автотрофными, а иногда миксотрофными или хемолитогетеротрофными.Основываясь на экспериментах по конкуренции между облигатными и факультативными хемолитотрофами серы в хемостатах, Kuenen и Beudeker (1982) построили гипотетическую модель, предсказывающую появление хемолитотрофных серных бактерий в пресноводных средах в зависимости от отношения ISC к органическим субстратам (OS). При одновременном ограничении ISC и OS рост факультативных хемолитотрофов будет наиболее успешным. Облигатные хемолитотрофы будут процветать в средах, где соотношение восстановленных ISC является высоким по сравнению с органическими соединениями; наоборот, факультативные хемолитотрофы будут процветать в условиях высокого соотношения OS по сравнению с ISC.Кроме того, облигатные хемолитотрофы очень устойчивы к периодам голодания, сохраняя свою автотрофную способность и очень быстро реагируя на появление соединения серы. Хотя в различных средах, включая почвы, условия, отличные от источника энергии, могут ограничивать рост, наши результаты соответствуют этой модели. Добавление элементарной серы привело к быстрой реакции и преобладанию облигатных хемолитотрофных Thiobacillus -подобных окислителей серы.Было бы интересно изучить эту модель дальше и проследить динамику популяций SOB в почве при различных субстратах и ​​различных соотношениях ISC и OC.

soxB Последовательности гена, ассоциированные с родом Acidithiobacillus , были обнаружены в наших библиотеках; это было неожиданно, так как Acidithiobacillus был обнаружен в почве, получавшей цветы из серы, в почвенных компостах и ​​в кислой почве, прилегающей к хранилищам серы (Ghosh & Dam, 2009).Дальнейшие исследования с использованием существующих праймеров или с дальнейшими модификациями для более точного нацеливания на эти организмы могли бы выяснить их роль, если таковая имеется, в сельскохозяйственных и других почвенных экосистемах. Кроме того, эксперименты по тестированию праймеров против репрезентативных изолятов позволят подтвердить, могут ли праймеры амплифицировать гены soxB из таксонов, идентифицированных как имеющие наибольшее количество несовпадений, как показано в таблице S2.

Заключение

В этом исследовании мы показываем связь между изобилием и разнообразием скоростей SOB и S-окисления в почвах.Это было достигнуто с помощью нашего нового молекулярного подхода, основанного на разработке праймеров для количественной и качественной характеристики SOB в почвенных экосистемах, нацеленных на функциональный ген soxB , компонент молекулярного механизма фермента Sox для S-окисления. Окисление элементарной S в почвенных микрокосмах сопровождалось увеличением численности гена soxB , увеличение, в основном связанное с определенной группой, из разнообразного генофонда soxB , обнаруженного в почве, облигатного хемолитотрофного Thiobacillus -like Бетапротеобактерии .Функциональный генный метод soxB открывает новые возможности для изучения экологии SOB и их роли в биогеохимии S-цикла почвы (например, вовлеченные виды, факторы, определяющие их активность, реакции на изменение окружающей среды, разделение ниш, вариации в зависимости от тип почвы или использование), что, в свою очередь, позволит лучше понять процессы, влияющие на функцию экосистемы.

Благодарности

Мария Турна была поддержана Новой Зеландией, Фондом исследований и развития сельскохозяйственного маркетинга (AGMARDT).Благодарим за финансирование этого исследования от Ballance Agri-Nutrients. Мы благодарим доктора Грэма Аттвуда за ценные комментарии к более раннему черновику этой рукописи, доктора Ванессу Кейв за полезные обсуждения и Полин Хант за помощь с рисунками.

Список литературы

(

2003

)

Микробные сообщества в кислых шахтных дренажах

.

FEMS Microbiol Ecol

44

:

139

152

.

(

1996

)

Значение серы микробной биомассы в почве

.

Biol Fertil Soils

22

:

116

125

.

и другие. (

2006

)

Последовательность генома облигатно хемолитоавтотрофной, факультативно анаэробной бактерии Thiobacillus denitrificans

.

Дж Бактериол

188

:

1473

1488

.

(

2012

)

Филогенетическая оценка коллекционных штаммов культур Thiobacillus thioparus и дефинитивных последовательностей гена 16S рРНК для T. thioparus , T. denitrificans и Halothiobacillus neapolitanus

.

Arch Microbiol

194

:

187

195

.

(

2013

)

Популяции сероокисляющих бактерий в поражениях кораллов с преобладанием цианобактерий

.

Environ Microbiol Rep

5

:

518

524

.

(

2007

)

Круговорот фосфора и серы в наземных экосистемах

.

Круговорот питательных веществ в наземных экосистемах

(, ред.), Стр.

65

94

.

Springer-Verlag

,

Нью-Йорк, Нью-Йорк

.

(

2011

)

Биогеохимический цикл серы и новые пути минерализации Fe-S в заболоченных территориях, повторно затопленных приливом

.

Геохим Космохим Акта

75

:

3434

3451

.

(

1997

)

Минерализация углеродного субстрата и ограничение содержания серы

.

Soil Biol Biochem

29

:

115

122

.

и другие. (

2008

)

Экологическая геномика выявляет одновидовую экосистему глубоко под землей

.

Наука

322

:

275

278

.

(

1991

)

Многомерный факторный анализ окисления серы и активности роданезы в почвах

.

Биогеохимия

12

:

87

101

.

(

1992

)

Thiobacillus plumbophilus spec. nov., новый окислитель галенита и водорода

.

Arch Microbiol

157

:

213

217

.

(

2001

)

Окисление восстановленных неорганических соединений серы бактериями: появление общего механизма?

Appl Environ Microbiol

67

:

2873

2882

.

(

2005

)

Прокариотическое окисление серы

.

Curr Opin Microbiol

8

:

253

259

.

(

2009

)

Биохимия и молекулярная биология литотрофного окисления серы таксономически и экологически разнообразными бактериями и археями

.

FEMS Microbiol Ред.

33

:

999

1043

.

(

2011

)

Полное геномное секвенирование хемоавтотрофа, окисляющего серу, Tetrathiobacter kashmirensis

.

Дж Бактериол

193

:

5553

5554

.

(

2011

)

Механизмы и эволюция окислительного метаболизма серы у зеленых серных бактерий

.

Front Microbiol

2

: арт. нет. Статья 116.

.

(

2008

)

Тиосульфат и окисление серы у пурпурных серных бактерий

.

Springer

,

Берлин

.

(

2013

)

Свидетельства разделения ниши, выявленные распределением генов окисления серы, собранных в районах наземного сульфидного источника с различными геохимическими условиями

.

Appl Environ Microbiol

79

:

1171

1182

.

(

2006

)

Окисление тиосульфата у фототрофных серных бактерий Allochromatium vinosum

.

Mol Microbiol

62

:

794

810

.

(

1992

)

Быстрое создание матриц данных о мутациях из последовательностей белков

.

Comput Appl Biosci

8

:

275

282

.

(

2000

)

Реклассификация некоторых видов Thiobacillus в недавно обозначенные роды Acidithiobacillus gen. nov., Halothiobacillus gen. ноя и Thermithiobacillus gen. ноя

.

Int J Syst Evol Microbiol

50

:

511

516

.

(

2011

)

Стабильное органическое вещество почвы: сравнение соотношений C: N: P: S в почвах Австралии и других стран мира

.

Geoderma

163

:

197

208

.

(

1982

)

Микробиология тиобацилл и других окисляющих серу автотрофов, миксотрофов и гетеротрофов

.

Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci

298

:

473

497

.

(

2011

)

Новые группы Gammaproteobacteria катализируют окисление серы и фиксацию углерода в прибрежных приливных отложениях

.

Environ Microbiol

13

:

758

774

.

и другие. (

2012

)

Кладовые бактерии Roseobacter широко распространены в прибрежных отложениях и кодируют новую комбинацию генов окисления серы

.

ISME J

6

:

2178

2187

.

и другие. (

2009

)

Обратная диссимиляционная сульфитредуктаза как филогенетический маркер для подгруппы прокариот, окисляющих серу

.

Environ Microbiol

11

:

289

299

.

(

2011

)

Анализ сообщества сероокисляющих бактерий на основе функциональных генов в биореакторе для удаления сульфидов

.

Appl Microbiol Biotechnol

90

:

769

778

.

(

1981

)

Сравнительные аспекты круговорота органических C, N, S и P через органическое вещество почвы

.

Geoderma

26

:

267

286

.

(

2007

)

Молекулярный анализ разнообразия сульфатредуцирующих и окисляющих серу прокариот в окружающей среде с использованием aprA в качестве функционального маркерного гена

.

Appl Environ Microbiol

73

:

7664

7679

.

(

2007

)

Молекулярный анализ распределения и филогении гена soxB среди сероокисляющих бактерий — Эволюция системы ферментов окисления серы Sox

.

Environ Microbiol

9

:

2957

2977

.

и другие. (

2010

)

Открытие жерлового поля и жерловой фауны на Срединно-Ледовитом хребте

.

Nat Commun

1

: арт. нет. 126.

(

2004

)

Окисление серы в почве

.

Экологическая микробиология — лабораторное руководство

, 2-е изд., Стр.

61

69

.

Elsevier

,

Сан-Диего, Калифорния

.

(

2001

)

Филогения и распределение гена soxB среди тиосульфатокисляющих бактерий

.

FEMS Microbiol Lett

197

:

171

178

.

(

2008

)

Молекулярный анализ разнообразия гена сульфид: хинонредуктазы (sqr) в донных отложениях

.

Микробиология

154

:

3112

3121

.

(

2000

)

EMBOSS: европейский пакет открытого программного обеспечения для молекулярной биологии

.

Trends Genet

16

:

276

277

.

(

2000

)

Primer3 в Интернете для обычных пользователей и программистов-биологов

.

Биоинформатические методы и протоколы: методы в молекулярной биологии

(, eds), стр.

365

386

.

Humana Press

,

Totowa, NJ

.

(

2011

)

mega5: молекулярно-эволюционный генетический анализ с использованием методов максимального правдоподобия, эволюционного расстояния и максимальной экономии

.

Мол Биол Эвол

28

:

2731

2739

.

(

2013

)

Анализ состава сообществ сероокисляющих бактерий в гиперсоленых и содовых озерах с использованием soxB в качестве функционального молекулярного маркера

.

FEMS Microbiol Ecol

84

:

280

289

.

(

2014

)

Сероокисляющие и сульфатредукторные сообщества в отложениях мангровых зарослей Бразилии

.

Environ Microbiol

16

:

845

855

.

(

2006

)

От вулканических истоков хемоавтотрофной жизни до бактерий , архей и эукарий

.

Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci

361

:

1787

1806

.

Дополнительная информация

Дополнительную вспомогательную информацию можно найти в онлайн-версии статьи:

Таблица S1. Происхождение, физико-химические и другие свойства почв, использованных в данном исследовании.

Таблица S2. Выравнивание праймеров 710F и 1184R (представлен обратный комплемент; rc) с соответствующими участками последовательностей гена soxB различных окисляющих серу, альфа-, бета- и гаммапротеобактерий.

Рис. S1. (а) Стандартная кривая, построенная с использованием серии разведений из 108–10 копий, созданная с помощью программного обеспечения для ПЦР в реальном времени; (b) профиль кривой плавления стандартов и холостого образца (синяя линия), созданный с помощью программного обеспечения для ПЦР в реальном времени; (c) профиль кривой плавления подвыборки образцов почвы.

Рис. S2. Подробное филогенетическое дерево с расширенными кластерами аминокислотных последовательностей (а) Betaproteobacteria и (b) Alphaproteobacteria SoxB.

Заметки автора

© 2014 Федерация европейских микробиологических обществ

Элемент Сера — Атом серы

Элемент
Сера

Сера

Общие
Имя, символ, число сера, S, 16
Химическая серия неметаллы
Группа, Период, Блок 16 (VIA), 3, стр.
Плотность, твердость 1960 кг / м 3 , 2
Внешний вид

лимонно-желтый

Атомные свойства
Атомный вес 32.065 а.е.м.
Атомный радиус (расч.) 100 часов (88 часов)
Ковалентный радиус 102 вечера
радиус Ван-дер-Ваальса 180 вечера
Электронная конфигурация [Ne] 3s 2 3p 4
e на уровень энергии 2, 8, 6
Степени окисления (оксид) 2,4, 6 (сильная кислота)
Кристаллическая структура орторомбический
Физические свойства
Состояние вещества цельный
Температура плавления 388.36 К (239,38 F)
Точка кипения 717,87 К (832,5 F)
Молярный объем 15,53 10 -6 м 3 / моль
Теплота испарения нет данных
Теплота плавления 1,7175 кДж / моль
Давление пара 2.65 E-20 Па при 388 К
Скорость звука __ м / с при 293,15 К
Разное
Электроотрицательность 2,58 (шкала Полинга)
Удельная теплоемкость 710 Дж / (кг * К)
Электропроводность 5.0 E-22 10 6 / м Ом
Теплопроводность 0,269 Вт / (м * К)
1 st потенциал ионизации 999,6 кДж / моль
2 nd потенциал ионизации 2252 кДж / моль
3 rd потенциал ионизации 3357 кДж / моль
4 th потенциал ионизации 4556 кДж / моль
5 th потенциал ионизации 7004.3 кДж / моль
6 th потенциал ионизации 8495,8 кДж / моль
Единицы СИ
& STP используются, если не указано иное.

Сера ( сера ) — химический элемент.
в периодической таблице, которая имеет символ S и
атомный номер 16.
Обильный безвкусный мультивалентный неметалл без запаха, сера
наиболее известен как желтые кристаллы и встречается во многих сульфидах и сульфатах.
минералы и даже в естественном виде (особенно в вулканических регионах).Это важный элемент всех живых организмов и необходим
в нескольких аминокислотах и, следовательно, во многих белках. Это прежде всего
используется в удобрениях, но также широко используется в порохе, слабительных,
спички и инсектициды.

Этот неметалл имеет бледно-желтый цвет, мягкий, легкий, с отчетливым
запах в сочетании с водородом (запах тухлых яиц). Горит с
синее пламя, излучающее специфический удушающий запах (диоксид серы,
СО 2 ).Сера нерастворима в воде, но растворима в углероде.
дисульфид. Общие степени окисления серы включают -2, +2, +4 и
+6. Во всех состояниях, твердом, жидком и газообразном, сера имеет аллотропные свойства.
формы, отношения которых до конца не изучены. Кристаллический
можно показать, что сера образует 8-членное серное кольцо, S 8 .

Сера может быть получена в двух кристаллических модификациях, в орторомбической
октаэдры, или в моноклинных призмах, первая из которых более
стабилен при обычных температурах.

Он используется во многих промышленных процессах, таких как производство
серная кислота (H 2 SO 4 ) для аккумуляторов, производство
пороха, и вулканизация резины. Сера используется как
фунгицид, а также при производстве фосфорных удобрений. Сульфиты
используются для отбеливания бумаги и сухофруктов. Сера тоже находит применение
в спичках и фейерверках. Используются тиосульфат натрия или аммония.
как средства для фиксации фотографий.Английская соль, сульфат магния, банка
использоваться как слабительное, как добавка для ванн, как отшелушивающее средство или магний
добавка в питание растений.

Аминокислоты цистеин, метионин, гомоцистеин и таурин содержат
сера, как и некоторые распространенные ферменты, что делает серу необходимым компонентом
всех живых клеток. Дисульфидные связи между полипептидами очень
важен в сборке и структуре белка. Некоторые формы бактерий
используйте сероводород (H 2 S) вместо воды в качестве
донор электронов в примитивном процессе, похожем на фотосинтез.Сера
поглощается растениями из почвы в виде сульфат-иона. Неорганические формы серы
входит в состав железо-серных кластеров, а сера является мостиковым лигандом
в сайте Cu A цитохром с оксидазы.

Сера (санскрит, sulvere ; латиница sulpur ) была
известна в древности и в библейских
история Пятикнижия (Бытие). Гомер упомянул «серу, предотвращающую вредителей»
в 9 веке до нашей эры и в 424 году до нашей эры племя Бутье разрушило
стены города путем сжигания смеси угля, серы и смолы
под ними.Где-то в 12 веке китайцы изобрели пистолет.
порошок, представляющий собой смесь нитрата калия (KNO 3 ),
углерод и сера. Ранние алхимики придавали сере собственный алхимический
символ, который представлял собой треугольник на вершине креста. Экспериментируя,
алхимики знали, что элемент ртуть может соединяться с серой.
В конце 1770-х годов Антуан Лавуазье помог убедить ученых
сообщества, что сера была элементом, а не соединением.

происшествие

Сера встречается в природе в больших количествах в сочетании с другими элементами.
в сульфидах (например, пиритах) и сульфатах (например, гипсе). Это
в свободном виде встречается возле горячих источников и вулканических регионов и
в таких рудах, как киноварь, галенит, сфалерит и антимонит. Этот элемент
также в небольших количествах содержится в угле и нефти, которые производят
диоксид серы при горении. Стандарты топлива все чаще требуют серы
быть извлеченным из ископаемого топлива, потому что диоксид серы объединяет
с каплями воды, чтобы вызвать кислотный дождь.Эта извлеченная сера
затем очищается и составляет большую часть производства серы.
Его также добывают на побережье Мексиканского залива США, закачивая горячую воду в
серосодержащие отложения (например, соляные купола), которые плавят серу.
Затем расплавленная сера перекачивается на поверхность. Через свои основные
производные, серная кислота, сера считается одним из наиболее важных
элементы, используемые в качестве промышленного сырья. Это имеет первостепенное значение
во все отрасли мировых промышленных комплексов и комплексов удобрений.Производство серной кислоты является основным конечным потребителем серы, и ее потребление
серной кислоты считается одним из лучших показателей
индустриальное развитие страны. Больше серной кислоты производится в
США каждый год, чем любое другое химическое вещество.

Отличительные цвета вулканической луны Юпитера Ио взяты из
различные формы мультина, твердой и газообразной серы. А также есть
темная область возле лунного кратера Аристарх, которая может быть серой
депозит.Сера также присутствует во многих типах метеоритов.

Многие из неприятных запахов органических веществ основаны на серосодержащих веществах.
такие соединения, как сероводород, имеющий характерный запах
тухлых яиц. Растворенный в воде сероводород является кислым (pK A1
= 7,00, pK a2 = 12,92) и будет реагировать с металлами с образованием
серия сульфидов металлов. Встречаются природные сульфиды металлов, особенно
те из железа.Сульфиды железа называются железным колчеданом, так называемым
золото дураков . Интересно, что пириты могут показывать полупроводниковые
свойства. [1] Галенит, сульфид свинца природного происхождения (как
детектор в выпрямителе типа «кошачий волос») был, конечно, оригинальным полупроводником.
обнаруженный.

Полимерный нитрид серы имеет металлические свойства, даже если он
не содержит атомов металлов. Это соединение также имеет необычный
электрические и оптические свойства.Аморфная или «пластичная» сера
производится путем быстрого охлаждения кристаллической серы. Рентгеновские исследования
показывают, что аморфная форма может иметь восемь атомов на спираль.
состав

К другим важным соединениям серы относятся:

  • дитионит натрия, Na 2 S 2 O 4 ,
    мощный восстановитель.
  • сернистая кислота, H 2 SO 3 , образуется растворением
    SO 2 в воде.Сернистая кислота и соответствующие ей
    сульфиты — довольно сильные восстановители. Другие производные соединения
    из SO2 включают пиросульфит-ион (S 2 O 5 2-).
  • Тиосульфаты (S 2 O 3 2-).
    Тиосульфаты используются в фотофиксации, являются окислителями,
    и тиосульфат аммония исследуется как замена цианида
    при выщелачивании золота.[2]
  • Соединения дитионовой кислоты (H 2 S 2 O 6 )
  • Политионовые кислоты, (H 2 S n O 6 ),
    где n может быть от 3 до 80.
  • Сульфаты, соли серной кислоты. Соли Эпсома — магния
    сульфат.
  • серная кислота реагирует с SO 3 в эквимолярных соотношениях
    образует пиросерную кислоту.
  • пероксимоносерная кислота и пероксидисерные кислоты, полученные из
    действие SO 3 на концентрированный H 2 O 2 ,
    и H 2 SO 4 на концентрированном H 2 O 2
    соответственно.
  • тиоцианоген, (SCN) 2 .
  • Тетранитрид тетрасеры S 4 N 4 .
  • Тиол представляет собой молекулу с функциональной группой -SH.Эти
    серные эквиваленты спиртов.
  • Ион тиолата имеет присоединенную функциональную группу -S .
    Это серный эквивалент алкоксид-ионов.
  • Сульфид — это молекула в форме R-S-R ‘, где R и R’
    являются органическими группами. Это серные эквиваленты эфиров.

Сера имеет 18 изотопов, из которых четыре стабильных изотопа: S-32 (95.02%),
С-33 (0,75%), С-34 (4,21%) и С-36 (0,02%). Кроме 35 S,
все радиоактивные изотопы серы недолговечны. Сера-35
образуется в результате расщепления аргона-40 космическими лучами в атмосфере.
его период полураспада составляет 87 дней.

Когда осаждаются сульфидные минералы, изотопное уравновешивание
между твердыми частицами и жидкостью может вызвать небольшие различия в DS-34
ценности когенетических минералов.Различия между минералами
может использоваться для оценки температуры уравновешивания. DC-13
и dS-34 сосуществующих карбонатов и сульфидов можно использовать для
определить pH и летучесть кислорода рудоносного флюида во время
рудное образование.

В большинстве лесных экосистем сульфаты получают главным образом из атмосферы;
выветривание рудных минералов и эвапоритов также вносит свой вклад
сера.Сера с характерным изотопным составом была
используется для определения источников загрязнения, а обогащенная сера
добавлен как индикатор в гидологических исследованиях. Отличия в натуральном
изобилие также может использоваться в системах, где имеется достаточное количество
вариация в составе С-34 компонентов экосистемы. Озера Скалистых гор
считается, что в них преобладают атмосферные источники сульфата.
Было обнаружено, что значения dS-34 отличаются от значений в озерах, где, как считается, преобладают
водораздельными источниками сульфата.

Сероуглерод, сероводород и диоксид серы
со всеми следует обращаться осторожно. Помимо того, что
токсичен (более токсичен, чем цианид), диоксид серы реагирует с атмосферным
вода, чтобы произвести кислотный дождь. При высокой концентрации в атмосфере он
вступает в реакцию с водой в легких с образованием там серной кислоты; это вызывает
немедленное кровотечение, легкие наполняются кровью и наступает удушье.
У существ без легких, таких как насекомые или растения, иначе
предотвращает дыхание.Хотя при низких концентрациях он имеет очень неприятный запах,
в более высоких концентрациях сера быстро притупляет обоняние,
поэтому потенциальные жертвы могут не знать о его присутствии, пока не испытают
его возможные смертельные последствия.

Элемент традиционно пишется сера в США и
Канада, но серы в Великобритании, Новой Зеландии и Австралии.
ИЮПАК принял написание «сера», как и Королевское общество.
номенклатурного комитета по химии.

Номер ссылки

Исследования — Morrison Research Group

Наше исследование — био-вдохновение . В настоящее время мы сосредоточены на использовании кластеров железо-сера (Fe-S) в биологии и за ее пределами. Кластеры Fe-S — это древние биологические кофакторы, встречающиеся во всех сферах жизни. Они наиболее известны своими окислительно-восстановительными и каталитическими свойствами, и они участвуют во множестве основных клеточных процессов, таких как дыхание, регуляция экспрессии генов и фиксация азота.Они образуют различные структуры, в том числе кластеры [2Fe-2S], [3Fe-4S] и [4Fe-4S].

Выше: Примеры кластеров Fe-S, обнаруженных в биологии. Слева направо: кластеры [2Fe-2S], [3Fe-4S], [4Fe-4S] и [8Fe-7S]. На каждом рисунке атомы серы и железа показаны желтыми и оранжевыми сферами соответственно. Структура основного кластера показана толстыми линиями, соединяющими сферы, а тонкие линии показывают, как кластеры координируются с окружающей их средой.

Наши исследования также представляют собой комбинацию фундаментальных и прикладных исследований . Обе подгруппы, описанные ниже, стремятся (а) улучшить наше понимание основных научных принципов, регулирующих кластеры железо-сера, а также (б) применить эти знания для создания продуктов с потенциально высоким социальным воздействием, таких как новые лекарства и новые промышленные катализаторы.

Подгруппа по открытию лекарств: Как мы можем подавить путь биосинтеза кластера Fe-S в бактериях, чтобы создать новые лекарства для лечения бактериальных инфекций?

В биологии кластеры Fe-S необходимы для многих важных клеточных процессов.Кластеры [2Fe-2S] и [4Fe-4S] собираются различными путями, все из которых включают сборы белков, которые служат для приобретения серы и железа и сборки кластеров. Наши интересы состоят в том, чтобы (а) узнать больше о том, как кластеры Fe-S собираются в бактериях, и (б) изучить эти бактериальные пути в качестве мишеней для лекарств для разработки новых антибактериальных агентов.

Подгруппа биомиметических материалов: Как мы можем включить кластеры Fe-S в пористые каркасы для создания новых биомиметических материалов для применения в энергетике и окружающей среде?

Кластеры

Fe-S структурно и функционально универсальны, состоят из элементов с высоким содержанием земли и работают в мягких условиях.Все это привлекательные характеристики для промышленных материалов. Наши интересы состоят в том, чтобы (а) понять каталитические свойства кластеров Fe-S в синтетических материалах и (б) оптимизировать наши материалы Fe-S для промышленных процессов, связанных с энергетикой.

Диета с пониженным содержанием серы у пациентов с язвенным колитом — Полный текст

A) Обзор и конкретные цели:

Уровень сероводорода (h3S) в толстой кишке выше нормы играет важную роль в этиологии язвенного колита (ЯК).Повышенный уровень h3S ухудшает способность клеток толстой кишки окислять бутират и другие короткоцепочечные жирные кислоты, необходимые для питания клеток. Сера в организме человека в значительной степени обеспечивается диетой; Было обнаружено, что высокое потребление серы и сульфатсодержащих продуктов связано с повышенным риском рецидива ЯК. Следовательно, рационально только определить, повышают ли продукты с высоким содержанием серы или сульфата риск неблагоприятных исходов при ЯК. Насколько нам известно, не проводилось исследований, посвященных влиянию диеты с пониженным содержанием серы по сравнению с традиционным лечением на тяжесть заболевания у пациентов с ЯК.Наши основные цели заключаются в том, чтобы определить, приводит ли диета с пониженным содержанием серы, добавленная к традиционному лечению, к 1. улучшению тяжести заболевания, 2. снижению воздействия серосодержащих соединений на хозяина и 3. изменению микробиома пациентов. Для достижения этих целей мы случайным образом распределим пациентов либо в группу стандартного лечения (CM), либо в группу вмешательства с диетой с пониженным содержанием серы (INT) и получим оценку Майо, концентрацию фекального сероводорода (h3S), метантиола (MT) и диметилового эфира. сульфид (DMS), диметилсульфон в моче (DM202) и 3-индоксилсульфат и микробиом фекалий на исходном уровне и через 8 недель.Группа INT также получит консультацию по диете от дипломированного диетолога (RD).

B) Гипотеза:

Диета с пониженным содержанием серы приведет к снижению тяжести заболевания по сравнению с традиционным лечением пациентов с ЯК.

C) Цели:

Основная цель:

1. Для пилотного тестирования осуществимости диеты с пониженным содержанием серы в дополнение к традиционному лечению с пероральной и / или местной терапией 5-АСК ± кортикостероиды для улучшения тяжести заболевания, измеряемого клинически значимым улучшением общей оценки Мэйо и частичной оценки Мэйо от исходный уровень до 8 недели по сравнению с обычным лечением.

Дополнительные цели:

  1. Для пилотного тестирования осуществимости диеты с пониженным содержанием серы, добавленной к традиционному лечению с пероральными и / или 5-ASA ± пероральными кортикостероидами для снижения воздействия серосодержащих соединений на хозяина от исходного уровня до 8 недели, измеренного с помощью фекального сероводорода ( h3S), метантиол (MT) и диметилсульфид (DMS), и; концентрация диметилсульфона (DM202) и 3-индоксилсульфата в моче по сравнению с обычным лечением.
  2. Изучить влияние диеты с пониженным содержанием серы на микробиом пациентов с ЯК.
  3. Для определения опыта пациентов с диетой с пониженным содержанием серы с использованием показателей качества жизни, связанных со здоровьем (HRQoL), и опыта пациентов с мерами по оказанию помощи при хронических заболеваниях.
  4. Изучить влияние диеты с пониженным содержанием серы на воспалительные цитокины у пациентов с ЯК.

D) Методы

Дизайн исследования:

Это пилотное рандомизированное контролируемое исследование будет иметь 8-недельный интервенционный дизайн, которое будет проходить в Университете Калгари (UofC).

Набор пациентов:

Доктор Раман, главный исследователь, будет контролировать набор подходящих пациентов. Кроме того, доктор Паначчоне, директор отделения ВЗК в Университете Калгари и со-исследователь этого исследования, который вместе с восемью врачами, связанными с группой ВЗК в Университете Калгари, будет определять подходящих для исследования пациентов с помощью специальных амбулаторных пациентов с ВЗК. клиники и обратитесь к доктору Раману и координатору исследования для набора. Отделение IBD в Калгари оценивает примерно 600 пациентов в месяц, по крайней мере 20 из которых соответствуют критериям участия в этом исследовательском проекте.Координатор исследования предложит всем пациентам с ЯК в клинике ВЗК, отвечающим критериям включения, принять участие в исследовании после одобрения их гастроэнтерологом.

Рандомизация пациентов:

После того, как пациент даст согласие на участие, он будет случайным образом распределен либо в группу стандартного лечения (CM), либо в группу вмешательства (INT). Рандомизация будет выполняться с использованием компьютеризированного генератора случайных чисел, а распределение по группам будет скрыто от координатора исследования, регистрирующего пациентов, до момента назначения с использованием запечатанных конвертов.

Операция:

Группа INT получит обычное лечение плюс диету с пониженным содержанием серы и консультации по диете от RD. Реализация диеты будет осуществляться непосредственно врачом-терапевтом и предоставлять каждому пациенту индивидуальный план. Диета с пониженным содержанием серы включает в себя уменьшение количества продуктов питания, пищевых добавок (например, каррагинана) и напитков с высоким содержанием сульфатов / серы, связанных с повышенным уровнем потребления ЯК питьевой воды с низким содержанием сульфатов (может достигать 500 мг / л в Альберте, поэтому определение питьевой воды источник необходим) 21, ограничивая серосодержащие добавки (например,g., хондроитинсульфат) и употребление добавок омега-3 жирных кислот, чтобы потенциально помочь контролировать чрезмерный рост серосодержащих бактерий в толстой кишке14. Потребление омега-3 жирных кислот для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний должно составлять около 500 мг / день23. В репрезентативном канадском населении среднее потребление составляло 291 мг / сут, и 85% взрослых не удовлетворяли суточные потребности23. После оценки диеты, если пациенты не удовлетворяют требуемую суточную дозу омега-3 в 500 мг / день, RD порекомендует увеличить потребление рыбы до 200 г в неделю или 1 г / день добавки омега-3.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2022 © Все права защищены.