Створення централізованої держави коротко. Освіта централізованої держави

Сірка - хімічний елемент, що розташовується в періодичній системі Менделєєва під номером 16 і позначається символом S (від лат. sulfur). Елементарна природа сірки була встановлена в 1777 році французьким вченим і хіміком Антуаном Лавуазьє. Сірка закипає при температурі 444 градусів за Цельсієм. При плавці переходить з твердого стану в рідке, поступово змінюючи своє забарвлення, залежно від градації температури плавлення. Наприклад, досягаючи позначки 160 градусів Цельсія, цей хімічний елемент змінює своє забарвлення з жовтого кольору на бурий, а нагріваючись до позначки 190 градусів – колір змінюється на темно-коричневий. Досягаючи температурного режиму 190 градусів, сірка втрачає в'язкість структури, потроху стаючи більш рідкою. Остаточно рідкий елемент стає при нагріванні його до 300 градусів.

Крім можливості переходити з твердого стану в рідке сірка має низку інших цікавих особливостей. Так, вона має негативну теплопровідність і не проводить електричний струм. Абсолютно не розчиняється у воді, проте відмінно розчиняється у рідинах, які не мають у своїй структурі молекул води (наприклад, в аміаку). Добре взаємодіє з розчинниками та сірковуглецем, які характеризуються органічною природою. Також, до опису сульфуру можна додати її хімічну особливість. За своєю природою сірка активна і може відмінно вступати в хімічну реакцію при нагріванні з будь-яким хімічним елементом. Може взаємодіяти з такими речовинами як:

- При кімнатній температурі, вступає з нею в реакцію;
з металами - створює сульфіди і є водночас окислювачем;
кисень – нагріваючись до температурної позначки 280 градусів Цельсія, утворює об'єднання оксидів;
фтор – у тандемі із цією речовиною, сірка показує себе як відновник;
фосфор або вуглець – в умовах відсутності подачі повітря сірка показує себе як окислювач.

Історичні відомості

Хімічний елемент сірка у своєму самородному стані або у вигляді сірчистих сполук, була відома людству ще багато тисяч років тому. Її унікальні властивості згадуються не лише на священних сторінках Біблії та Тори, а й у поемах Гомера та інших джерелах. Завдяки своїм властивостям сірку використовували при всіляких ритуальних та релігійних обрядах. Сірка була одним із важливих компонентів «священних» курінь, які використовували як для вигнання духів, так і для їхнього заклику. Її використовували щоб «одурманювати тих, хто прийшов», використовуючи сірку в поєднанні з ртуттю, стародавні шамани вважали, що в палаючому стані вона здатна відштовхувати і виганяти демонів, духів та іншу нечисту силу.

Сірка стала невід'ємною часткою у створенні та використанні «грецького вогню», що застосовується у створенні запальних сумішей для військових цілей. У Китаї, близько 8 століття, сірку використовували як піротехнічний засіб, її точну формулу тримали під забороною, її поширення каралося смертною карою.

Існувала думка, що сірка (як початок горючості) і ртуть (як символ початку металічності) є основними складовими всіх металів. Така гіпотеза мала місце в арабській алхімії.

Крім того, Сірий тривалий час лікували шкірні захворювання, вважаючи такий метод найефективнішим у медицині.

Застосування сірки

Сфера застосування сірки достатня багатогранна та різноманітна. Насамперед сірка використовується в хімічній промисловості для створення сірчаної кислоти; у сільському господарстві (для створення засобів, що допомагають у боротьбі зі шкідниками та хворобами рослин, в основному винограду та бавовнику). Знайшла своє застосування сірка також у виробництві гуми, вона використовується при виготовленні сірників, входить до складу барвників та люмінесцентних складів. У медицині сірку використовують у грязьових ваннах; так звана бальнеотерапія (від латинського «замочувати у воді») – допомагає у лікуванні артриту та шкірних захворювань. Науково не доведено, але також сірку застосовують для лікування астми, хоча багато вчених вважають, що пари сірки здатні провокувати появу захворювань дихальних шляхів.

Сірка у продуктах харчування

Сірий багаті такі продукти, як:

аґрус,
виноград,
хлібобулочні вироби,
часник,
спаржа,
капуста,
пісна яловичина,
курячі яйця,
молочні продукти,
злакові культури тощо.

Нестача сірки в організмі

Нестача сірки в організмі людини (при добовій нормі споживання в 4-6 мг) проявляється у вигляді таких захворювань як:

випадання волосся або повне облисіння,
хвороби нирок,
різні алергії,
тьмяність і ламкість волосся,
болі в суглобах,
запори,
ламкість нігтів,
тахікардія.

Цікаві та пізнавальні факти про сірку

Сірка є найважливішим елементом в організмі людини, оскільки бере участь у будові клітин, хрящової тканини, нервових волокон. Також бере участь у обмінних процесах. Показує себе як відмінний стабілізатор роботи та координації нервової системи. Сульфур врівноважує рівень цукру в крові, що дуже корисно для людей, які страждають від діабету.

Сірка зменшує біль у суглобах і хрящах, допомагає виводити жовч. Також має на організм протизапальний ефект, використовується для регенерації тканин. Допомагає зміцненню м'язової тканини організму, що росте.

Сама по собі сірка не має запаху, проте при поєднанні з іншими компонентами виділяє запах яєць, що протухли.

Як ми бачимо, така непомітна і звичайна на перший погляд сірка є незамінним компонентом у повноцінному житті людини завдяки своєму широкому спектру застосування. Без сірки, наше життя втратило свої блага, здоров'я стало б не таким міцним.

Сірка (S) - неметал, що відноситься до групи халькогенів. Будова атома сірки легко визначити, звернувшись до періодичної таблиці Менделєєва.

Будова

Сірка у періодичній таблиці знаходиться під 16 номером у третьому періоді, VI групі. Відносна атомна маса елемента – 32.

Мал. 1. Положення у періодичній таблиці.

Природна сірка має кілька ізотопів:

32 S;
33 S;
34 S;
36 S.

Крім цього, штучно одержано 20 радіоактивних ізотопів.

Сірка - елемент р-родини. Атом сірки включає ядро з позитивним зарядом +16 (16 протонів, 16 нейронів) та 16 електронів, розташованих на трьох електронних оболонках. На зовнішньому енергетичному рівні знаходиться 6 електронів, що визначають валентність елемента. До завершення зовнішнього рівня не вистачає двох електронів, що визначає ступінь окислення сірки як -2.

Атом сірки може переходити у збуджений стан рахунок вакантних 3d-орбіталей (всього п'ять d-орбіталей). Тому атом може виявляти ступінь окиснення +4 та +6.

Мал. 2. Будова атома.

Негативний ступінь окислення сірка виявляє у складі солей - Al 2 S 3 , SiS 2 , Na 2 S. Четвертий ступінь окислення проявляється у реакціях з галогенами (SCl 4 , SBr 4 , SF 4) та при взаємодії з киснем (SO 2). Найвища ступінь окислення (+6) проявляється з найбільш електронегативними елементами - H 2 SO 4, SF 6, SO3.

Електронна будова атома сірки - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 або +16 S) 2) 8) 6 .

Фізичні властивості

Сірка - кристалічна сполука, яка при нагріванні набуває пластичної форми. Колір неметалу варіює від яскраво-жовтого до коричневого. Модифікації сірки залежить від кількості атомів сірки в молекулі.

Мал. 3. Сірка.

Сірка - слабкий провідник тепла та електричного струму. Не взаємодіє з водою, але добре розчиняється в органічних розчинниках – фенолі, бензолі, аміаку, сірковуглецю.

У природі сірка зустрічається у вигляді самородків та у складі руд, мінералів, гірських порід. Сірка знаходиться у сульфідах, сульфатах, кам'яному вугіллі, нафті, газі. Сірку накопичують бактерії, що переробляють сірководень.

Хімічні властивості

Сірка - активний елемент, що реагує при нагріванні практично з усіма елементами, крім інертних газів і N 2 I 2 Au, Pt. Сірка не взаємодіє із соляною кислотою. Основні реакції сірки з елементами описані у таблиці.

*Взаємодія*	*Продукти реакції*	*приклад*
З металами	Сульфіди
З киснем при 280°С	Оксид сірки	S + O 2 → SO 2; 2S + 3O 2 → 2SO 3
З воднем під час нагрівання	Сірководень	H 2 + S → H 2 S
З фосфором при нагріванні без повітря	Сульфід фосфору	2P + 3S → P 2 S 3
	Фторид сірки	S + 3F 2 → SF 6
З вуглецем	Сірковуглець
З кислотами		S + 2HNO 3 → 2NO + H 2 SO 4
З лугом	Сульфіди та сульфіти	3S + 6KOH → K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

Сірка входить до складу білків. Велика кількість сірки накопичується у волоссі.

Що ми дізналися?

Сірка – кристалічний неметал жовтого кольору. Схема будови атома - +16 S) 2) 8) 6 . Виявляє три ступені окислення: -2, +4, +6. Відомо 24 ізотопи сірки. Це активний елемент, який вступає в реакцію з металами та неметалами. Утворює солі - сульфіти та сульфіди, а також сірчану кислоту. Сірка нерозчинна у воді та соляній кислоті. Входить до складу живих організмів. У природі знаходиться у вільному та пов'язаному вигляді.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.6. Усього отримано оцінок: 72.

Халькогени – група елементів, до якої належить сірка. Її хімічний знак – S – перша буква латинської назви Sulfur. Склад простої речовини записують за допомогою цього символу без індексу. Розглянемо основні моменти щодо будови, властивостей, отримання та застосування даного елемента. Характеристика сірки буде представлена максимально детально.

Загальні ознаки та відмінності халькогенів

Сірка відноситься до підгрупи кисню. Це 16-та група у сучасній довгооперіодній формі зображення періодичної системи (ПС). Застарілий варіант номера та індексу - VIA. Назви хімічних елементів групи, хімічні знаки:

кисень (О);
сірка (S);
селен (Se);
телур (Te);
полоній (Po).

Зовнішня електронна оболонка перерахованих вище елементів влаштована однаково. Усього вона містить 6 які можуть брати участь в утворенні хімічного зв'язку з іншими атомами. Водневі сполуки відповідають складу H 2 R, наприклад, H 2 S - сірководень. Назви хімічних елементів, що утворюють з киснем сполуки двох типів: сірка, селен та телур. Загальні формули оксидів цих елементів - RO2, RO3.

Халькогенам відповідають прості речовини, які значно відрізняються за фізичними властивостями. Найбільш поширені в земній корі з усіх халькогенів - кисень та сірка. Перший елемент утворює два гази, другий - тверді речовини. Полоній – радіоактивний елемент – рідко зустрічається у земній корі. У групі від кисню до полонію неметалеві властивості зменшуються і збільшуються металеві. Наприклад, сірка — типовий неметал, а телур має металевий блиск і електропровідність.

Елемент №16 періодичної системи Д.І. Менделєєва

Відносна атомна маса сірки – 32,064. З природних ізотопів найбільш поширений 32 S (понад 95% за масою). Зустрічаються в менших кількостях нукліди з атомною масою 33, 34 і 36.

порядковий номер - 16;
заряд ядра атома дорівнює +16;
радіус атома - 0,104 нм;
енергія іонізації -10,36 еВ;
відносна електронегативність - 2,6;
ступінь окислення у сполуках - +6, +4, +2, -2;
валентності - II (-), II (+), IV (+), VI (+).

Сірка знаходиться у третьому періоді; електрони в атомі розташовуються на трьох енергетичних рівнях: на першому – 2, на другому – 8, на третьому – 6. Валентними є всі зовнішні електрони. При взаємодії з електронегативними елементами сірка віддає 4 або 6 електронів, набуваючи типових ступенів окислення +6, +4. У реакціях з воднем і металами атом притягує недостатні 2 електрони до заповнення октету і досягнення стійкого стану. у разі знижується до -2.

Фізичні властивості ромбічної та моноклінної алотропних форм

За звичайних умов атоми сірки з'єднуються між собою під кутом у стійкі ланцюги. Вони можуть бути замкнуті у кільця, що дозволяє говорити про існування циклічних молекул сірки. Склад їх відображають формули S6 і S8.

Характеристика сірки має бути доповнена описом відмінностей між алотропними модифікаціями, що мають різні фізичні властивості.

Ромбічна, або -сірка - найбільш стабільна кристалічна форма. Це яскраво-жовті кристали, що складаються з молекул S8. Щільність ромбічної сірки становить 2,07 г/см3. Світло-жовті кристали моноклинної форми утворені β-сірою із щільністю 1,96 г/см3. Температура кипіння сягає 444,5°С.

Отримання аморфної сірки

Якого кольору сірка у пластичному стані? Це темно-коричнева маса, яка зовсім не схожа на жовтий порошок або кристали. Для її одержання потрібно розплавити ромбічну або моноклінну сірку. При температурі вище 110°С утворюється рідина, при подальшому нагріванні вона темніє, при 200°С стає густою та в'язкою. Якщо швидко вилити розплавлену сірку в холодну воду, вона застигне з утворенням зигзагоподібних ланцюгів, склад яких відбиває формула S n .

Розчинність сірки

Деякі модифікації в сірковуглецю, бензолі, толуолі та рідкому аміаку. Якщо повільно охолодити органічні розчини, утворюються голчасті кристали моноклинної сірки. При випаровуванні рідин виділяються прозорі лимонно-жовті кристали ромбічної сірки. Вони тендітні, їх легко можна змолоти в порошок. Сірка не розчиняється у воді. Кристали опускаються на дно судини, а порошок може плавати на поверхні (не змочується).

Хімічні властивості

У реакціях проявляються типові неметалеві властивості елемента №16:

сірка окислює метали та водень, відновлюється до іона S 2-;
при згорянні на повітрі та кисні утворюються ді- та триоксид сірки, які є ангідридами кислот;
у реакції з іншим електронегативним елементом — фтором — сірка теж втрачає свої електрони (окислюється).

Вільна сірка у природі

За поширеністю в земній корі сірка знаходиться на 15-му місці серед хімічних елементів. Середній вміст атомів S становить 0,05% від маси земної кори.

Якого кольору сірка у природі (самородна)? Це світло-жовтий порошок з характерним запахом або жовті кристали, що мають скляний блиск. Поклади як розсипи, кристалічні пласти сірки зустрічаються у районах древнього і сучасного вулканізму: Італії, Польщі, Середню Азію, Японії, Мексиці, США. Нерідко при видобутку знаходять гарні друзі та гігантські одиночні кристали.

Сірководень та оксиди в природі

У районах вулканізму на поверхню виходять газоподібні сполуки сірки. Чорне море на глибині понад 200 м є неживим через виділення сірководню H 2 S. Формула оксиду сірки двовалентної - SO 2 тривалентної - SO 3 . Перелічені газоподібні сполуки є у складі деяких родовищ нафти, газу, природних вод. Сірка входить до складу кам'яного вугілля. Вона потрібна для побудови багатьох органічних сполук. При гниття білків курячого яйця виділяється сірководень, тому часто кажуть, що цей газ має запах тухлих яєць. Сірка відноситься до біогенних елементів, вона необхідна для росту та розвитку людини, тварин та рослин.

Значення природних сульфідів та сульфатів

Характеристика сірки буде неповною, якщо не сказати, що елемент зустрічається не тільки у вигляді простої речовини та оксидів. Найбільш поширені природні сполуки - це солі сірководневої та сірчаної кислот. Сульфіди міді, заліза, цинку, ртуті, свинцю зустрічаються у складі мінералів сфалериту, кіноварі та галеніту. З сульфатів можна назвати натрієву, кальцієву, барієву та магнієву солі, які утворюють у природі мінерали та гірські породи (мірабіліт, гіпс, селеніт, барит, кізерит, епсоміт). Всі ці сполуки знаходять застосування у різних галузях господарства, використовуються як сировина для промислової переробки, добрива, будматеріали. Велике медичне значення деяких кристалогідратів.

Отримання

Речовина жовтого кольору у вільному стані зустрічається у природі на різній глибині. При необхідності сірку виплавляють з гірських порід, не піднімаючи їх на поверхню, а нагнітаючи на глибину перегрітий і ще один метод пов'язаний з сублімацією з роздроблених гірських порід у спеціальних печах. Інші способи передбачають розчинення сірковуглецем або флотацію.

Потреби промисловості в сірці великі, для отримання елементарного речовини використовуються його сполуки. У сірковододі та сульфідах сірка знаходиться у відновленій формі. Ступінь окиснення елемента дорівнює -2. Проводять окислення сірки, підвищуючи це значення до 0. Наприклад, методом Леблана сульфат натрію відновлюють вугіллям до сульфіду. Потім з нього одержують сульфід кальцію, обробляють його вуглекислим газом та парами води. Сірководень, що утворюється, окислюють киснем повітря в присутності каталізатора: 2H 2 S + O 2 = 2H 2 O +2S. Визначення сірки, отриманої у різний спосіб, часом дає низькі показники чистоти. Рафінування чи очищення проводять дистиляцією, ректифікацією, обробкою сумішами кислот.

Застосування сірки у сучасній промисловості

Сірка гранульована йде на різні виробничі потреби:

Одержання сірчаної кислоти у хімічній промисловості.
Виробництво сульфітів та сульфатів.
Випуск препаратів для підживлення рослин, боротьби з хворобами та шкідниками сільськогосподарських культур.
Сірковмісні руди на гірничо-хімічних комбінатах переробляють для одержання кольорових металів. Супутнім виробництвом є сірчанокислотне.
Введення до складу деяких сортів сталей надання особливих властивостей.
Завдяки одержують гуму.
Виробництво сірників, піротехніки, вибухових речовин.
Використання для виготовлення фарб, пігментів, штучних волокон.
Відбілювання тканин.

Токсичність сірки та її сполук

Пилоподібні частинки, що мають неприємний запах, подразнюють слизові оболонки носової порожнини та дихальних шляхів, очі, шкіру. Але токсичність елементарної сірки вважається не дуже високою. Вдихання сірководню та діоксиду може спричинити тяжке отруєння.

Якщо при випалі сірковмісних руд на металургійних комбінатах гази, що відходять, не вловлюють, то вони надходять в атмосферу. З'єднуючись з краплями та парами води, оксиди сірки та азоту дають початок так званим кислотним дощам.

Сірка та її сполуки у сільському господарстві

Рослини поглинають сульфат-іони разом із ґрунтовим розчином. Зниження вмісту сірки веде до уповільнення метаболізму амінокислот та білків у зелених клітинах. Тому сульфати застосовують для підживлення сільськогосподарських культур.

Для дезінфекції пташників, підвалів, овочесховищ просту речовину спалюють або обробляють приміщення сучасними препаратами, що містять сірки. Оксид сірки має антимікробні властивості, що здавна знаходить застосування у виробництві вин, при зберіганні овочів та фруктів. Препарати сірки використовують як пестициди для боротьби з хворобами та шкідниками сільськогосподарських культур (борошняною росою та павутинним кліщем).

Застосування у медицині

Велике значення вивченню лікувальних властивостей жовтого порошку надавали великі лікарі давнини Авіценна та Парацельс. Пізніше було встановлено, що людина, яка не отримує достатньо сірки з їжею, слабшає, відчуває проблеми зі здоров'ям (до них відносяться свербіж і лущення шкіри, ослаблення волосся і нігтів). Справа в тому, що без сірки порушується синтез амінокислот, кератину, біохімічних процесів в організмі.

Медична сірка включена до складу мазей на лікування захворювань шкіри: акне, екземи, псоріазу, алергії, себореї. Ванни з сіркою можуть полегшити біль при ревматизмі та подагрі. Для кращого засвоєння організмом створені водорозчинні сірковмісні препарати. Це не жовтий порошок, а дрібнокристалічна речовина білого кольору. При зовнішньому використанні цього з'єднання його вводять до складу косметичного засобу для догляду за шкірою.

Гіпс давно застосовується для іммобілізації травмованих частин тіла людини. призначають як проносні ліки. Магнезія знижує артеріальний тиск, що використовується при лікуванні гіпертонії.

Сірка в історії

Ще в давнину неметалічна речовина жовтого кольору привертала увагу людини. Але тільки в 1789 великий хімік Лавуазьє встановив, що порошок і кристали, знайдені в природі, складаються з атомів сірки. Вважалося, що неприємний запах, що виникає під час її спалювання, відлякує всяку нечисть. Формула оксиду сірки, що утворюється при горінні, — SO 2 (діоксид). Це токсичний газ, його вдихання є небезпечним для здоров'я. Декілька випадків масового вимирання людей цілими селами на узбережжях, у низинах вчені пояснюють виділенням із землі або води сірководню або діоксиду сірки.

Винахід чорного пороху посилив інтерес до жовтих кристалів з боку військових. Багато битв було виграно завдяки вмінню майстрів з'єднувати сірку з іншими речовинами в процесі виготовлення. Найважливіша сполука — сірчану кислоту — теж навчилася застосовувати дуже давно. У середні віки цю речовину називали купоросною олією, а солі - купоросами. Мідний купорос CuSO 4 та залізний купорос FeSO 4 досі не втратили свого значення у промисловості та сільському господарстві.


S	16	Сірка
		t o кіп. (o С)	444,674	Степ.окис.	-2 +4 +6
	32,066	t o плав.(o З)	119,3	густина	2070(a) 1960(b)
3s 2 3p 4		ОЕО	2,60	у зем. корі	0,052 %

Сірка — одна з небагатьох речовин, якими вже кілька тисяч років тому оперували перші «хіміки». Вона стала служити людству задовго до того, як зайняла у таблиці Менделєєва клітину під № 16.

Про одне з найдавніших (хоча і гіпотетичних!) застосування сірки розповідають багато старовинних книг. Як джерело тепла при термообробці грішників сірку малюють і Новий і Старий заповіти. І якщо книги такого роду не дають достатньої підстави для археологічних розкопок у пошуках залишків райських кущів або геєни вогняної, то їхнє свідчення про те, що давні були знайомі з сірою та деякими її властивостями, можна прийняти на віру.

Одна з причин цієї популярності — поширеність самородної сірки в країнах найдавніших цивілізацій. Родовища цієї жовтої паливної речовини розроблялися греками та римлянами, особливо в Сицилії, яка аж до кінця минулого століття славилася переважно сіркою.

З давніх-давен сірку використовували для релігійно-містичних цілей, її запалювали при різних церемоніях і ритуалах. Але так само давно елемент № 16 придбав і цілком мирські призначення: сірого чорнило зброю, її вживали при виготовленні-косметичних і лікарських мазей, її палили для відбілювання тканин і для боротьби з комахами. Видобуток сірки значно збільшився після того, як був винайдений чорний порох. Адже сірка (разом із вугіллям та селітрою)—неодмінний його компонент.

І зараз порохове виробництво споживає частину сірки, що добувається, правда дуже незначну. Нині сірка — одне із найважливіших видів сировини багатьом хімічних виробництв. І це причина безперервного зростання світового виробництва сірки.

Походження сірки

Великі скупчення самородної сірки зустрічаються не так часто. Найчастіше вона є у деяких рудах. Руда самородної сірки це порода з вкрапленнями чистої сірки.

Коли утворилися ці вкраплення — одночасно з супутніми породами чи пізніше? Від відповіді це питання залежить напрям пошукових і розвідувальних робіт. Але, незважаючи на тисячоліття спілкування із сіркою, людство досі не має однозначної відповіді. Існує кілька теорій, автори яких дотримуються протилежних поглядів.

Теорія сингенезу (тобто одночасного утворення сірки і порід, що вміщають) припускає, що утворення самородної сірки відбувалося в мілководних басейнах. Особливі бактерії відновлювали сульфати, розчинені у воді, до сірководню, який піднімався вгору, потрапляв до окислювальної зони і тут хімічним шляхом або за участю інших бактерій окислювався до елементарної сірки. Сірка осідала на дно, і мул, що згодом містив сірку, утворив руду.

Теорія епігенезу (вкраплення сірки утворилися пізніше, ніж основні породи) має кілька варіантів. Найпоширеніший їх передбачає, що підземні води, проникаючи крізь товщі порід, збагачуються сульфатами. Якщо такі води стикаються з родовищами нафти чи газу, то іони сульфатів відновлюються вуглеводнями до сірководню. Сірководень піднімається до поверхні і, окислюючись, виділяє чисту сірку в порожнинах і тріщинах порід.

В останні десятиліття знаходить все нові підтвердження один з різновидів теорії епігенезу - теорія метасоматозу (у перекладі з грецької "метасоматоз" означає заміщення). Відповідно до неї в надрах постійно відбувається перетворення гіпсу CaSO4-H2O та ангідриту CaSО4 на сірку та кальцит СаСО3. Ця теорія створена 1935 року радянськими вченими Л. М. Миропольським та Б. П. Кротовим. На її користь свідчить, зокрема, такий факт.

1961 року в Іраку було відкрито родовище Мішрак. Сірка тут укладена в карбонатних породах, які утворюють склепіння, що підтримується опорами, що йдуть углиб (у геології їх називають крилами). Крила ці складаються в основному з ангідриту та гіпсу. Така сама картина спостерігалася на вітчизняному родовищі Шор-Су.

Геологічну своєрідність цих родовищ можна пояснити лише з позицій теорії метасоматозу: первинні гіпси та ангідрити перетворилися на вторинні карбонатні руди із вкрапленнями самородної сірки. Важливим є не тільки сусідство мінералів — середній вміст сірки в руді цих родовищ дорівнює вмісту хімічно зв'язаної сірки в ангідриті. А дослідження ізотопного складу сірки та вуглецю у руді цих родовищ дали прихильникам теорії метасоматозу додаткові аргументи.

Але є одне «але»: хімізм процесу перетворення гіпсу на сірку і кальцит поки не зрозумілий, і тому немає підстав вважати теорію метасоматозу єдино правильною. На землі і зараз існують озера (зокрема, Сірчане озеро поблизу Серноводська), де відбувається сингенетичне відкладення сірки та сіроносний мул не містить пі гіпсу, ані ангідриту.

Все це означає, що різноманітність теорій і гіпотез про походження самородної сірки — результат не тільки не стільки неповноти наших знань, скільки складності явищ, що відбуваються в надрах. Ще з елементарної шкільної математики ми знаємо, що до одного результату можуть призвести різні шляхи. Цей закон поширюється і геохімію.

Видобуток сірки

Сірчані руди видобувають різними способами-залежно від умов залягання. Але в будь-якому випадку доводиться приділяти багато уваги техніці безпеки. Покладам сірки майже завжди супроводжують скупчення отруйних газів - сполук сірки. До того ж не можна забувати про можливість її самозаймання.

Видобуток руди у відкритий спосіб відбувається так. Крокуючі екскаватори знімають пласти порід, під якими залягає руда. Вибухами рудний пласт дроблять, після чого брили руди відправляють на збагачувальну фабрику, а звідти-на сіркоплавильний завод, де з концентрату витягують сірку. Методи вилучення-різні. Про деяких із них буде розказано нижче. А тут доречно коротко описати свердловинний метод видобутку сірки з-під землі, що дозволило Сполученим Штатам Америки та Мексиці стати найбільшими постачальниками сірки.

Наприкінці минулого століття на півдні Сполучених Штатів було відкрито найбагатші родовища сірчаної руди. Але підступитися до пластів було непросто: у шахти (а саме шахтним способом передбачалося розробляти родовище) просочувався сірководень і перегороджував доступ до сірки. Крім того, пробитися до сіроносних пластів заважали піщані плавуни. Вихід знайшов хімік Герман Фраш, який запропонував плавити сірку під землею і через свердловини, подібні до нафтових, викачувати її на поверхню. Порівняно невисока (менше 120° С) температура плавлення сірки підтверджувала реальність ідеї Фраша.

У принципі установка Фраш дуже нескладна: труба в трубі. У простір між трубами подається перегріта вода і йде в пласт. А по внутрішній трубі, що обігрівається з усіх боків, піднімається розплавлена сірка. Сучасний варіант установки Фраш доповнений третьою - найвужчою трубою. Через неї в свердловину подається стиснене повітря, що допомагає підняти розплавлену сірку на поверхню. Однією з основних переваг методу Фраша є те, що він дозволяє вже на першій стадії видобутку отримати порівняно чисту сірку. При створенні багатих руд цей метод дуже ефективний.

Раніше вважалося, що метод підземної виплавки сірки застосовується лише в специфічних умовах «соляних куполів» тихоокеанського узбережжя США та Мексики. Проте досліди, проведені у Польщі та СРСР, спростували цю думку. У народній Польщі цим методом вже видобувають велику кількість сірки; в 1968 році пущені перші сірчані свердловини і в СРСР.

А руду, отриману в кар'єрах та шахтах, доводиться переробляти (часто з попереднім збагаченням), використовуючи при цьому різні технологічні прийоми.

Відомо кілька методів отримання сірки із сірчаних руд: пароводяні, фільтраційні, термічні, центрифугальні та екстракційні.

Термічні методи вилучення сірки — найстаріша. Ще у XVIII столітті в Неаполітанському королівстві виплавляли сірку в купах - "сольфатарах". Досі в Італії виплавляють сірку у примітивних печах – «калькаронах». Тепло, необхідне виплавлення сірки з руди, одержують, спалюючи частину видобутої сірки. Процес цей малоефективний, втрати сягають 45%.

Італія стала батьківщиною та пароводяних методів вилучення сірки з руд. 1859 року Джузеппе Джілль отримав патент на свій апарат — попередник нинішніх автоклавів. Автоклавний метод (значно удосконалений, звичайно) використовується і зараз у багатьох країнах.

В автоклавному процесі збагачений концентрат сірчаної руди, що містить до 80% сірки, у вигляді рідкої пульпи з реагентами насосами подається в автоклав. Туди ж під тиском подається водяна пара. Пульпа нагрівається до 130 ° С. Сірка, що міститься в концентраті, плавиться і відокремлюється від породи. Після недовгого відстою виплавлена сірка зливається. Потім з автоклава випускаються «хвости» - завись порожньої породи у воді? Хвости містять досить багато сірки і знову надходять на збагачувальну фабрику.

У Росії автоклавний спосіб був вперше застосований інженером К. Г. Паткановим у 1896 році.

Сучасні автоклави – це величезні апарати заввишки з чотириповерховий будинок. Такі автоклави встановлені, зокрема, на сіркоплавильному заводі Роздільського гірничохімічного комбінату на Прикарпатті.

На деяких виробництвах, наприклад, на великому сірчаному комбінаті в Тарнобжегу (Польща), порожню породу відокремлюють від розплавленої сірки на спеціальних фільтрах. Метод поділу на спеціальних центрифугах розроблений нещодавно нашій країні. Словом, «руду золоту (точніше — золотисту) відокремлювати від порожньої породи» можна по-різному.

По-різному і задовольняють свої потреби у сірці різні країни. Мексика та США використовують переважно метод Фраша. Італія, що посідає з видобутку сірки третє місце серед капіталістичних держав, продовжує видобувати і переробляти (різними методами) сірчані руди сицилійських родовищ та провінції Марко. Японія має значні запаси сірки вулканічного походження. Франція та Канада, які не мають самородної сірки, розвинули велике виробництво, її з газів. Немає власних сірчаних родовищ і в Англії та Німеччині. Свої потреби в сірчаній кислоті вони покривають за рахунок переробки сировини, що містить сировину (переважно піриту), а елементарну сірку імпортують.

Росія повністю задовольняють свої потреби завдяки джерелам сировини. Після відкриття та освоєння багатих Прикарпатських родовищ СРСР та Польща значно збільшили виробництво сірки. Ця галузь промисловості продовжує розвиватись. Було побудовано нові великі підприємства в Україні, реконструйовано старі комбінати на Волзі та в Туркменії, розширено виробництво сірки з природного газу та газів, що відходять.

Кристали в макромолекули

У тому, що сірка-самостійний хімічний елемент, а не сполука, першим переконався великий французький хімік Антуан Лоран Лавуазьє у XVIII столітті.

З тих пір уявлення про сірку як елемент змінилися не дуже сильно, але значно поглибилися і доповнились.

Зараз відомо, що елемент № 16 складається із суміші чотирьох стійких ізотопів з масовими числами 32, 33, 34 та 36. Це типовий неметал.

Лимонно-жовті кристали чистої сірки напівпрозорі. Форма кристалів який завжди однакова. Найчастіше зустрічається ромбічна сірка (найстійкіша модифікація) — кристали мають вигляд октаедрів зі зрізаними кутами. У цю модифікацію за кімнатної (або близької до кімнатної) температури перетворюються всі інші модифікації. Відомо, наприклад, що з кристалізації з раплаву (температура плавлення сірки 119,5° З) спочатку виходять голчасті кристали (моноклинна форма). Але ця модифікація нестійка, і за температури нижче 95,6° З вона перетворюється на ромбічну. Подібний процес відбувається і з іншими модифікаціями сірки.

Нагадаємо відомий досвід – отримання пластичної сірки.

Якщо розплавлену сірку вилити холодну воду, утворюється еластична, багато в чому схожа на гуму маса. Її можна отримати і у вигляді ниток. Але минає кілька днів, і маса перекристалізується, стає жорсткою та ламкою.

Молекули кристалів сірки завжди складаються з восьми атомів (S8), а відмінність у властивостях модифікацій сірки пояснюється поліморфізмом - неоднаковою будовою кристалів. Атоми в молекулі сірки збудовані в замкнутий цикл

S-S-S

При плавленні зв'язку в циклі рвуться, і циклічні молекули перетворюються на лінійні.

Незвичайному поведінці сер при плавленні даються різні тлумачення. Одне з них таке. При температурі від 155 до 187°, мабуть, відбувається значне зростання молекулярної ваги, що підтверджується багаторазовим збільшенням в'язкості. При 187° З в'язкість розплаву досягає майже тисячі пуаз, виходить майже тверда речовина. Подальше зростання температури призводить до зменшення в'язкості (молекулярна вага падає). При 300 ° С сірка знову переходить у текучий стан, а при 444,6 ° С закипає.

У парів сірки з підвищенням температури кількість атомів у молекулі поступово зменшується:

S8 -> S6 -> S4 -> S2. При 1700 ° С пари сірки одноатомні.

Коротко про сполуки сірки

За поширеністю елемент № 16 займає -15-е місце. Вміст сірки у земній корі становить 0,05% за вагою. Це не мало.

До того ж сірка хімічно активна і вступає в реакції з більшістю елементів. Тому в природі сірка зустрічається не тільки у вільному стані, але і у вигляді різноманітних неорганічних сполук. заліза, міді, цинку, свинцю).

При взаємодії сірки з металами зазвичай виділяється досить багато тепла. У реакціях з киснем сірка дає кілька оксидів, з них найважливіші SО2 та SО3 — ангідриди сірчистої Н2SО3 та сірчаної Н2SО4 кислот. Сполука сірки з воднем - сірководень Н2S - дуже отруйний, смердючий газ, який завжди є в місцях гниття органічних залишків. Земна

кора в місцях, розташованих поблизу родовищ сірки, часто містить досить значну кількість сірководню. У водному розчині цей газ має кислотні властивості. Зберігати його розчини на повітрі не можна, він окислюється з виділенням сірки:

2H2S + О2 = 2Н2О + 2S.

Сірководень – сильний відновник. Цією його властивістю користуються у багатьох хімічних виробництвах.

Для чого потрібна сірка

Серед речей, що оточують нас, мало таких, для виготовлення яких не потрібні були б сірка та її сполуки. Папір та гума, ебоніт та сірники, тканини та ліки, косметика та пластмаси, вибухівка та фарба, добрива та отрутохімікати – ось далеко не повний перелік речей та речовин, для виробництва яких потрібен елемент № 16. Для того щоб виготовити, наприклад, автомобіль, потрібно витратити близько 14 кг сірки. Можна без перебільшення сказати, що промисловий потенціал країни досить точно визначається споживанням сірки.

Значну частину світового видобутку сірки поглинає паперова промисловість (з'єднання сірки допомагають виділити целюлозу). Для того, щоб зробити одну тонну целюлози, потрібно витратити більше 100 кг сірки. Багато елементарної сірки споживає і гумова промисловість для вулканізації каучуків.

У сільське господарство сірка застосовується як і елементарному вигляді, і у різних сполуках. Вона входить до складу мінеральних добрив та препаратів для боротьби зі шкідниками. Поряд із фосфором, калієм та іншими елементами сірка необхідна рослинам. Втім, велика частина сірки, що вноситься в грунт, не засвоюється ними, але допомагає засвоювати фосфор. Сірку вводять у ґрунт разом із фосфоритним борошном. Наявні в грунті бактерії окислюють її, сірчана і сірчиста кислоти, що утворюються, реагують з фосфоритами, і в результаті виходять фосфорні сполуки, добре засвоювані рослинами.

Проте основний споживач сірки – хімічна промисловість. Приблизно половина сірки, що видобувається у світі, йде на виробництво сірчаної кислоти. Щоб отримати одну тонну H2SO4, потрібно спалити близько 300 кг сірки. А роль сірчаної кислоти: у хімічній промисловості можна порівняти з роллю хліба в нашому харчуванні.

Значна кількість сірки (і сірчаної кислоти) витрачається під час виробництва вибухових речовин та сірників. Чиста» звільнена від домішок сірка потрібна для виробництва барвників і складів, що світяться.

Сполуки сірки знаходять застосування у нафтохімічній промисловості. Зокрема, вони необхідні при. -виробництві антидетонаторів, мастильних речовин для апаратури надвисоких тисків; в охолоджуючих оліях, що прискорюють обробку металу, міститься іноді до 18% сірки.

Перелік прикладів, що підтверджують першорядну важливість елемента № 16, можна було б продовжити, але «не можна осягнути неосяжне». Тому мимохіть згадаємо, що сірка необхідна і таким галузям промисловості, як гірничодобувна, харчова, текстильна, і поставимо крапку.

* * *

Наше століття вважається століттям «екзотичних» матеріалів — трансуранових елементів, титану, напівпровідників тощо. Але зовні невибагливий давно відомий елемент № 16 продовжує залишатися абсолютно необхідним. Підраховано, що у виробництві 88 із 150 найважливіших хімічних продуктів використовують або саму сірку, або її сполуки.