 | |
|
........................................................ Задать вопрос – НА ФОРУМЕ ........................................................ Возьми кнопку себе на сайт! ........................................................ © 2001. Design by Grayscale ........................................................ |
Н. Л. Глинка
СераСера в природе. Получение серы. Сера (Sulfur) встречается в природе как в
свободном состоянии (самородная сера), так и в различных соединениях. Залежи самородной серы
находятся в Туркмении в пустыне Кара-Кум, в Узбекистане, по берегам Волги. За рубежом
наиболее крупные месторождения серы находятся в США, Италии и Японии.
Очень распространены соединения серы с различными металлами. Многие из них являются
ценными рудами (например, свинцовый блеск PbS, цинковая обманка ZnS, медный блеск Cu2S),
и служат источником получения цветных металлов.
Из соединений серы в природе распространены также сульфаты, главным образом, кальция и
магния. Наконец, соединения серы содержатся в организмах растений и животных.
Общее содержание серы в земной коре составляет приблизительно 0,1%.
Самородная сера содержит посторонние вещества, для отделения которых пользуются способностью серы легко плавиться. Однако сера, полученная выплавкой из руды (комовая сера), обычно содержит еще много примесей. Дальнейшую ее очистку производят перегонкой в рафинировочных печах, где сера нагревается до кипения. Пары серы поступают в выложенную кирпичом камеру. Вначале, пока камера холодная, сера прямо переходит в твердое состояние и осаждается на стенках в виде светло-желтого порошка (серный цвет). Когда камера нагреется выше 120°C, пары конденсируются в жидкость, которую выпускают из камеры в формы, где она и застывает в виде палочек. Полученная таким образом сера называется черенковой. Важным источником получения серы служит железный колчедан FeS2, называемый
также пиритом, и полиметаллические руды, содержащие сернистые соединения меди, цинка
и других цветных металлов. Некоторое количество серы (газовая сера) получают из газов,
образующихся при коксовании и газификации угля.
Свойства и применение серы. При обычных давлениях сера образует хрупкие кристаллы
желтого цвета, плавящиеся при
Иной формы кристаллы получаются, если медленно охлаждать расплавленную серу и, когда
она частично затвердеет, слить еще не успевшую остыть жидкость. При этих условиях стенки
сосуда оказываются покрытыми изнутри длинными темно-желтыми игольчатыми кристаллами
моноклинной системы. Эта модификация серы называется моноклинной. Она имеет плотность
1,96 г/см3, плавится при 119,3°C и устойчива только при температуре выше 96°C.
При более низкой температуре кристаллы моноклинной серы светлеют, превращаясь в октаэдры
ромбической серы.
Определение молекулярной массы серы по понижению температуры замерзания ее растворов в
бензоле приводит к заключению, что молекулы серы состоят из восьми атомов (S8).
Из таких же молекул S8, имеющих кольцевое строение, построены кристаллы ромбической
и моноклинной серы. Таким образом, различие в свойствах кристаллических модификаций серы
обусловлено не различным числом атомов в молекулах (как, например, в молекулах кислорода и озона),
а неодинаковой структурой кристаллов.
Интересны изменения, которые претерпевает сера, если медленно нагревать ее до кипения.
При 112,8°C она плавится, превращаясь в желтую легкоподвижную жидкость. При дальнейшем нагревании
жидкость темнеет, приобретая красновато-бурый цвет, и при температуре около 250°C становится
настолько вязкой, что не выливается из опрокинутого сосуда. Выше 300°C жидкая сера снова
становится подвижной, но цвет ее остается таким же темным. Наконец, при 444,6°C сера закипает,
образуя оранжево-желтые пары. При охлаждении те же явления повторяются в обратном порядке.
Описанные изменения имеют следующее объяснение. При температурах, превышающих 150–160°C,
кольцевые молекулы серы S8 начинают разрываться. Образующиеся цепочки атомов
соединяются друг с другом — получаются длинные цепи, вследствие чего вязкость расплава сильно
увеличивается. Дальнейшее нагревание приводит к разрыву этих цепей, и вязкость серы вновь
снижается.
Если расплавленную серу, нагретую до кипения, вылить тонкой струей в холодную воду, то она превращается в мягкую резиноподобную коричневую массу, растягивающуюся в нити. Эта модификация серы называется пластической серой. Пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает желтый цвет и постепенно превращается в ромбическую. В парах серы с увеличением температуры число атомов в молекуле постепенно уменьшается:
S8—>S6—>S4—>S2—>S. При 800–1400°C
пары серы состоят главным образом из молекул S2, при 1700°C — из атомов.
Сера — типичный неметалл. Со многими металлами, например, с медью, железом, цинком, сера
соединяется непосредственно с выделением большого количества теплоты. Она соединяется также
почти со всеми неметаллами, но далеко не так легко и энергично, как с металлами.
Сера широко используется в народном хозяйстве. В резиновой промышленности ее применяют
для превращения каучука в резину; свои ценные свойства каучук приобретает только после
смешивания с серой и нагревания до определенной температуры. Такой процесс называется
вулканизацией каучука. Каучук с очень большим содержанием серы называют эбонитом; это
хороший электрический изолятор.
В виде серного цвета серу используют для уничтожения некоторых вредителей растений. Она
применяется также для приготовления спичек, ультрамарина (синяя краска), сероуглерода и ряда
других веществ. В странах, богатых серой, она служит сырьем для получения серной кислоты.
|
