Физични свойства на сярата. Описание на сярата

Сярата е вещество, което в момента е било изследвано от човечеството почти напълно. В древността той е смятан за мистик, бил заобиколен от загадки, легенди и митове, които са възникнали поради суеверен страх от хора, непознати на цялото. Въпреки това, много от физичните свойства на сяра са били известни на хората още преди Менделеев поставени елементи в периодичната таблица и му даде номера 16. Това вещество се използва широко в епохата на Омир, в допълнение, част от информацията (относително надежден) от него може да се намери в Нови и стари завещания.

Химически елемент

За една нощ беше доста трудно да се систематизира информацията, натрупана от векове за веществото като сярата. Това включваше много учени, а да се определи принадлежността му към класа химични елементи последва ДИ Менделеев. В периодичната система тя се обозначава с числото 16. Сярата се намира в третия период, шестата група на основната подгрупа, атомната маса е 32, плътността (при нормални условия) е 2070 кг / м³.

Употреба история

Древните хора активно са използвали физичните свойства на сярата, които са знаели. Източникът на произхода му е боговете на земята, или подземни хора, надарени със специални качества. Характерната миризма на това вещество и лекотата, с която е бил запален, са били полезни на слугите на църквата по време на различни религиозни обреди и експулсиране на "зли духове". По-късно сярата е била използвана за военни цели, е била част от запалимите смеси. Може да се твърди с голяма вероятност, че е била използвана за създаване на "гръцки пожар", който причинявал на противника свещен ужас. В ежедневието сярата и нейните съединения се използват в козметиката, земеделието, с помощта на избелени тъкани и отделени паразити. В древен Китай първите пиротехнически експерименти бяха проведени със сяра. Получените смеси все още не са прах, но са послужили като основа за създаването на формула, която, между другото, е модернизирана в съвременни условия. Въпреки това, в началния етап, основата му беше точно сяра. Химията, по-точно алхимията от онова време, нарича този елемент "бащата на всички метали". Подобно заключение се основава на наличието на сяра в много руди и неговата повишена горимост. Изхвърлянето на този мит наследява Лавоазие през 1789 година. Ученият приписва елемента на неметалните и, както показват по-нататъшни проучвания, е прав. В медицината, серните съединения се използват като антисептични и антипаразитни агенти.

В природата

В скалите на земната кора често се среща сяра. По отношение на наличността и разпространението, той се нарежда на 16-то място сред всички химически елементи. Структурата на серния атом дава възможност тази субстанция да бъде в чиста форма (при определени природни условия). Но в повечето случаи тя е част от различни руди, в съединенията образува сулфиди и сулфати. Най-често на неговата връзка с металите: железни пирити (пиритни), живачен, галенит (галенит), цинков сфалерит (сфалерита). В Световния океан има сулфати на магнезий, калций и натрий. Към днешна дата са идентифицирани повече от 200 имена на минерали. Второ - маса съдържание фракция - група са гипс, кизерит, глауберова сол. Сярата е част от протеиновите молекули, т.е. тя се съдържа в животинските организми. Органичните съединения са много широко представени: нефт, газове и природни въглища. Основният източник на сяра и неговите производни са вулкани, но човешката дейност (промишлени, домакинство) ускорено и обогатен на процеса. Значително количество от веществото, натрупани в подпочвените води, глини, гипс, в долната част на морета и езера, нефт, природен газ и въглища, в солени блата и океански води. Движение на сяра в биосферата настъпва посредством микроорганизми, и това допринася за влагата, която се изпарява от повърхността на огромно количество вода, пада като дъжд и от отпадъчни потоци реки се връща в морето и океаните.

име

По време на развитието на алхимията имаше няколко имена, които обозначаваха съвременния химически елемент на сярата. Какво вещество има предвид от тях, не е съвсем ясно, може би става въпрос за съединения, руда или серен газ. В периодичната Системата на Менделеев сярата е означена със символа S (сяра). Това латинско име няма ясен произход, вероятно е било заимствано от древногръцкия език и може да се преведе като "изгаряне". Терминът, използван на руски език, има много древни корени. Думата "сяра" означава неприятно миришещи вещества, горими смеси. Има и версия за произхода на името от цвета на материята: "светло жълто", "сиво", т.е. не е дефинирано. Така наречените всички терени. Второто име на веществото, което не се използва в съвременното време, е "богиня". Също така носи определение на понятията за запалимост и миризма. Филолозите стигнаха до извода, че в тази дума "убийство" има санскритски корен, което вероятно е свързано със свойствата на серния диоксид.

Физични свойства на сярата

В зависимост от алотропната модификация, връзките в елемента варират. Обичайно е да се разграничат три вида решетка (стабилна верига от атоми), формирана: ромбична, пластична, моноклинична. Цветът, физичните свойства на сярата зависи от модификацията. Най-стабилни и често срещани са цикличните съединения S₈. Този тип верига е характерна за кристалната сяра, крехка субстанция, която има жълтеникав оттенък. Пластмасовите и моноклиничните модификации са нестабилни и преминават в кръгова структура спонтанно след известно време след производството. Формулата на сярата в този случай съдържа символа S₄ или S₆. При нормални условия (стайна температура) Една ромбска верига е стабилно съединение: при процеса на нагряване веществото преминава в течно агрегатно състояние, след което се сгъстява. Постепенното охлаждане образува иглични кристали от моноклинова сяра, които имат тъмно жълт цвят. Когато стопеното вещество взаимодейства със студена вода, се образува пластична алотропна модификация, която има структура подобна на каучука и се състои от няколко полимерни вериги, има мръсно жълт (тъмен) цвят. Най-често срещаното описание на сярата като твърдо жълто вещество, което не взаимодейства с вода, остава на повърхността му. Като разтворител могат да се използват органични съединения: терпентин, въглероден дисулфид и др. Сярата като просто вещество при нормални условия има следните термодинамични свойства:

1. Относителна плътност - 2,070 g / cm³.
2. Топлопроводимостта е 300 К.
3. Точка на топене: 112 ° С ^заS.
4. Моларната топлинна мощност е 22.6 джаула.
5. Точка на кипене - 444 ^заS.
6. Моларният обем е 15,5 cm³/ mol.

По време на процеса на нагряване броят на серните атоми в молекулата намалява. На 300 ^заС е доста активен флуид, за да се увеличи парата, температурата се увеличава на 450 ^заС. По време на загряване на веществото може да се получи моноатомна сяра до 1760 ^заC (S.₈ - S₆ - S₄ - S₂ - S). Това вещество е слаб проводник на електрически ток и топлина, което се използва широко при неговото приложение.

Химични свойства

Сярата реагира с всички метали, което води до образуването на сулфиди. В повечето случаи е необходима химическа реакция за химическата реакция, в който случай се получава нагряване. При нормални условия (стайна температура) връзката се осъществява само при живак. Това свойство се използва за неутрализиране на неговите изпарения, които се образуват в резултат на взаимодействието на металните капчици с кислорода. Елементът не взаимодейства с платина, иридий, злато. Получени сулфиди са пожаро-опасни съединения, които при запалване са достатъчно интензивни. Сярата, пречистена на открито, реагира с кислород. Това съединение се характеризира с образуването на безцветен газ (анхидрид на сяра) и изгаряне. Реверсивна реакция с водород възниква при загряване (по аналогия с въглерод и силиций), получените газове се наричат ​​сероводород, въглероден дисулфид. Подобно на всички останали елементи от групата VI на периодичната таблица, сярата реагира в запечатана епруветка с халогени (флуор, бром, хлор, фосфор). При стайна температура реакцията е възможна само с флуор. Серният хлорид е най-широко използваното вещество в химическата промишленост. С водата и киселинните разтвори не взаимодействат, съединенията с алкали са обратими - те се образуват, когато се излагат на катализатора. Много от съществуващите киселини и соли се образуват в резултат на съединението (необходимо условие е температурата) на сярата с кислород и водород.

Електронна структура

Структурата на серния атом дава възможност елементът да се прояви като окислител и редуктор и в химическата реакция да има различна валентност. Това се дължи на разпределението на електроните над нивата. Ядрото на атома има заряд от +16 за атомна маса от 32 (16 протона и неутрони), радиус от 127 pm. Схемата за сяра (електронна) е както следва: S + 16) 2) 8) 6 - в тихо състояние - 1S²2S²2P⁶3S²3P⁴. На третото ниво, серният атом има пет незаети орбита, така че валентността в неговите съединения варира в рамките на следните граници: -2, +2, + 4, + 6, които зависят от степента на възбуждане.

депозит

Количеството произведена сяра се увеличава ежегодно. Това се дължи на доста широка гама от приложения, които непрекъснато се разрастват поради технологични пробиви и по-задълбочено проучване на вече познати химически елементи. В природата сярата се съдържа в родна форма и е част от голям брой руди. В зависимост от това се използват различни методи за извличане. Стратиформните находища са често срещани в САЩ, Ирак, Средна Волга и Карпатския регион. Те са най-печелившите в проценти, произвеждат от 50 до 60% от сярата. Карбонатните и сулфатни скали се намират в огромни слоеве, достигащи дълги десетки метра и дълги няколкостотин метра. Залежите от солеви куполи са типични за районите с интензивно извличане на петролни продукти. Най-големите депозити включват зоната на Мексиканския залив, която се разработва паралелно от Съединените щати, Чили и Мексико. Най-модерните новообразувани находища са вулканични находища. Техният произход е свързан с тектонични недостатъци в земната кора и действието на вулканите. Съответно тези депозити се намират в Тихия океан. Активно владее тези зони Япония и Русия. На територията на Евразия са по-чести находища на местна сяра, която има доста древен произход и се намира главно в повърхностните слоеве. Уралските планини, остров Сицилия, В района на Волга, регион Лвов са развити депозити, които се разработват до днес. Световното производство на сяра е повече от 50 млн. Тона годишно, с 30% - кюфтета, 33% - газ и нефтопродукти, 14% - преработка на промишлени емисии, 16% - от сулфиди, 6% от сулфати.

Методи за екстракция

В зависимост от дълбочината на появата на сярна руда се използват различни методи за екстракцията и последващата обработка. Физическите свойства на сярата на преден план, независимо от метода на извличане, определят безопасността на процеса. По правило депата от това вещество се придружават от голямо натрупване на токсични газове и не се изключва спонтанното изгаряне. Повърхностните рудни слоеве се отстраняват чрез слоеве с багери - този метод е най-малко опасен (ако са изпълнени всички технологични изисквания). Пречистената сяра се получава в резултат на по-нататъшната й преработка в съответните предприятия, където се доставя от кариери. Методите за пречистване и обогатяване са разнообразни: топлинна, центробежна, филтрация, пара-вода, екстракция.

Много по-трудно е да се извлича сяра, която се съдържа в подземните слоеве. Методът на мината - поради разпределението на свързания с него газ - е практически недостъпен, следователно от 1895 г. методът на Херман Фрач се използва успешно. Тя е най-продуктивна в разработването на богати находища и осигурява значителни икономии на транспортни разходи и разходи за по-нататъшна преработка на руда, тъй като тя предполага производство на чисто вещество. Принципът на инсталиране е прост: слоевете руда, съдържащи сяра, се обработват с гореща вода, която се подава през тръбата. Вътре има още два цилиндрични отделни съда, предназначени да доставят газ и да излязат от крайния продукт. Поради ниската точка на топене сярата с малко количество примеси напуска повърхността под налягане.

приложение

Основният потребител на сярата е химическата промишленост, която не може да съществува без киселини въз основа на този елемент. Текстил, масло, храна, маса, минното производство сегменти могат да не го правят, без това вещество. Формула сяра прави възможно да се прилагат съединенията за производството на експлозиви, мачове, каучук, козметични средства, лекарства и др. Г. В селското стопанство ние обмисля вещество, включено в състава на тора в почвата (увеличава процент асимилирани фосфор) и отрови, че третирани семена от различни вредители. За получаването на багрила и светлинни състави се използва пречистена сяра. С степента на извличане, обработка и използване на този елемент може да се прецени индустриалният потенциал на цялата държава. Повечето от последните развития в много сектори на икономиката, изискващи знания, се основават на използването на сяра и нейните съединения. Трудно е да се оцени пълният потенциал на използването на този химичен елемент, който е бил използван от човечеството от древни времена и продължава да участва активно в технологичния процес на еволюция.