Анализ сточных вод, металлов и сплавов, полимеров, резинотехнических изделий

Химические свойства элементов: сера

Ключевые слова: сера, изотопы серы, распространение в природе серы, соединения серы, сульфиды, сульфаты .

   Сера — элемент VI группы периодической системы Д. И. Менделеева с атомным номером 16  и является  одним  из самых ранних из известных человеку химических элементов.  В практических целях серу начали использовать около 1600 лет до н. э   В том, что сера — самостоятельный химический элемент, а не соединение, впервые убедился великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье в XVIII в. Сера по своей распространенности в земной коре стоит на втором месте после кислорода, тем не менее ее в 1300—1800 раз меньше, чем кислорода. Космическая распространенность серы (число атомов на 20 000 атомов кремния) составляет 3750 .

     Сера состоит из четырех стабильных изотопов: 32S, 33S, 34S, 35S; распространенность в природе каждого из них равна соответственно: 95,018; 0,750; 4,215; 0,017% . Сера сероводорода, образовавшегося биогенным путем, сильно обогащена изотопом 32S.  Сульфиды осадочного происхождения обогащены легкими изотопами серы, а сульфаты — тяжелыми изотопами серы. Фракционирование. изотопов серы зависит и от состава сульфидных минералов.

       В подкорковых частях Земли отсутствуют процессы фракционирования изотопов серы, поэтому  изотопный состав серы глубинных газов соответствует  среднему изотопному  составу серы Земли. По мнению В. И. Вернадского, сера относится к числу циклических элементов, которые в ходе геологической истории совершают круговорот в пределах земной коры. Всеми исследователями признается, что наибольшее фракционирование изотопов серы происходит при круговороте ее в море.  В морской воде сульфаты, как правило, обогащены изотопом 34S. Разделение изотопов серы при образовании морских осадке в связано в основном с  активностью простейших организмов, бактерий..  В воде океана содержится — 15% серы осадочного происхождения. На долю самородной серы из общего ее количества в земной коре приходится лишь ничтожная часть. Среднее содержание серы в изверженных породах литосферы составляет 0,05% , в осадочных — 0,32% . В состав солей после испарения морской воды входят сульфаты магния (4,7%), кальция (3,6%), калия (2,5%). Количество серы в атмосфере сильно варьирует, и ее соединения следует рассматривать в ней как загрязнение. Сероводород образуется в результате разложения органических остатков; кроме того, с сернистым газом он выделяется вулканами. Важным локальным источником соединений серы в воздухе является сжигание угля, поэтому наивысшая концентрация этих соединений обнаруживается в промышленных районах. В сточных и загрязненных поверхностных водах встречаются многочисленные неорганические и органические соединения серы.

       В природных условиях сера образует несколько ионов различной валентности, что имеет большое значение в минералообразовании. Более 40 элементов в том или ином виде образуют соединения с серой; многие редкие и рассеянные элементы, не образующие собственных минералов, встречаются в виде изоморфных примесей. Типичные соединения с серой образуют Zn, Pb, Си, Fe, Ag, Sb, Bi, Ni, Co, Mo, As, Hg. Наибольшее распространение имеют сульфиды и дисульфиды железа, на долю которых приходится около 4/5 всех сульфидов.Важнейшая геохимическая роль двухвалентной серы заключается в связывании тяжелых металлов и  концентрировании их в месторождении руд. Из числа всех минералов на долю сульфидов приходится 13,3%, сульфатов — 9,4% .

        Самородная сера встречается в самой верхней части земной коры и на ее поверхности. Образуется при вулканических извержениях, осаждаясь в виде возгонов на стенках кратеров, в трещинах пород, иногда изливаясь в жидком виде с горячими водами в виде потоков (как например в Японии). Возникает в результате неполного окисления сероводорода или как продукт его реакции с сернистым газом .Нередко встречается селенистая сера — волканит . Самородная сера также образуется при разложении сернистых соединений металлов, главным образом пирита . Месторождения самородной серы, образовавшейся именно осадочным (биохимическим) путем, наиболее распространены на земном шаре и имеют наибольшее промышленное значение.

      Микроорганизмы, участвующие в геохимических реакциях круговорота минеральных соединений серы, активно образуют сероводород при рН от 4,0 до 10,5 и при температурах от 0 до 75— 80° С. Известны также галофильные штаммы сульфатредуцирующих бактерий, развивающихся в 25—30%-ных растворах солей, и баротолерантные формы, образующие сероводород при повышенном гидростатическом давлении. Десульфирующие бактерии могут существовать в анаэробных условиях на глубине до ~ 11 км и при 100° С. Сероводород в верхних горизонтах земной коры (за исключением вулканических областей) возникает в результате главным образом  в результате жизнедеятельности бактерий.

          Образование сульфатов в природе наиболее часто происходит лишь в условиях повышенной концентрации кислорода и при относительно низких температурах вблизи поверхности. В глубинных условиях сульфаты не встречаются, за исключением тех случаев, когда их существование связано с остаточными растворами или расплавами, обогащенными кислородом. Несмотря на большое разнообразие минералов этого класса, число устойчивых и широко распространенных в земной коре сульфатов невелико. Это объясняется тем, что для крупного аниона SO42- прочные кристаллические решетки возможны лишь в сочетании его с крупными двухвалентными катионами, такими, как Ва2+, Sr2+ и РЬ2+ . Катионы с меньшим радиусом входят в состав сульфатов лишь в гидратированном состоянии. Одновалентные катионы щелочных металлов образуют слабые кристаллические структуры, легко разрушаемые в воде. Сульфаты трехвалентных металлов [главным образом А1(Ш) и Fe(III)] встречаются только в виде гидратированных соединений.Почти все известные в природе формы серы можно встретить только в областях современного вулканизма .

     Сера при обычной температуре — твердое вещество желтого цвета. При понижении температуры сера светлеет и при температуре жидкого воздуха становится почти белой. Существует ряд кристаллических и аморфных модификаций серы. Наиболее устойчивы и изучены ромбическая (устойчивая до 95,6“ С) и моноклинная (устойчивая в пределах 95,6—119,3° С) модификации.

    В жидком и твердом состоянии сера диамагнитна, молекулы ее в парах парамагнитны. Сера — очень плохой проводник электрического тока. В воде сера не растворяется, но растворяется в сероуглероде, бензоле, эфире и других органических растворителях .При работе с соединениями серы следует учитывать их токсичность.Чистая сера не ядовита. Прием внутрь ее небольших количеств способствует рассасыванию нарывов. Организм человека не обнаруживает привыкания к сере, но длительное ее потребление может неблагоприятно сказаться на работе печени и кишечника.

     Диоксид серы при очень малых концентрациях создает неприятный вкус во рту и раздражает слизистые оболочки. Вдыхание воздуха, содержащего 0,2% SО2, вызывает хрипоту, одышку и быструю потерю сознания. Максимально допустимая концентрация SО2 в воздухе равна 0,01 мг/л.

     Сероводород является токсичным и взрывоопасным газом. Взрывная концентрация его в воздухе составляет 4,5—45,5% . Содержание 0,1% сероводорода в воздухе быстро вызывает тяжелое отравление. При вдыхании в значительных концентрациях может мгновенно наступить обморочное состояние или смерть от паралича дыхания. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе промышленных предприятий равна 0,01 мг/л. Для человека вредны и более низкие концентрации: так, при вдыхании в течение 4 час. воздуха с содержанием сероводорода 0,006 мг/мл появляются головные боли, слезотечение, насморк, светобоязнь.

     Сероуглерод очень токсичен. При вдыхании воздуха с содержанием сероуглерода 0,3% быстро развивается тяжелое расстройство нервной системы. Предельно допустимой концентрацией сероуглерода в воздухе промышленных предприятий считается 0,01 мг/л .

Телефон:
Название
Экологический мониторинг
Название

На химический анализ сточных вод для декларации действует

Как нас найти?
Адрес:
123154 Москва, бульвар генерала Карбышева.д.5,корп2
Rambler's Top100 Каталог сайтов и ссылок. Каталог ресурсов на seoselect.ru Каталог webplus.info Каталог ссылок. Информационный портал - Старого.NET Каталог сайтов Каталог сайтов и статей Белый каталог сайтов Наш сайт в каталоге manyweb.ru Каталог webplus.info Goon Каталог сайтов Рейтинг Сайтов ВСЕ.ДОСКИ.РУ Анализ воды из колодца, скважины, водопровода. PromoServer Химический каталог Экологический мониторинг (анализ воды) Всё об экологии в одном месте: Всероссийский Экологический Портал