СЕРА (Sulfur) S - хим. элемент VI гр. периодической системы, ат. н. 16, ат. м. 32,066; относится к халькогенам. Природная С. состоит из четырех изотопов: 32S (95,084%), 33S(0,74%), 34S(4,16%), 36S(0,016%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 0,52∙10−28 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 3s23р4; наиб. характерные степени окисления −2, +4, +6; энергии ионизации при последоват. переходе от S0 к S6+ равны соотв. 10,3601, 23,35, 34,8, 47,29, 72,5, 88,0 эВ; сродство к электрону 2,0772 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,58; атомный радиус 0,104 нм. ионные радиусы (в скобках даны координац. числа), нм: S2− 0,170 (6), S4+ 0,051 (6), S6+ 0,026 (4).
С. — довольно распространенный элемент, среднее содержание в земной коре 0,05 % по массе, в воде морей и океанов 0,09%. Известны многочисл. минералы С.: самородная С. (главные месторождения в США, СНГ, Мексике, Италии, Японии); сульфидные минералы-пирит FeS2, антимонит Sb2S3, галенит PbS, киноварь HgS, сфалерит и вюрцит ZnS, ковеллин CuS, халькозин Cu2S, аргентит Ag2S, висмутин Bi2S3, халькопирит CuFeS2 и др.; сульфаты — барит BaSO4, ангидрит CaSO4, гипс CaSO4∙2H2O, мирабилит Na2SO4∙10H2О и др.
Кроме того, С. присутствует в виде соед. в углях, сланцах, нефти, прир. газах. С. — биогенный элемент, входит в состав белков, витаминов. Свойства. До 95,39 °C стабильна α-S — при комнатной температуре лимонно-желтые кристаллы (табл. 1); выше 95,39° С стабильна β-S — при комнатной температуре бледно-желтые кристаллы, ΔН перехода αβ 0,400 кДж/моль. Кристаллич. структура α- и β-S построена из неплоских восьмичленных циклич. молекул S8 в виде короны. α- и β-S различаются взаимной ориентацией молекул S8 в кристаллич. решетке. Мн. модификации С. характеризуются "идеальной" температурой плавления-для С, расплав которой перед кристаллизацией содержал практически один сорт молекул (в осн. S8), и "естественной" температурой плавления-для С., расплав которой перед кристаллизацией длительно выдерживался и в результате содержал смесь разл. молекул (такие расплавы обозначают Sλ, Sπ, Sm).
Конц. H2SO4 окисляет расплавленную С. при ~120 °C до SO2, конц. HNO3, смеси соляной кислоты с окислителями (KClO3, HNO3)-до H2SO4.
Разб. HNO3, соляная кислота без добавок окислителей, H2SO4 на холоду с С. не реагируют. Мелкодисперсная С. взаимод. при нагр. с растворами щелочей, давая сульфиты и сульфиды, а затем полисульфиды и тио-сульфаты. С. непосредственно соединяется почти со всеми элементами, кроме инертных газов, иода, азота, Pt, Au. При 280 °C сера горит в O2, а при 360 °C в воздухе, образуя в осн. серы диоксид, а также серы триоксид. Смесь паров С. и O2 взрывается.
Оксиды С., кроме SO2 и SO3, неустойчивы. S2O-газ; 44,3 Дж/(моль∙К); −108,9 кДж/моль; 267,3 Дж/(моль∙К); образуется при пропускании SO2 в тлеющем разряде. Кристаллич. S8O образуется при взаимодействии H28 с SOCl2, жидкий SO4 (т. пл. 3 °C, с разл.) — из SO2 и O2 в тлеющем разряде при −190 °C. Жидкий S2O7 (т. пл. 0 °C, −811,7 кДж/моль) образуется при окислении SO2 озоном или при разложении SO4. Соед. SO4 и S2O7 содержат пероксидную группировку —O—O—, формально им соответствуют пероксомоносерная кислота (кислота Каро) H2SO5 (т. пл. 47 °C, с разл.) и пероксодисерная кислота H2S2O8 (т. пл. 65 °C, с разл.), которые образуются при электролизе H2SO4 или гидросульфатов при производстве H2O2. Известны также S6O и S7O2.
С галогенами, кроме I2, С. образует серы галогениды, с водородом — сероводород, сульфаны, с углеродом — сероуглерод, с металлами и более электроположит., чем С., неметаллами-сульфиды. Получение. С. добывают из самородных руд, а также получают окислением H2S или восстановлением SO2.
Существует неск. методов добычи. С. из руд:
1) геотехнологический метод переработки самородной С. заключается в выплавке С., находящейся в недрах Земли, без подъема руды на поверхность. В серосодержащий пласт подают под давлением по трубам водяной пар, сжатым воздухом расплавленную С. поднимают на поверхность.
2) По термическому методу С. либо выплавляют из дробленой руды в камерных печах, либо возгоняют во вращающихся печах.
3) Экстракционный метод (применяется ограниченно) состоит в извлечении С. из руд сероуглеродом.
4) Пароводяной метод (для руд с высоким содержанием С.) заключается в обработке дробленой руды в автоклавах острым Паром.
5) Флотационные методы предусматривают обогащение руд и затем извлечение С. пароводяным методом; вводятся реагенты для увеличения гидрофиль-ности частиц руды и гидрофобности С.
6) При получении С. методом флокуляции концентрат поступает а плавильник, оттуда во флокулятор, где к образовавшейся суспензии добавляют коагулянт (высококипящая жидкость, содержащая воду), затем флокулы пустой породы отделяют от жидкой С.
С. получают из H2S пром. газов (генераторный, коксовый, газы нефтепереработки) и прир. газов:
1) извлекают H2S из газа щелочными растворами, затем перерабатывают десорбированный H2S методом контактного окисления-часть H2S окисляется до SO2 (сгорание), после чего смесь H2S и SO2 реагирует на слое боксита при 270–300 °C, давая С. и H2O.
2) В процессе сухой очистки газа H2S на фильтре с активир. углем окисляется при 40 °C до С. и H2O.
Из SO2 С. получают в сочетании с выплавкой Fe и Cu из сульфидных руд. В печи в шихте (руда, кокс, кварц, известняк) вначале отщепляется один атом S от FeS2, затем FeS окисляется с образованием SO2, который восстанавливается коксом до С.
Газ, выходящий при ~ 450 °C, содержит пары S, SO2, COS, CS2, H2 S; его очищают от пыли и направляют в первый контактный аппарат, где на боксите при 450 °C COS и CS2 реагируют с SO2 с выделением С. При переработке SO2 из отходящих газов цинкового (из ZnS) и др. производств также получают С. Сорта С.: выплавленную из самородных руд С. наз. природной комовой, полученную из H2S и SO2-гaзовой комовой, природную комовую, очищенную пере-гонкой,-рафинированной, сконденсированную из паров выше температуры плавления и разлитую из жидкого состояния в формы-черенковой, сконденсированную в твердое состояние-серным цветом. Высокодисперсную С. наз. коллоидной. Определение. Качественно и количественно С. определяют путем перевода в растворимые сульфаты, а затем в BaSO4. Прир. объекты обрабатывают соляной кислотой, затем отгоняют H2 S. Свободную С. извлекают бензолом, пиритную-разб. HNO3, в составе орг. соед. — смесью HNO3 с KMnO4.
Для определения С. в сталях и ферросплавах пробу раств. в смеси соляной и азотной кислот, затем Fe(III) переводят в Fe(II), удаляют NО−3 , определяют С. в виде BaSO4. В воздухе С. определяют колориметрически-сжигают С. в токе O2, окисляют образовавшийся SO2 до H2SO4 и определяют ее в виде BaSO4 в водно-спиртовом растворе. Для определения малых количеств (10−4 %) С. применяют фотоколориметрич. метод-после обработки пробы с получением H2S, поглощение H2S раствором щелочи, С. определяют по изменению окраски метиленового синего. Применение. Ок. 50% производимой С. используют для производства H2SO4, ок. 25%-для получения сульфитов, 10–15%-для борьбы с вредителями с.-х. культур (гл. обр. винограда и хлопчатника), ок. 10% — в резиновой промышленности (как вулканизующий агент). С. применяют в производстве красителей, ВВ, искусств. волокна, люминофоров, CS2, сульфидов, в орг. синтезе и др., она входит в состав головок спичек, мазей для лечения кожных заболеваний. Небольшие добавки С. улучшают обрабатываемость автоматных сталей и анти-фрикц. свойства спеченных антифрикц. материалов. Мировое производство С. 53 млн. т (1984). Соединения С. по отрицат. воздействию на окружающую среду занимают одно из первых мест среди загрязняющих веществ. Осн. источник загрязнения соединениями С. — сжигание угля и нефтепродуктов. 96% С. поступает в атмосферу в виде SO2, остальное количество приходится на сульфаты, H2S, CS2, COS и др. В виде пыли элементная С. раздражает органы дыхания, слизистые оболочки, может вызывать экземы и др. ПДК в воздухе 0,07 мг/м3 (аэрозоль, класс опасности 4). Мн. соед. S токсичны. С. известна с глубокой древности, ее начали использовать ок. 2000 до н. э.; напр., в Египте ее применяли для дезинфек-ции, беления тканей и др.
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
