Създаването на централизирана руска държава е кратко. Образуване на централизирана държава

Сярата е химичен елемент, който се намира в периодичната система на Менделеев под номер 16 и се обозначава със символа S (от лат. сяра). Елементарната природа на сярата е установена през 1777 г. от френския учен и химик Антоан Лавоазие. Сярата кипи при температура 444 градуса по Целзий. При топене преминава от твърдо в течно състояние, като постепенно променя цвета си в зависимост от градацията на температурата на топене. Например, достигайки 160 градуса по Целзий, този химически елемент променя цвета си от жълт на кафяв, а при нагряване до 190 градуса цветът се променя на тъмно кафяв. Достигайки температура от 190 градуса, сярата губи структурния си вискозитет, като постепенно става по-течна. Елементът най-накрая става течен, когато се нагрее до 300 градуса.

В допълнение към способността да се превръща от твърдо в течно, сярата има редица други интересни характеристики. Така че има отрицателна топлопроводимост и изобщо не провежда електрически ток. Той е абсолютно неразтворим във вода, но е идеално разтворим в течности, които нямат водни молекули в структурата си (например амоняк). Взаимодейства добре с разтворители и въглероден дисулфид, които се характеризират с органична природа. Освен това към описанието на сярата можете да добавите нейната химическа жар. По своята същност сярата е активна и лесно може да влезе в химическа реакция при нагряване с всеки химичен елемент. Може да взаимодейства с вещества като:

• – при стайна температура реагира с него;
• с метали – създава сулфиди и същевременно е окислител;
• кислород - нагряване до температура от 280 градуса по Целзий, образува оксидни съединения;
• флуор - в тандем с това вещество сярата се проявява като редуциращ агент;
• фосфор или въглерод - при липса на подаване на въздух сярата се проявява като окислител.

Историческа информация

Химическият елемент сяра в естествено състояние или под формата на серни съединения е бил известен на човечеството преди много хиляди години. Неговите уникални свойства се споменават не само на свещените страници на Библията и Тората, но и в поемите на Омир и други източници. Благодарение на свойствата си, сярата се използва във всякакви ритуали и религиозни церемонии. Сярата беше един от важните компоненти на „свещения“ тамян, който се използваше както за прогонване на духове, така и за тяхното призоваване. Използван е за „зашеметяване на идващите“, използвайки сяра в комбинация с живак; древните шамани са вярвали, че в горящо състояние е в състояние да отблъсне и прогони демони, духове и други зли духове.

Сярата стана неразделна част от създаването и използването на „гръцкия огън“, използван при създаването на запалителни смеси за военни цели. В Китай около 8 век сярата се използва като пиротехника, точната й формула е забранена, а разпространението й се наказва със смърт.

Имаше мнение, че сярата (като начало на запалимостта) и живакът (като символ на началото на металността) са основните компоненти на всички метали. Такава хипотеза съществува в арабската алхимия.

В допълнение, Sera лекува кожни заболявания дълго време, считайки този метод за най-ефективния в медицината.

Приложение на сяра

Обхватът на приложение на сярата е доста многостранен и разнообразен. Основно сярата се използва в химическата промишленост за създаване на сярна киселина; в селското стопанство (за създаване на продукти, които помагат в борбата с вредителите и болестите по растенията, главно грозде и памук). Сярата е намерила приложение и в производството на каучук, използва се при производството на кибрит, влиза в състава на багрила и луминесцентни съединения. В медицината сярата се използва при кални бани; така наречената балнеотерапия (от латински „да се накисвам във вода“) - помага при лечението на артрит и кожни заболявания. Не е научно доказано, но сярата се използва и за лечение на астма, въпреки че много учени смятат, че именно серните пари могат да провокират появата на респираторни заболявания.

Сяра в храната

Продуктите, богати на сяра, включват:

• цариградско грозде,
• гроздов,
• хлебни изделия,
• чесън,
• аспержи,
• зеле,
• постно говеждо месо,
• кокоши яйца,
• млечни продукти,
• зърнени култури и др.

Липса на сяра в организма

Липсата на сяра в човешкото тяло (при дневен прием от 4-6 mg) се проявява под формата на заболявания като:

• загуба на коса или пълна плешивост,
• заболяване на бъбреците,
• различни алергии,
• тъпота и чупливост на косата,
• болки в ставите,
• запек,
• чупливи нокти,
• тахикардия.

Интересни и образователни факти за сярата

Сярата е основен елемент в човешкото тяло, тъй като участва в структурата на клетките, хрущялната тъкан и нервните влакна. Участва и в метаболитните процеси. Показва се като отличен стабилизатор на работата и координацията на нервната система. Сярата балансира нивата на кръвната захар, което е много полезно за хора, страдащи от диабет.

Сярата намалява болката в ставите и хрущялите, помага за отстраняването на жлъчката. Има и противовъзпалителен ефект върху организма и се използва за регенерация на тъканите. Подпомага укрепването на мускулната тъкан на растящото тяло.

Самата сяра няма мирис, но когато се комбинира с други компоненти, тя излъчва миризма на развалени яйца.

Както виждаме, такава незабележима и обикновена на пръв поглед сяра е незаменим компонент в пълноценния човешки живот поради широкия си спектър от приложения. Без сярата животът ни би загубил ползите си, здравето ни не би било толкова силно.

Сярата (S) е неметал, принадлежащ към групата на халкогена. Структурата на серния атом може лесно да се определи, като се позовава на периодичната таблица на Менделеев.

Структура

Сярата в периодичната таблица е номер 16 в третия период, група VI. Относителната атомна маса на елемента е 32.

Ориз. 1. Позиция в периодичната таблица.

Естествената сяра има няколко изотопа:

• 32 S;
• 33 S;
• 34 S;
• 36 S.

Освен това изкуствено са получени 20 радиоактивни изотопа.

Сярата е елемент от p-семейството. Атомът на сярата включва ядро ​​с положителен заряд +16 (16 протона, 16 неврона) и 16 електрона, разположени в три електронни обвивки. Външното енергийно ниво съдържа 6 електрона, които определят валентността на елемента. Два електрона липсват, преди да бъде завършено външното p-ниво, което определя степента на окисление на сярата като -2.

Един серен атом може да премине във възбудено състояние поради свободни 3d орбитали (общо пет d орбитали). Следователно един атом може да проявява степени на окисление от +4 и +6.

Ориз. 2. Строежът на атома.

Сярата проявява отрицателна степен на окисление в състава на солите - Al 2 S 3, SiS 2, Na 2 S. Четвъртата степен на окисление се проявява в реакции с халогени (SCl 4, SBr 4, SF 4) и при взаимодействие с кислород ( SO 2). Най-високата степен на окисление (+6) се среща при най-много електроотрицателни елементи - H 2 SO 4, SF 6, SO 3.

Електронната структура на серния атом е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 или +16 S) 2) 8) 6.

Физични свойства

Сярата е кристално съединение, което при нагряване придобива пластична форма. Цветът на неметала варира от ярко жълто до кафяво. Модификациите на сярата зависят от броя на серните атоми в молекулата.

Ориз. 3. Сяра.

Сярата е слаб проводник на топлина и електрически ток. Не взаимодейства с вода, но се разтваря добре в органични разтворители - фенол, бензол, амоняк, въглероден дисулфид.

В природата сярата се намира под формата на късчета и в руди, минерали и скали. Сярата се намира в сулфиди, сулфати, въглища, нефт и газ. Сярата се натрупва от бактерии, които обработват сероводород.

Химични свойства

Сярата е активен елемент, който реагира при нагряване с почти всички елементи, с изключение на инертни газове и N 2, I 2, Au, Pt. Сярата не реагира със солна киселина. Основните реакции на сярата с елементи са описани в таблицата.

Взаимодействие	Реакционни продукти	Пример
С метали	Сулфиди
С кислород при 280°C	Серен оксид	S + O 2 → SO 2; 2S + 3O 2 → 2SO 3
С водород при нагряване	Водороден сулфид	H 2 + S → H 2 S
С фосфор при нагряване в отсъствие на въздух	Фосфорен сулфид	2P + 3S → P 2 S 3
	Серен флуорид	S + 3F 2 → SF 6
С карбон	Въглероден дисулфид
С киселини		S + 2HNO 3 → 2NO + H 2 SO 4
С алкали	Сулфиди и сулфити	3S + 6KOH → K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

Сярата е част от протеините. В косата се натрупва голямо количество сяра.

Какво научихме?

Сярата е жълт кристален неметал. Схема на атомната структура - +16 S) 2) 8) 6. Проявява три степени на окисление: -2, +4, +6. Известни са 24 изотопа на сярата. Това е активен елемент, който реагира с метали и неметали. Образува соли - сулфити и сулфиди, както и сярна киселина. Сярата е неразтворима във вода и солна киселина. Част от живите организми. В природата се среща в свободна и свързана форма.

Тест по темата

Оценка на доклада

Среден рейтинг: 4.6. Общо получени оценки: 72.

Халкогените са група от елементи, към които принадлежи сярата. Химическият му символ е S, първата буква от латинското име Sulphur. Съставът на просто вещество се записва с този символ без индекс. Нека разгледаме основните моменти относно структурата, свойствата, производството и употребата на този елемент. Характеристиките на сярата ще бъдат представени възможно най-подробно.

Обща характеристика и разлики на халкогените

Сярата принадлежи към подгрупата на кислорода. Това е 16-та група в съвременната дългопериодична форма на периодичната система (PS). Остарялата версия на номера и индекса е VIA. Имена на химични елементи от групата, химически символи:

• кислород (О);
• сяра (S);
• селен (Se);
• телур (Te);
• полоний (Po).

Външната електронна обвивка на горните елементи има същата структура. Общо той съдържа 6, които могат да участват в образуването на химични връзки с други атоми. Водородните съединения съответстват на състава H 2 R, например H 2 S е сероводород. Имена на химични елементи, които образуват два вида съединения с кислорода: сяра, селен и телур. Общите формули на оксидите на тези елементи са RO 2, RO 3.

Халкогените съответстват на прости вещества, които се различават значително по физични свойства. Най-често срещаните халкогени в земната кора са кислородът и сярата. Първият елемент образува два газа, вторият - твърди вещества. Полоний, радиоактивен елемент, рядко се среща в земната кора. В групата от кислород до полоний неметалните свойства намаляват, а металните се увеличават. Например сярата е типичен неметал, докато телурът има метален блясък и електропроводимост.

Елемент № 16 от периодичната таблица D.I. Менделеев

Относителната атомна маса на сярата е 32,064. От естествените изотопи 32S е най-често срещаният (повече от 95% от теглото). В по-малки количества се срещат нуклиди с атомни маси 33, 34 и 36. Характеристика на сярата по позиция в PS и атомна структура:

• сериен номер - 16;
• зарядът на атомното ядро ​​е +16;
• атомен радиус - 0,104 nm;
• енергия на йонизация -10,36 eV;
• относителна електроотрицателност - 2,6;
• степен на окисление в съединения - +6, +4, +2, -2;
• валентност - II(-), II(+), IV(+), VI (+).

Сярата е в третия период; електроните в атома са разположени на три енергийни нива: на първото - 2, на второто - 8, на третото - 6. Всички външни електрони са валентни. Когато взаимодейства с повече електроотрицателни елементи, сярата отдава 4 или 6 електрона, придобивайки типични степени на окисление от +6, +4. При реакции с водород и метали атомът привлича липсващите 2 електрона, докато октетът се запълни и се постигне стабилно състояние. в този случай се намалява до -2.

Физични свойства на ромбични и моноклинни алотропни форми

При нормални условия атомите на сярата са свързани един с друг под ъгъл, за да образуват стабилни вериги. Те могат да бъдат затворени в пръстени, което предполага съществуването на циклични серни молекули. Техният състав се отразява с формулите S 6 и S 8.

Характеристиките на сярата трябва да бъдат допълнени с описание на разликите между алотропните модификации, които имат различни физични свойства.

Ромбичната или α-сяра е най-стабилната кристална форма. Това са ярко жълти кристали, състоящи се от S 8 молекули. Плътността на ромбичната сяра е 2,07 g/cm3. Светложълти моноклинни кристали се образуват от β-сяра с плътност 1,96 g/cm3. Точката на кипене достига 444,5°C.

Получаване на аморфна сяра

Какъв цвят е сярата в нейното пластмасово състояние? Това е тъмнокафява маса, напълно различна от жълтия прах или кристали. За да го получите, трябва да разтопите орторомбична или моноклинна сяра. При температури над 110°C се образува течност, при по-нататъшно нагряване потъмнява, а при 200°C става гъста и вискозна. Ако бързо излеете разтопена сяра в студена вода, тя ще се втвърди, за да образува зигзагообразни вериги, чийто състав се отразява от формулата S n.

Разтворимост на сярата

Някои модификации в въглероден дисулфид, бензен, толуен и течен амоняк. Ако органичните разтвори се охлаждат бавно, се образуват игловидни кристали от моноклинна сяра. Когато течността се изпари, се отделят прозрачни лимоненожълти кристали от ромбична сяра. Те са крехки и лесно се смилат на прах. Сярата не се разтваря във вода. Кристалите потъват на дъното на съда и прахът може да изплува на повърхността (не е намокрена).

Химични свойства

Реакциите показват типичните неметални свойства на елемент № 16:

• сярата окислява металите и водорода и се редуцира до S 2- йон;
• изгарянето във въздух и кислород произвежда серен ди- и триоксид, които са киселинни анхидриди;
• при реакция с друг по-електроотрицателен елемент - флуор - сярата също губи своите електрони (окислява се).

Свободна сяра в природата

По разпространение в земната кора сярата е на 15-то място сред химичните елементи. Средното съдържание на S атоми е 0,05% от масата на земната кора.

Какъв цвят е сярата в природата (местна)? Представлява светложълт прах с характерна миризма или жълти кристали със стъклен блясък. Отлагания под формата на разсипи, кристални слоеве от сяра се намират в райони на древен и модерен вулканизъм: в Италия, Полша, Централна Азия, Япония, Мексико и САЩ. Често по време на добив се откриват красиви друзи и гигантски монокристали.

Сероводород и оксиди в природата

В зоните на вулканизъм газообразните серни съединения излизат на повърхността. Черно море на дълбочина над 200 m е безжизнено поради отделянето на сероводород H 2 S. Формулата на серния оксид е двувалентен - SO 2, тривалентен - SO 3. Изброените газообразни съединения присъстват в някои находища на нефт, газ и природни води. Сярата е съставна част на въглищата. Необходим е за изграждането на много органични съединения. Когато белтъците на пилешкото яйце изгният, се отделя сероводород, поради което често се казва, че този газ има миризма на развалени яйца. Сярата е биогенен елемент, необходим е за растежа и развитието на хора, животни и растения.

Значението на естествените сулфиди и сулфати

Характеризирането на сярата ще бъде непълно, ако не се каже, че елементът се намира не само под формата на прости вещества и оксиди. Най-често срещаните природни съединения са солите на сероводорода и сярната киселина. Сулфидите на медта, желязото, цинка, живака и оловото се намират в минералите сфалерит, цинобър и галенит. Сулфатите включват натриеви, калциеви, бариеви и магнезиеви соли, които се образуват в природата от минерали и скали (мирабилит, гипс, селенит, барит, кизерит, епсомит). Всички тези съединения се използват в различни сектори на икономиката, използвани като суровини за промишлена обработка, торове и строителни материали. Някои кристални хидрати са от голямо медицинско значение.

Касова бележка

Жълтото вещество в свободно състояние се намира в природата на различни дълбочини. Ако е необходимо, сярата се топи от скалите не чрез издигането им на повърхността, а чрез изпомпване на прегрята вода в дълбочина.Друг метод включва сублимация от натрошени скали в специални пещи. Други методи включват разтваряне с въглероден дисулфид или флотация.

Нуждите на промишлеността от сяра са големи, така че нейните съединения се използват за получаване на елементарното вещество. В сероводорода и сулфидите сярата е в редуцирана форма. Степента на окисление на елемента е -2. Сярата се окислява, увеличавайки тази стойност до 0. Например, според метода на Leblanc, натриевият сулфат се редуцира с въглища до сулфид. След това от него се получава калциев сулфид, обработен с въглероден диоксид и водна пара. Полученият сероводород се окислява с атмосферен кислород в присъствието на катализатор: 2H 2 S + O 2 = 2H 2 O + 2S. Определянето на сяра, получена по различни методи, понякога дава ниски стойности на чистота. Рафинирането или пречистването се извършва чрез дестилация, ректификация и обработка със смеси от киселини.

Приложение на сярата в съвременната индустрия

Гранулираната сяра се използва за различни производствени нужди:

1. Производство на сярна киселина в химическата промишленост.
2. Производство на сулфити и сулфати.
3. Производство на препарати за подхранване на растенията, борба с болести и неприятели по земеделските култури.
4. Съдържащите сяра руди се преработват в минни и химически заводи за производство на цветни метали. Свързано производство е производството на сярна киселина.
5. Запознаване със състава на някои видове стомана за придаване на специални свойства.
6. Благодаря, че получават гума.
7. Производство на кибрит, пиротехника, експлозиви.
8. Използва се за приготвяне на бои, пигменти, изкуствени влакна.
9. Избелване на тъкани.

Токсичност на сярата и нейните съединения

Праховите частици с неприятна миризма дразнят лигавиците на носната кухина и дихателните пътища, очите и кожата. Но токсичността на елементарната сяра не се счита за особено висока. Вдишването на сероводород и диоксид може да причини тежко отравяне.

Ако по време на печенето на съдържащи сяра руди в металургичните заводи отработените газове не се улавят, те навлизат в атмосферата. Комбинирайки се с капки и водни пари, оксидите на сярата и азота предизвикват така наречения киселинен дъжд.

Сярата и нейните съединения в селското стопанство

Растенията абсорбират сулфатни йони заедно с почвения разтвор. Намаляването на съдържанието на сяра води до забавяне на метаболизма на аминокиселините и протеините в зелените клетки. Поради това сулфатите се използват за торене на земеделски култури.

За дезинфекция на птицеферми, мазета и зеленчукови складове обикновеното вещество се изгаря или помещенията се третират със съвременни препарати, съдържащи сяра. Серният оксид има антимикробни свойства, които отдавна се използват при производството на вина и при съхранението на зеленчуци и плодове. Серните препарати се използват като пестициди за борба с болести и неприятели по селскостопански култури (брашнеста мана и паяжинообразни акари).

Приложение в медицината

Великите древни лечители Авицена и Парацелз придават голямо значение на изучаването на лечебните свойства на жълтия прах. По-късно беше установено, че човек, който не получава достатъчно сяра в храната, става по-слаб и изпитва здравословни проблеми (те включват сърбеж и лющене на кожата, отслабване на косата и ноктите). Факт е, че без сяра синтезът на аминокиселини, кератин и биохимичните процеси в тялото се нарушават.

Медицинската сяра е включена в мехлеми за лечение на кожни заболявания: акне, екзема, псориазис, алергии, себорея. Баните със сяра могат да облекчат болката при ревматизъм и подагра. За по-добро усвояване от организма са създадени водоразтворими препарати, съдържащи сяра. Това не е жълт прах, а бяло, фино кристално вещество. Когато това съединение се използва външно, то се включва в козметичен продукт за грижа за кожата.

Гипсът отдавна се използва за обездвижване на наранени части от човешкото тяло. предписан като слабително лекарство. Магнезият понижава кръвното налягане, което се използва при лечение на хипертония.

Сярата в историята

Дори в древни времена жълто неметално вещество привлече човешкото внимание. Но едва през 1789 г. великият химик Лавоазие открива, че праховете и кристалите, открити в природата, са съставени от серни атоми. Смятало се, че неприятната миризма, която се получава при изгарянето му, отблъсква всички зли духове. Формулата на серния оксид, който се получава при горенето, е SO 2 (диоксид). Това е токсичен газ и вдишването му е опасно за здравето. Учените обясняват няколко случая на масово измиране на хора от цели села по бреговете и в низините с отделянето на сероводород или серен диоксид от земята или водата.

Изобретяването на черния барут увеличи интереса на военните към жълтите кристали. Много битки бяха спечелени благодарение на способността на занаятчиите да комбинират сярата с други вещества по време на производствения процес.Най-важното съединение - сярната киселина - също беше научено да се използва много отдавна. През Средновековието това вещество се е наричало масло от витриол, а солите - витриол. Медният сулфат CuSO 4 и железният сулфат FeSO 4 все още не са загубили значението си в промишлеността и селското стопанство.

	С	16			Сяра
					да кипна. (o C)	444,674	Стъпка оксид	-2 +4 +6
		32,066			да плавам (o C)	119,3	Плътност	2070(a) 1960(b)
	3s 2 3p 4				OEO	2,60	на земята кора	0,052 %

Сярата е едно от малкото вещества, с които са работили първите „химици“ преди няколко хиляди години. Тя започна да служи на човечеството много преди да заеме клетката под периодичната таблица. № 16.

Много древни книги разказват за едно от най-древните (макар и хипотетични!) приложения на сярата. Както Новият, така и Старият завет изобразяват сярата като източник на топлина по време на термичната обработка на грешниците. И ако книги от този вид не дават достатъчно основание за археологически разкопки в търсене на останките от рая или огнения ад, то техните доказателства, че древните са били запознати със сярата и някои от нейните свойства, могат да бъдат взети на вяра.

Една от причините за тази слава е разпространението на самородната сяра в страните на древните цивилизации.Находищата на това жълто запалимо вещество са разработени от гърците и римляните, особено в Сицилия, която до края на миналия век е известна главно с сяра.

От древни времена сярата се използва за религиозни и мистични цели, запалва се по време на различни церемонии и ритуали. Но също толкова отдавна, елемент № 16 придоби съвсем светски приложения: сярното мастило се използва за мастило на оръжия, използвано е в производството на козметични и медицински мехлеми, изгаряно е за избелване на тъкани и за борба с насекоми. Производството на сяра се увеличи значително след изобретяването на черния барут. В крайна сметка сярата (заедно с въглищата и селитрата) е неговият незаменим компонент.

И сега производството на барут консумира част от добитата сяра, макар и много незначителна. В наши дни сярата е един от най-важните видове суровини за много химически индустрии. И това е причината за непрекъснатото увеличаване на световното производство на сяра.

Произход на сярата

Големите натрупвания на естествена сяра не са много чести. По-често присъства в някои руди. Самородната сярна руда е скала, осеяна с чиста сяра.

Кога са се образували тези включвания - едновременно със съпровождащите ги скали или по-късно? От отговора на този въпрос зависи посоката на търсенето и проучвателната работа. Но въпреки хилядите години комуникация със сярата, човечеството все още няма ясен отговор. Има няколко теории, чиито автори поддържат противоположни мнения.

Теорията за сингенезата (т.е. едновременното образуване на сяра и влагащи скали) предполага, че образуването на естествена сяра е станало в плитки басейни. Специални бактерии редуцират сулфатите, разтворени във вода, до сероводород, който се издига нагоре, навлиза в зоната на окисляване и тук, химически или с участието на други бактерии, се окислява до елементарна сяра. Сярата се утаява на дъното и впоследствие съдържащата сяра тиня образува руда.

Теорията за епигенезата (серни включвания, образувани по-късно от основните скали) има няколко варианта. Най-често срещаният от тях предполага, че подземните води, проникващи през скални слоеве, са обогатени със сулфати. Ако такива води влязат в контакт с находища на нефт или природен газ, тогава сулфатните йони се редуцират от въглеводороди до сероводород. Сероводородът се издига на повърхността и, когато се окислява, освобождава чиста сяра в кухините и пукнатините на скалите.

През последните десетилетия една от разновидностите на теорията за епигенезата намира все повече потвърждение - теорията за метасоматозата (в превод от гръцки „метасоматоза“ означава заместване). Според него трансформацията на гипс CaSO4-H2O и анхидрит CaSO4 в сяра и калцит CaCO3 непрекъснато се случва в дълбините. Тази теория е създадена през 1935 г. от съветските учени Л. М. Мирополски и Б. П. Кротов. По-специално този факт говори в негова полза.

През 1961 г. в Ирак е открито находището Мишрак. Сярата тук се съдържа в карбонатни скали, които образуват арка, поддържана от дълбоко проникващи стълбове (в геологията те се наричат ​​крила). Тези крила се състоят главно от анхидрит и гипс. Същата картина се наблюдава и на местното находище Шор-Су.

Геоложката оригиналност на тези находища може да се обясни само от гледна точка на теорията за метасоматизма: първичният гипс и анхидритите се превръщат във вторични карбонатни руди, осеяни с естествена сяра. Важна е не само близостта на минералите - средното съдържание на сяра в рудата на тези находища е равно на съдържанието на химически свързана сяра в анхидрита. А изследванията на изотопния състав на сярата и въглерода в рудата на тези находища дадоха допълнителни аргументи на привържениците на теорията за метасоматизма.

Но има едно „но“: химията на процеса на превръщане на гипса в сяра и калцит все още не е ясна и следователно няма причина теорията за метасоматизма да се счита за единствената правилна. На земята все още има езера (по-специално езерото Серное близо до Серноводск), където се получава сингенетично отлагане на сяра и съдържащата сяра тиня не съдържа гипс или анхидрит.

Всичко това означава, че разнообразието от теории и хипотези за произхода на самородната сяра е резултат не само и не толкова от непълнотата на нашите знания, а от сложността на явленията, случващи се в дълбините. Всички знаем от математиката в началното училище, че различни пътища могат да доведат до един и същи резултат. Този закон важи и за геохимията.

Добив на сяра

Сярните руди се добиват по различни начини, в зависимост от условията на възникване. Но във всеки случай трябва да обърнете много внимание на предпазните мерки. Отлаганията на сяра почти винаги са придружени от натрупвания на отровни газове - серни съединения. Освен това не трябва да забравяме за възможността за спонтанно запалване.

Откритият добив на руда се извършва по следния начин. Ходещите багери премахват слоеве скали, под които лежи руда. Рудният слой се раздробява чрез експлозии, след което рудните блокове се изпращат в преработвателна фабрика, а оттам в топилна фабрика за сяра, където сярата се извлича от концентрата. Методите за извличане са различни. Някои от тях ще бъдат разгледани по-долу. Тук е уместно да опишем накратко метода за извличане на сяра от земята, който позволи на Съединените американски щати и Мексико да станат най-големите доставчици на сяра.

В края на миналия век в южната част на САЩ са открити богати находища на сярна руда. Но не беше лесно да се приближи до пластовете: сероводородът изтече в мините (а именно мината трябваше да бъде разработена по минния метод) и блокира достъпа до сярата. Освен това пясъчният плаващ пясък затруднява пробива до слоевете, съдържащи сяра. Решението беше намерено от химика Херман Фраш, който предложи сярата да се стопи под земята и да се изпомпва на повърхността чрез кладенци, подобни на петролните.Сравнително ниската (под 120 ° C) точка на топене на сярата потвърди реалността на идеята на Фраш. 1890 г. започват тестове, които водят до успех.

По принцип монтажът на Frasch е много прост: тръба в тръба. Прегрятата вода се подава в пространството между тръбите и тече през него във формацията. И разтопената сяра се издига през вътрешната тръба, нагрята от всички страни. Модерната версия на инсталацията Frasch се допълва от трета - най-тясната тръба. Чрез него в кладенеца се подава сгъстен въздух, който помага да се издигне разтопената сяра на повърхността. Едно от основните предимства на метода Frasch е, че той позволява да се получи относително чиста сяра още на първия етап от производството. Този метод е много ефективен при добив на богати руди.

Преди това се смяташе, че методът за подземно топене на сяра е приложим само в специфичните условия на „солните куполи“ на тихоокеанското крайбрежие на САЩ и Мексико. Експериментите, проведени в Полша и СССР обаче опровергаха това мнение. В популярната Полша по този метод вече се извличат големи количества сяра; през 1968 г. в СССР са пуснати първите серни кладенци.

И рудата, получена в кариери и мини, трябва да бъде преработена (често с предварително обогатяване), като се използват различни технологични методи.

Има няколко известни метода за получаване на сяра от серни руди: пара-вода, филтрация, термична, центробежна и екстракция.

Термичните методи за извличане на сяра са най-старите. Още през 18-ти век, в кралство Неапол, сярата се топи в купчини, наречени солфатари. Сярата все още се топи в Италия в примитивни пещи - "калкарони". Топлината, необходима за топене на сяра от руда, се получава чрез изгаряне на част от добитата сяра. Този процес е неефективен, загубите достигат 45%.

Италия също стана родното място на парно-водните методи за извличане на сяра от руди. През 1859 г. Джузепе Гил получава патент за своето устройство – предшественик на днешните автоклави. Методът на автоклав (разбира се, значително подобрен) все още се използва в много страни.

В процеса на автоклав обогатен концентрат на сярна руда, съдържащ до 80% сяра, се изпомпва в автоклава под формата на течна каша с реагенти. Там се подава водна пара под налягане. Пулпата се нагрява до 130° C. Сярата, съдържаща се в концентрата, се топи и се отделя от скалата. След кратко утаяване стопената сяра се отцежда. След това автоклавът освобождава „отпадъка“ – суспензия от отпадъчна скала във вода? Хвостът съдържа доста сяра и се връща в преработвателната фабрика.

В Русия автоклавният метод е използван за първи път от инженер К. Г. Патканов през 1896 г.

Съвременните автоклави са огромни устройства с височината на четириетажна сграда. Такива автоклави са инсталирани по-специално в завода за топене на сяра на минно-химическия комбинат в Роздол в Карпатския регион.

В някои индустрии, например в голям завод за сяра в Tarnobrzeg (Полша), скалните отпадъци се отделят от стопената сяра с помощта на специални филтри. Методът за разделяне с помощта на специални центрофуги беше разработен наскоро у нас. С една дума, „златната руда (по-точно златната руда) може да бъде отделена от отпадъчната скала“ по различни начини.

Различните страни задоволяват нуждите си от сяра по различен начин. Мексико и САЩ използват основно метода на Фраш. Италия, която е на трето място сред капиталистическите държави по производство на сяра, продължава да добива и обработва (по различни методи) серни руди от сицилианските находища и провинция Марко. Япония има значителни запаси от вулканична сяра. Франция и Канада, които нямат естествена сяра, са развили мащабно производство от газове. Англия и Германия нямат собствени находища на сяра. Покриват нуждите си от сярна киселина чрез преработка на сяросъдържащи суровини (предимно пирит) и внос на елементарна сяра.

Русия напълно задоволява нуждите си благодарение на собствените си източници на суровини. След откриването и разработването на богатите карпатски находища СССР и Полша значително увеличават производството на сяра. Тази индустрия продължава да се развива. В Украйна бяха построени нови големи предприятия, реконструирани са стари заводи на Волга и в Туркменистан, разширено е производството на сяра от природен газ и отпадъчни газове.

Кристалите в макромолекули

Великият френски химик Антоан Лоран Лавоазие пръв се убеждава, че сярата е самостоятелен химичен елемент, а не съединение през 18 век.

Оттогава представите за сярата като елемент не са се променили много, но са се задълбочили и разширили значително.

Вече е известно, че елемент номер 16 се състои от смес от четири стабилни изотопа с масови числа 32, 33, 34 и 36. Това е типичен неметал.

Лимоненожълтите кристали от чиста сяра са полупрозрачни. Формата на кристалите не винаги е една и съща. Най-често срещаният тип е ромбичната сяра (най-стабилната модификация) - кристалите имат формата на октаедри с изрязани ъгли. Всички други модификации се превръщат в тази модификация при стайна (или близка до стайна) температура. Известно е например, че по време на кристализация от рапмел (точка на топене на сярата 119,5 ° C) първо се получават игловидни кристали (моноклинна форма). Но тази модификация е нестабилна и при температури под 95,6 ° C става ромбична. Подобен процес се случва и с други модификации на сярата.

Нека си припомним добре познат експеримент - производството на пластмасова сяра.

Ако разтопената сяра се излее в студена вода, се образува еластична маса, подобно на гума. Може да се получи и под формата на конци. Но минават няколко дни и масата рекристализира, става твърда и крехка.

Молекулите на серните кристали винаги се състоят от осем атома (S8), а разликата в свойствата на серните модификации се обяснява с полиморфизма - нееднаквата структура на кристалите. Атомите в молекулата на сярата са подредени в затворен цикъл

С-С-С

С-С-С

По време на топенето връзките в цикъла се разкъсват и цикличните молекули се превръщат в линейни.

Необичайното поведение на сярата по време на топене получава различни интерпретации. Един от тях е този. При температури от 155 до 187 ° изглежда има значително увеличение на молекулното тегло, което се потвърждава от многократно увеличение на вискозитета. При 187° C вискозитетът на стопилката достига почти хиляда поаза и се получава почти твърдо вещество. По-нататъшното повишаване на температурата води до намаляване на вискозитета (молекулното тегло пада). При 300° C сярата се връща в течно състояние, а при 444,6° C кипи.

В серните пари, с повишаване на температурата, броят на атомите в молекулата постепенно намалява:

S8 -> S6 -> S4 -> S2. При 1700°C серните пари са едноатомни.

Накратко за серните съединения

По разпространеност елемент No16 се нарежда на -15 място. Съдържанието на сяра в земната кора е 0,05% от теглото. Това е много.

Освен това сярата е химически активна и реагира с повечето елементи.Затова в природата сярата се среща не само в свободно състояние,но и под формата на различни неорганични съединения.Особено разпространени са сулфатите (главно алкални и алкалоземни метали) и сулфиди (желязо, мед, цинк, олово). Сярата се намира и във въглища, шисти, нефт, природни газове, в животински и растителни организми.

Когато сярата взаимодейства с металите, като правило се отделя доста много топлина. При реакции с кислород сярата произвежда няколко оксида, най-важните от които са SO2 и SO3 - анхидридите на сярната киселина H2SO3 и сярната киселина H2SO4. Съединение на сяра с водород - сероводород H2S - е много отровен, зловонен газ, винаги присъстващ на места, където органичните остатъци гният. Земен

кората на места, разположени в близост до серни находища, често съдържа доста значителни количества сероводород. Във воден разтвор този газ има киселинни свойства. Неговите разтвори не могат да се съхраняват във въздуха, той се окислява, освобождавайки сяра:

2H2S + O2 = 2H2O + 2S.

Сероводородът е силен редуциращ агент. Това свойство се използва в много химически индустрии.

За какво е необходима сярата?

Сред нещата, които ни заобикалят, има малко, за производството на които не са необходими сяра и нейните съединения. Хартия и каучук, ебонит и кибрит, тъкани и лекарства, козметика и пластмаси, експлозиви и бои, торове и пестициди - това не е пълен списък на нещата и веществата, за производството на които е необходим елемент № 16. За да направите , например, кола, трябва да консумирате около 14 кг сяра. Без преувеличение може да се каже, че индустриалният потенциал на една страна се определя доста точно от потреблението на сяра.

Значителна част от световното производство на сяра се консумира от хартиената промишленост (серните съединения спомагат за отделянето на целулозата). За да произведете един тон целулоза, трябва да изразходвате повече от 100 кг сяра. Каучуковата промишленост също изразходва много елементарна сяра за вулканизирането на каучук.

В селското стопанство сярата се използва както в елементарна форма, така и в различни съединения. Влиза в състава на минерални торове и средства за борба с вредителите. Заедно с фосфор, калий и други елементи, сярата е необходима за растенията. По-голямата част от внесената в почвата сяра обаче не се усвоява от тях, а спомага за усвояването на фосфора. Сярата се въвежда в почвата заедно с фосфатната скала. Бактериите, присъстващи в почвата, я окисляват, получената сярна и сярна киселина реагират с фосфорити и в резултат на това се получават фосфорни съединения, които се усвояват добре от растенията.

Основният потребител на сяра обаче е химическата промишленост. Приблизително половината от световната сяра се използва за производството на сярна киселина. За да получите един тон H2SO4, трябва да изгорите около 300 kg сяра. А ролята на сярната киселина в химическата промишленост е сравнима с ролята на хляба в нашата диета.

Значителни количества сяра (и сярна киселина) се изразходват при производството на експлозиви и кибрит. Чистата сяра, освободена от примеси, е необходима за производството на багрила и светещи съединения.

Серните съединения се използват в нефтохимическата промишленост. По-специално, те са необходими, когато. -производство на антидетонатори, смазки за съоръжения за свръхвисоко налягане; Охлаждащите масла, които ускоряват обработката на металите, понякога съдържат до 18% сяра.

Списъкът с примери, потвърждаващи изключителната важност на елемент № 16, може да бъде продължен, но „човек не може да разбере необятността“. Затова нека споменем накратко, че сярата е необходима и за такива индустрии като минно дело, храна, текстил и да го наречем ден.

* * *

Нашият век се смята за век на „екзотичните“ материали - трансуранови елементи, титан, полупроводници и т.н. Но привидно невзрачният, отдавна познат елемент No16 продължава да бъде абсолютно необходим. Изчислено е, че 88 от 150-те най-важни химически продукта използват или самата сяра, или серни съединения при производството си.