關(guān)于硫的
硫(Sulfur)是一種非金屬元素,化學(xué)符號(hào)S,原子序數(shù)16,硫是氧族元素(ⅥA族)之一,在元素周期表中位于第三周期。
通常單質(zhì)硫是黃色的晶體,又稱作硫磺。硫單質(zhì)的同素異形體有很多種,有斜方硫、單斜硫和彈性硫等。硫元素在自然界中通常以硫化物、硫酸鹽或單質(zhì)的形式存在。?[1]??硫單質(zhì)難溶于水,微溶于乙醇,易溶于二硫化碳。
硫是人體內(nèi)蛋白質(zhì)的重要組成元素,對(duì)人的生命活動(dòng)具有重要意義。硫主要用于肥料、火藥、潤(rùn)滑劑、殺蟲劑和抗真菌劑生產(chǎn)。
硫及含硫礦石燃燒生成的二氧化硫在空氣中與水結(jié)合形成亞硫酸,亞硫酸與空氣中的氧氣發(fā)生化合反應(yīng)生成硫酸,從而造成硫酸型酸雨。
對(duì)人體而言,單質(zhì)硫通常是無毒無害的,而其他含硫化合物可能有一定毒性,如硫化物毒性一般比較大。
亞洲最大的硫磺生產(chǎn)基地,世界上最大的3座天然氣脫硫廠在達(dá)州。
硫在自然界中分布較廣,在地殼中含量為0.048%(按質(zhì)量計(jì))。在自然界中硫的存在形式有游離態(tài)和化合態(tài)。單質(zhì)硫主要存在于火山周圍的地域中。以化合態(tài)存在的硫多為礦物,可分為硫化物礦和硫酸鹽礦。硫化物礦有黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、方鉛礦(PbS)、閃鋅礦(ZnS)等。硫酸鹽礦有石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)、重晶石(BaSO4)、天青石(SrSO4)、礬石[(AlO)2SO4·9H2O]、明礬石[K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O]等。在煤炭中通常也含有少量的硫。
物理性質(zhì)
核素和原子(離子)結(jié)構(gòu)
硫有25種同位素,其中四種是穩(wěn)定的:32S(95.02%)、33S(0.75%)、34S(4.21%)和36S(0.02%),除35S外,其他放射性同位素的半衰期都很短。硫-35由宇宙射線射擊空氣中的氬-40而導(dǎo)致,其半衰期為87.48天。
在森林生態(tài)系統(tǒng)中,硫酸鹽主要來自空氣,少量來自礦物的風(fēng)化。其中硫的同位素的不同含量可用來確定它們的來歷。
原子半徑:102 pm;?[3]?
離子半徑:184 pm(S2-),29 pm(S4+);?[3]?
基態(tài)原子電子排布式為:1s22s22p63s23p4。
分子種類
不同分子種類的硫單質(zhì)包括S2(二聚硫),S3(三聚硫),S4(四聚硫),S5(五聚硫),S6(環(huán)六硫),S7(環(huán)七硫),S8(環(huán)八硫),S9(環(huán)九硫),S10(環(huán)十硫),S11(環(huán)十一硫),S12(環(huán)十二硫),S18(環(huán)十八硫),S20(環(huán)二十硫)和硫鏈等。
色、態(tài)
純硫是淺黃色固體,質(zhì)地柔軟、輕,粉末有臭味。
溶解性
硫不溶于水但溶于二硫化碳。

甲苯中析出的硫晶體(6張)
導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性都差。性松脆,不溶于水。無定形硫主要有彈性硫,是由熔態(tài)硫迅速傾倒在冰水中所得。不穩(wěn)定,可轉(zhuǎn)變?yōu)榫盍?。晶狀硫能溶于有機(jī)溶劑如二硫化碳(而彈性硫只能部分溶解)、四氯化碳、甲苯和苯。除0價(jià)外常見化合價(jià)有3種,為-2(硫化氫)、+4(亞硫酸鈉)和+6(硫酸)價(jià);而+2價(jià)(甲醛次硫酸氫鈉)則并不常見。第一電離能10.360eV。結(jié)晶形硫不溶于水,稍溶于乙醇和乙醚,溶于二硫化碳、四氯化碳、甲苯和苯??赊D(zhuǎn)變?yōu)榫盍颍ㄕ涣颍涣蚴鞘覝叵挛ㄒ环€(wěn)定的硫的存在形式。原子半徑:88pm。
晶體
以S8環(huán)在空間的不同排列順序,可以形成幾種硫的單質(zhì)晶體,其中最常見的是斜方硫和單斜硫。
斜方硫也稱作菱形硫或是α-硫,它是室溫下唯一的穩(wěn)定的硫的存在形式。加熱到95.5℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷颍ù藭r(shí)并未熔化)。單斜硫又稱作β-硫,在低于95.5℃時(shí)單斜硫會(huì)緩慢轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的斜方硫。單斜硫和斜方硫均能溶于二硫化碳(CS2),苯(C6H6)等非極性溶劑。
粘度

硫的粘度變化(變量:溫度(℃))
固體硫磺的分子一般為S8,其結(jié)構(gòu)呈馬鞍型,當(dāng)硫磺受熱時(shí),分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當(dāng)加熱到160℃時(shí),S8的環(huán)狀開始破裂為開鏈,粘度升高,到190℃時(shí)粘度最大。繼續(xù)加熱到190℃以上時(shí),長(zhǎng)鏈開始發(fā)生斷裂,粘度又重新下降。在130~160℃時(shí),液硫的粘度最小,流動(dòng)性最好。硫在各溫度下的粘度見圖。
同素異形體
硫在所有的物態(tài)中(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)),硫都有不同的同素異形體,這些同素異形體的相互關(guān)系還沒有被完全理解。晶體的硫一般組成一個(gè)由八個(gè)原子組成的環(huán):S8,也存在不穩(wěn)定的環(huán)狀S6分子作為結(jié)構(gòu)單元的硫單質(zhì)。單質(zhì)硫的分子以環(huán)狀S8最為穩(wěn)定,這種環(huán)狀分子中,每個(gè)硫原子采取sp3不等性雜化,與另外兩個(gè)硫原子之間以單鍵相連,鍵長(zhǎng)是206pm,內(nèi)鍵角108°,兩個(gè)面之間的夾角是98°。無論種類,硫單質(zhì)常簡(jiǎn)寫為S。
常見反應(yīng)
硫和汞常溫下即可反應(yīng)
故可用硫處理泄露的汞
硫可與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)
化合價(jià)及對(duì)應(yīng)化合物
硫在自然界中的常見化合價(jià)有-2、0、+4、+6價(jià)。
-2價(jià)的有H2S、Na2S以及其他硫化物,0價(jià)的硫是硫單質(zhì),+4價(jià)的SO2、H2SO3、亞硫酸鹽(Na2SO3等),+6價(jià)的有SO3、H2SO4、硫酸鹽(Na2SO4等)。
二氧化硫
二氧化硫(SO2)是一種常見的酸性氧化物,也是造成硫酸性酸雨的“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>
二氧化硫通常由硫單質(zhì)或含硫化合物被氧化而成,如
有時(shí)這個(gè)反應(yīng)生成硫單質(zhì):
二氧化硫遇水生成亞硫酸:
1、漂白性:
二氧化硫有漂白性,但只能漂白品紅等極少數(shù)物質(zhì),漂白原理是與有機(jī)色素化合生成無色物質(zhì),且漂白有暫時(shí)性,因?yàn)榛衔飼?huì)分解。
2、還原性:
(1)二氧化硫可被大部分氧化劑(包括氧氣)氧化:
(2)二氧化硫使高錳酸鉀溶液變無色不是漂白。
(3)二氧化硫具有還原性,氯氣具有氧化性,二者按體積比1:1同時(shí)通入品紅溶液,則溶液不褪色。因?yàn)槎咔『猛耆磻?yīng)。
3、弱氧化性:
硫酸
硫酸是一種很常見的酸。制藥業(yè)常用硫酸清洗儀器(特別是玻璃容器);很多原電池的電解液也是硫酸;由于濃硫酸有吸水性,還可由于做酸性干燥劑。
由于稀硫酸沒有特殊性質(zhì),故只介紹濃硫酸的性質(zhì)。
濃硫酸主要有四個(gè)性質(zhì):難揮發(fā)性、吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性。前兩個(gè)是物理性質(zhì),后兩個(gè)是化學(xué)性質(zhì)。
1、難揮發(fā)性:由于硫酸沸點(diǎn)較高,相比其他的酸較難揮發(fā),故常利用這一性質(zhì)用濃硫酸制其他強(qiáng)酸(通常是氯化氫)
2、吸水性:由于硫酸很容易與水結(jié)合成H2SO4·xH2O,故可以吸收水分子或結(jié)晶水合物中的H2O
3、脫水性:濃硫酸可以把有機(jī)物或弱酸中的氫和氧按照2:1的比例脫去并組合成水(分解有機(jī)物時(shí)通常同時(shí)加熱)
4、強(qiáng)氧化性:+6價(jià)的硫可以氧化很多還原劑(包括不能與稀硫酸反應(yīng)的銅)
但由于二氧化硫在濃硫酸介質(zhì)中還原性遠(yuǎn)比水中弱,故濃硫酸不與二氧化硫反應(yīng),但由于二氧化硫易溶于濃硫酸,故仍不能用濃硫酸干燥二氧化硫。當(dāng)冷的濃硫酸遇到鐵、鋁等金屬時(shí)會(huì)使金屬發(fā)生鈍化,即在金屬表面形成一層致密的氧化膜阻止反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生,因此可用鐵制或鋁制容器裝運(yùn)濃硫酸。
硫酸鈣
硫酸鈣(CaSO4)是石膏的主要成分。石膏分生石膏(主要成分CaSO4·2H2O,即二水硫酸鈣)和熟石膏(主要成分2CaSO4·H2O)。石膏可用于制作豆腐、鉛筆等產(chǎn)品。