Сірка

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з Сульфур)
Перейти до: навігація, пошук
Сірка (S)
Атомний номер 16
Зовнішній вигляд
простої речовини
світло-жовта
, в чистому
вигляді без запаху
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
32,066 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 127 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
999,0(10,35) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Ne] 3s2 3p4
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 102 пм
Радіус іона 30 (+6e) 184 (-2e) пм
Електронегативність
(за Полінгом)
2,58
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 6, 4, 2, -2
Термодинамічні властивості
Густина 2,070 г/см³
Питома теплоємність 0,732 Дж/(K моль)
Теплопровідність 0,27 Вт/(м К)
Температура плавлення 386 K
Теплота плавлення 1,23 кДж/моль
Температура кипіння 717,824 K
Теплота випаровування 10,5 кДж/моль
Молярний об'єм 15,5 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки орторомбічна
Період ґратки 10,470 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая n/a K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Сі́рка, або Су́льфур (S), хімічний елемент VI групи періодичної системи елементів, атомова вага 32,064; неметал; жовта кристалічна субстанція. Виступає в природі у самородному стані та у вигляді сульфідів важких металів (піриту та ін.). Сірку застосовують переважно у хімічній промисловості для виробництва сірчаної кислоти, синтетичного волокна, сірчистих барвників, димного пороху, у ґумовій промисловості, також у сільському господарстві, фармацевтиці тощо.


Поширення в природі[ред.ред. код]

Сірка — досить поширений елемент, на неї припадає близько 0,1% маси земної кори. Сер. вміст С. в земній корі 4,7•10-2 мас.%, при цьому основна кількість природної сірки зосереджена в осадових гірських породах (0,3% мас). У інших гірських породах середній вміст сірки такий: дуніти, перидотити, піроксеніти – 0,01%; базальти, габронорити, діабази – 0,03%; діорити, андезити – 0,02%.

В природі вона зустрічається як у вільному стані — так звана самородна сірка, але значно частіше сірка зустрічається в зв'язаному вигляді, тобто у вигляді різних сполук. Найважливіші з них — залізний колчедан, або пірит FeS2, цинкова обманка ZnS, свинцевий блиск PbS, мідний блиск Cu2S, гіпс CaSO4 · 2H2O, мірабіліт Na2SO4 · 10H2O тощо.

Сірка міститься в кам'яному вугіллі і нафті, а також в усіх рослинних і тваринних організмах, оскільки вона входить до складу білків.

Вміст сірки в нафті і природному газі оцінюється в 2•109 т, тобто більше, ніж запаси природної сірки. Сірка в нафті присутня у різній формі, від елементної сірки і сірководню до сірчистої органіки, що включає понад 120 сполук. Основні сірковмісні речовини вуглеводневої сировини – сірководень, меркаптани і інші сіркоорганічні сполуки. Сировинною базою для одержання сірки є, як правило, гази із вмістом сірководню не менше 0,1%.

Форми виділення. Звичайно сірка зустрічається суцільною масою, заповнюючи тріщини і порожнини в гірських породах, або у вигляді натічних, кулястих і гніздоподібних аґреґатів, сталактитів, сталагмітів, нальотів, вицвітів, землистих порошкуватих скупчень. Нерідко вона утворює кристали, які часто згруповуються в зростки, друзи, щітки.

Родовища самородної сірки[ред.ред. код]

Сірка самородна
Сірка самородна

Родовища самородної сірки є в Україні (Роздольське та інші у Львівській області), в Туркменії (пустеля Каракуми), Поволжі (Куйбишевська область) і в інших районах. В Україні родовища самородної сірки вперше відкрито 1887 на Керчинському півострові (Чокур-Кояцьке родовище), його експлуатацію розпочато 1928 (у 1930-их pp. річний видобуток 600–700 т), припинено 1941 через майже повне вичерпання сировини. У 1950-их pp. було відкрито Передкарпатський сірконосний басейн, найбагатший в Східній Європі, один з багатших у світі. У межах України (він залягає також на території Польші й Румунії басейн простягається до 300 км завдовжки і 40 — 50 км завширшки. Поклади сірки залягають у шарах міоцену на глибині від 20 — 30 до 300–500 м; більшість їх можна добувати відкритим способом. Існує близько 20 родовищ сірки: найбільші з них: Роздільське (на його базі з 1958 працює потужний гірничо-хімічний комбінат), Немирівське, Язівське (на його базі діє Яворівський гірничо-хімічний комбінат), Любенське, Сороківське. Гуменецьке, Жидачівське, Подорожнянське, Товмацьке. Вміст сірки у сірчаній руді коливається від 14 до 27%. На Роздольському комбінаті застосовується автоклавовий витоп сірки, на Яворівському — підземний.

Див. також

Історія[ред.ред. код]

Елементарну природу сірки встановив Лавуазьє в своїх дослідах зі спалювання.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Кристали сірки.
Кристали сірки.

Сірка — кристалічна речовина жовтого кольору. Вона дуже крихка і легко розтирається в дрібнесенький порошок. Густина 2070 кг/м3. tплав = 112,8оС, tкип = 444,6оС. Реагує майже з усіма металами. У всіх рідких і твердих станах С. діамагнітна.

Зустрічається в трьох алотропних формах: дві кристалічні (ромбічна і моноклінна, за способом сполучення атомів у кристалі) і аморфна.

  • α-S (ромбічна) кристалічна модифікація, tплав = 112,8оС, стійка до 95,6оС, лимонно-жовта;
  • β-S кристалічна модифікація, tплав = 119оС, стійка при 95,6-119оС, медово-жовта. До 160оС молекули 8-атомні, в парах – 2-атомні (парамагнітна сірка), 4-, 6-, і 8-атомні.
  • Вище 160оС утворюються спіральні ланцюги μ-S пластичної сірки.

Електричного струму і тепла майже не проводить. Пари сірки при дуже швидкому охолодженні переходять у твердий стан у вигляді дуже тонкого порошку (сіркового цвіту), минаючи рідкий стан. У воді сірка не розчиняється і не змочується водою, але в бензолі C6H6 і особливо в сірковуглеці CS2 розчиняється добре.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Сірка належить до головної підгрупи шостої групи періодичної системи Менделєєва. Порядковий номер її 16. Маючи в зовнішньому шарі шість електронів: (+ 16), 2,8,6 — атоми сірки проявляють властивості окисника і, приєднуючи від атомів Інших елементів два недостаючі їм електрони, перетворюються в негативно двовалентні іони: S0 + 2е = S2-. Але сірка — менш активний окисник, ніж кисень, оскільки її валентні електрони віддаленіші від ядра атома і слабіше з ним зв'язані, ніж валентні електрони атомів кисню. На відміну від кисню сірка може проявляти властивості і відновника: S0 — 6e = S6+ або S0 — 4e = S4+. Відновні властивості сірки виявляються при взаємодії її з сильнішим від неї окисником, тобто з речовинами, атоми яких мають більшу силу до прилучення електронів.

Сірка може безпосередньо реагувати майже з усіма металами (за винятком благородних), але переважно при нагріванні. Так, якщо суміш порошків сірки й заліза нагріти хоч в одному місці, щоб почалася реакція, то далі уся суміш сама собою розжариться (за рахунок теплоти реакції) і перетвориться в чорну крихку речовину — моносульфід заліза:

  • Fe + S = FeS

Суміш порошків сірки й цинку при підпаленні реагує дуже бурхливо, із спалахом. Внаслідок реакції утворюється сульфід цинку:

  • Zn + S = ZnS

Із ртуттю сірка реагує навіть при звичайній температурі. Так, при розтиранні ртуті з порошком сірки виникає чорна речовина — сульфід ртуті:

  • Hg + S = HgS

При високій температурі сірка реагує також з воднем з утворенням сірководню:

  • H2 + S = H2S

При взаємодії з металами і воднем сірка відіграє роль окисника, а сама відновлюється до іонів S2- Тому в усіх сульфідах сірка негативно двовалентна. Сірка порівняно легко реагує і з киснем. Так, підпалена сірка горить на повітрі з утворенням діоксиду сірки SO2 (сульфітного ангідриду) і в дуже незначній кількості триоксиду сірки SO3 (сульфатного ангідриду).

  • S + O2 = SO2
  • 2S + 3O2 = 2SO3

При цьому окисником є кисень, а сірка — відновником. У першій реакції атом сірки втрачає чотири, а в другій — шість валентних електронів, внаслідок чого сірка в сполуці SO2 позитивно чотиривалентна, а в SO3 — позитивно шестивалентна.

Одержання[ред.ред. код]

Сірку одержують з самородних руд, а також у вигляді побічного продукту при переробці поліметалічних руд, з сульфатів при їх комплексній переробці, з природних газів і горючих копалин при їх очищенні. Частка сірки отримана з сірководню зростає. Для відокремлення сірки від сторонніх домішок її виплавляють в автоклавах. Автоклави — це залізні циліндри, в які завантажують руду і нагрівають перегрітим водяним паром до 150°С під тиском 6 атм.. Розплавлена сірка стікає вниз, а пуста порода залишається. Виплавлена з руди сірка ще містить певну кількість домішок.

Цілком чисту сірку одержують перегонкою у спеціальних печах, сполучених з великими камерами. Пари сірки в холодній камері відразу переходять в твердий стан і осідають на стінках у вигляді дуже тонкого порошку ясно-жовтого кольору. Коли ж камера нагрівається до 120°С, то пари сірки перетворюються в рідину. Розплавлену сірку розливають у дерев'яні циліндричні форми, де вона і застигає. Таку сірку називають черенковою.

Застосування[ред.ред. код]

Сірка широко застосовується у різних галузях народного господарства, переважно у хімічній промисловості для виробництва сірчаної кислоти H2SO4 (майже половина сірки, що добувається в світі), сірковуглецю CS2, деяких барвників, і інших хімічних продуктів. Значні кількості сірки споживає гумова промисловість для вулканізації каучуку, тобто для перетворення каучуку в гуму.

С. використовують у хімічній промисловості при виробництві фосфорної, соляної та інших кислот, в ґумовій промисловості, виробництві барвників, димного пороху тощо. Самородну сірку використовують у сільському господарстві (інсектициди, мікродобрива, як дезинфекційний засіб у тваринництві).

Технічна С., що застосовується для виробництва сірчаної кислоти, повинна містити S не менше 95%, арсену і селену не повинно бути зовсім, а вміст органічних речовин не повинен перевищувати 1%. Виробництво штучного волокна (віскози) в хімічній промисловості є іншим споживачем С. У сільському господарстві С. застосовують як засіб боротьби з шкідниками, частково як добриво, для дезинфекції при лікуванні тварин. У паперовому виробництві С. у вигляді SО2 використовують при обробці деревної маси (бісульфатний метод). С. використовується при вулканізації ґуми, у скляній, шкіряній промисловості. Незначні кількості С. високої чистоти використовуються в хіміко-фармацевтичній промисловості. С. використовують також для виробництва ультрамарину. Текстильна, харчова, крохмальна і патокова галузі промисловості застосовують С. або її сполуки для вибілювання і прояснення, при консервації фруктів, в холодильній справі.

Сірку використовують також у сірниковому виробництві, в піротехніці, у виробництві чорного пороху тощо. У медицині сірка йде для виготовлення сіркової мазі при лікуванні шкіряних хвороб. У сільському господарстві сірковий цвіт застосовують для боротьби з шкідниками бавовнику і виноградної лози.

Вплив на людину[ред.ред. код]

Сірчаний пил подразнює органи дихання, слизові оболонки. ГДК – 2 мг/м. куб.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
  • Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
  • Ф. А. Деркач «Хімія» Л. 1968.