Сера. Описание, свойства, происхождение и применение минерала
НОВОСТИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ
Сера — минерал из класса самородных элементов. Сера представляет собой пример хорошо выраженного энантиоморфного полиморфизма. В природе образует 2 полиморфные модификации: a-сера ромбическая и b-сера моноклинная. При атмосферном давлении и температуре 95,6°С a-сера переходит в b-серу. Сера жизненно необходима для роста растений и животных, она входит в состав живых организмов и продуктов их разложения, ее много, например, в яйцах, капусте, хрене, чесноке, горчице, луке, волосах, шерсти и т.д. Она присутствует также в углях и нефти.
- Структура
- Свойства
- Морфология
- Происхождение
- Применение
- Классификация
- Физические свойства
- Оптические свойства
- Кристаллографические свойства
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура и две сингонии серы
Самородная сера обычно представлена a-серой, которая кристаллизуется в ромбической сингонии, ромбо-дипирамидальный вид симметрии.
Кристаллическая сера имеет две модификации; одну из них, ромбическую, получают из раствора серы в сероуглероде (CS2) испарением растворителя при комнатной температуре. При этом образуются ромбовидные просвечивающие кристаллы светложелтого цвета, легко растворимые в CS2. Эта модификация устойчива до 96° С, при более высокой температуре стабильна моноклинная форма. При естественном охлаждении расплавленной серы в цилиндрических тиглях вырастают крупные кристаллы ромбической модификации с искаженной формой (октаэдры, у которых частично «срезаны» углы или грани). Такой материал в промышленности называется комовая сера. Моноклинная модификация серы представляет собой длинные прозрачные темножелтые игольчатые кристаллы, также растворимые в CS2. При охлаждении моноклинной серы ниже 96° С образуется более стабильная желтая ромбическая сера.
СВОЙСТВА
Самородная сера
Самородная сера жёлтого цвета, при наличии примесей — жёлто-коричневая, оранжевая, бурая до чёрной; содержит включения битумов, карбонатов, сульфатов, глины.
Кристаллы чистой серы прозрачны или полупрозрачны, сплошные массы просвечивают в краях. Блеск смолистый до жирного. Твердость 1-2, спайности нет, излом раковистый. Плотность 2,05 -2,08 г/см3, хрупкая. Легко растворима в канадском бальзаме, в скипидаре и керосине. В HCl и h3SO4 нерастворима. HNO3 и царская водка окисляют серу, превращая её в h3SO4. Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов.
Наиболее стабильны циклические молекулы S8, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S4, S6) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую). Формулу серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами.
Плавление серы сопровождается заметным увеличением объёма (примерно 15 %). Расплавленная сера представляет собой жёлтую легкоподвижную жидкость, которая выше 160 °C превращается в очень вязкую тёмно-коричневую массу. Наибольшую вязкость расплав серы приобретает при температуре 190 °C; дальнейшее повышение температуры сопровождается уменьшением вязкости и выше 300 °C расплавленная сера снова становится подвижной. Это связано с тем, что при нагревании серы она постепенно полимеризуется, увеличивая длину цепочки с повышением температуры. При нагревании серы свыше 190 °C полимерные звенья начинают рушиться.
Сера может служить простейшим примером электрета. При трении сера приобретает сильный отрицательный заряд.
МОРФОЛОГИЯ
Самородная сера
Образует усечённо-дипирамидальные, реже дипирамидальные, пинакоидальные или толстопризматические кристаллы, а также плотные скрытокристаллические, сливные, зернистые, реже тонковолокнистые агрегаты.
Главные формы на кристаллах: дипирамиды (111) и (113), призмы (011) и (101), пинакоид (001). Также сростки и друзы кристаллов, скелетные кристаллы, псевдосталактиты, порошковатые и землистые массы, налёты и примазки. Для кристаллов характерны множественные параллельные срастания.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Самородная сера
Сера образуется при вулканических извержениях, при выветривании сульфидов, при разложении гипсоносных осадочных толщ, а также в связи с деятельностью бактерий. Главные типы месторождений самородной серы — вулканогенные и экзогенные (хемогенно-осадочные). Экзогенные месторождения преобладают; они связаны с гипсо-ангидритами, которые под воздействием выделений углеводородов и сероводорода восстанавливаются и замещаются серно-кальцитовыми рудами. Такой инфильтрационно-метасоматический генезис имеют все крупнейшие месторождения. Самородная сера часто образуется (кроме крупных cкоплений) в результате окисления h3S. Геохимические процессы её образования существенно активизируются микроорганизмами (сульфатредуцирующими и тионовыми бактериями).
Используется в производстве серной кислоты (около 50% добываемого количества). В 1890 г. Герман Фраш предложил плавить серу под землёй и извлекать на поверхность через скважины, и в настоящее время месторождения серы разрабатывают главным образом путём выплавки самородной серы из пластов под землёй непосредственно в местах её залегания. Сера также в больших количествах содержится в природном газе (в виде сероводорода и сернистого ангидрида), при добыче газа она откладывается на стенках труб, выводя их из строя, поэтому её улавливают из газа как можно быстрее после добычи.
ПРИМЕНЕНИЕ
Сера входит в состав спичечной головки
Примерно половина производимой серы используется в производстве серной кислоты. Серу применяют для вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная — лекарственный препарат. Также сера в составе серобитумных композиций применяется для получения сероасфальта, а в качестве заместителя портландцемента — для получения серобетона. Сера находит применение для производства пиротехнических составов, ранее использовалась в производстве пороха, применяется для производства спичек.
Сера (англ. Sulphur) — S
КЛАССИФИКАЦИЯ
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Автор: mineralpro
65507назад
Диоксид серы в вине: что нужно знать и надо ли бояться?
Вино – это «живой» организм.
Даже интенсивный свет или избыточное воздействие кислорода, а также различные микроорганизмы могут представлять для него опасность. От этих напастей виноделы защищают свой продукт пищевой добавкой – диоксидом серы (SO2 или е220), выполняющей функции консерванта. Это та самая «сера в вине», о которой существует множество потребительских мифов. Именно от неё, по мнению многих покупателей, «болит голова» после употребления вина. Так ли страшна «сера», и что нужно знать об использовании диоксида серы в виноделии, разъясняют эксперты Роскачества.
Для чего в вине диоксид серы?
Один из важнейших показателей качества вина – стабильность его вкуса и аромата в процессе транспортировки и хранения.
Артур Саркисян
руководитель рабочей группы «Винного гида России» Роскачества
– В процессе исследования «Винный гид России» экспертам встречались вина, которые когда-то могли обладать высокими потребительскими свойствами, но преждевременно «состарились» в бутылке.
Это значит, приобрели специфические оттенки в цвете, ноты окисления в аромате. Экспертам на дегустации встречались и вина с откровенными «пороками» – посторонними тонами в аромате и признаками ошибок, допущенных виноделами в процессе брожения. Одной из причин таких пороков может быть неправильное использование диоксида серы в производстве.
Справочно
Диоксид серы (SO2) – это пищевая добавка, сертифицированная во всем мире. В обычных условиях это бесцветный газ с резким характерным запахом загорающейся спички.
С точки зрения химических процессов, главная задача SO2 защитить вино на разных стадиях от окисления и, как следствие, потери вкусовых и ароматических качеств. В разных формах (жидком, порошкообразном, газообразном) диоксид серы могут применять и в момент сбора винограда, при производстве и выдержке вина, а также перед розливом по бутылкам.
Еще одна задача диоксида серы – защита вина от разрушительного воздействия различных бактерий, дрожжей уже после попадания вина в бутылку.
Без этого вино попросту превратится в уксус.
Диоксид серы – альтернатива пастеризации для защиты вина от преждевременной порчи. В вине после брожения могут оставаться микроорганизмы, избавиться от которых можно, нагрев вино до высокой температуры. Однако, в этом случае, вино приобретает уваренные тона, теряет свежесть и тонкий фруктовый аромат.
Мера серы
Как и в случаях с другими веществами, сера и диоксид серы вредны при высоких концентрациях. Однако в небольших количествах сера – это естественный спутник человека, один из элементов, имеющих собственную роль в организме.
Диоксид серы для вина естественен.
Использование диоксида серы для защиты от грибковых заболеваний разрешается на виноградниках, имеющих органический сертификат. В процессе брожения виноградного сусла диоксид серы образуется естественным путем. Правда, в небольших количествах, недостаточных для защиты от окисления и вредных микроорганизмов – порядка 10-15 мг/литр.
Российские нормы содержания диоксида серы в разных типах вин соответствуют стандартам ЕС и существенно более жесткие, чем нормативы в США, например.
Согласно ГОСТ 32030-2013, массовая концентрация общего диоксида серы в сухих столовых винах и сухих столовых виноматериалах должна быть не более 200 мг/ литр; в полусухих, полусладких и сладких — не более 300 мг/ литр.
Для сравнения, американские производители сухих вин могут добавлять в свои вина диоксид серы в количестве до 350 мг на литр.
Красные вина в меньшей степени, чем белые подвержены окислению. Их защищают собственные антиоксиданты, перешедшие в вино из кожицы и косточек красного винограда.
Для красных вин виноделы, как правило, используют меньшую концентрацию диоксида серы.
Бояться или нет диоксида серы?
Каждый решает сам. Среди нас есть люди с индивидуальной чувствительностью к диоксиду серы (как и к глютену или лактозе). Аллергическую реакцию диоксид серы может вызвать менее чем у 1% потребителей. Выше этот процент среди астматиков – по разным данным от 6 до 10%.
Для того, чтобы убедиться в наличии такой проблемы, можно посетить врача-специалиста. Люди с непереносимостью серы также должны отказаться, в первую очередь, от сухофруктов, особенно – изюма. Содержание SO2 в стакане сушеного винограда, как минимум, в 10 раз выше, чем в стакане вина. Если от изюма и кураги начинает болеть голова, появляется першение в горле, значит, дело действительно в индивидуальной непереносимости серы. В других случаях головная боль от употребления вина может быть вызвана, скорее, передозировкой алкоголя, чем сульфита. В ГОСТ на сухофрукты отсутствует верхняя граница по SO2, только нижняя – 10 мг/кг.
Стоит также избегать целого ряда свежих фруктов, которые производители защищают диоксидом серы от потемнения и для увеличения срока хранения.
Где еще используется диоксид серы?
Эту пищевую добавку используют в процессе приготовления детского питания, фруктовых и овощных пюре, соков, сухих завтраков, мармелада, повидла, сушеных помидоров, специй, вин, йогуртов, печенья, маргарина, хлеба, безглютеновой муки и еще огромного перечня пищевых продуктов. SO2 также применяется как противомикробное средство при хранении свежих ягод, в мясной промышленности.
В разных изделиях количество этого консерванта может значительно отличаться, также различным остается и его предельно допустимое содержание. Как правило в еде его допустимый объем не превышает 100 миллиграммов на килограмм, но, например, в некоторых винах диоксид серы может присутствовать в объеме свыше 250 миллилитров на литр – и это уже много.
А можно без серы?
«Вина без серы» или «натуральные» вина – это тренд последнего времени, эксплуатирующий боязнь SO2.
Эти вина не пастеризуют, для них не используют сульфиты. При этом их не выпивают «свеженькими» прямо на винодельне, а подолгу хранят и перевозят на длительные расстояния для продажи любителям «натурального». В результате, многие из таких вин нестабильны и обладают посторонними тонами – от овощных до гнилостных. В таких винах ничто не препятствует размножению самых разных грибков, бактерий и других микроорганизмов. Возможно, голова и не заболит, а вот с желудком проблемы возникнуть могут.
Как распознать вино с излишками Е220?
Что касается вин с переизбытком диоксида серы или неправильным его использованием – их легко распознать по тону горелой спички в аромате, ведь он чувствуется сразу.
Можно попробовать «проветрить» вино, перелив в декантер (сера – вещество летучее, испарится).
Еще один способ – бросить в вино медную монетку – помогает от редуктивных тонов. Именно по этой причине некоторые сомелье носят с собой американский цент или советские копейки.
Илья Лоевский
заместитель руководителя Роскачества
– Эксперты Роскачества рекомендуют не бояться вин с диоксидом серы. Если все же страх перед «ненатуральным» есть – выбирайте красные и игристые вина, в них диоксида серы меньше.
Следите за новостями, подписывайтесь на рассылку.
При цитировании данного материала активная ссылка на источник обязательна..
Сероводород и сероводородные бактерии в колодезной воде
Открытое меню
Сероводородный газ (H 2 S) может придавать воде вкус или запах тухлых яиц. Этот газ может встречаться в скважинах где угодно и быть:
- Встречающийся в природе — результат распада и химических реакций с почвой и горными породами.
- Вырабатывается некоторыми «серными бактериями» в грунтовых водах, колодцах или водопроводной системе.
- Производится серными бактериями или химическими реакциями внутри водонагревателей.
- От загрязнения (это редкость).
Может способствовать росту других бактерий
Серосодержащие бактерии образуют слизь и могут способствовать росту других бактерий, таких как железобактерии. Слизь может засорить колодцы, водопровод и ирригационные системы.
Газ может быть вредным
Хотя серобактерии не представляют опасности, сероводородный газ в воздухе может быть вредным при высоких концентрациях. Важно удалить газ из воды или выпустить газ в атмосферу. Вентиляция предотвращает скопление газа в низинах (например, в колодцах и подвалах) или в закрытых помещениях (например, в колодцах). В скважину или другое замкнутое пространство, где может присутствовать сероводородный газ, должны заходить только специалисты скважин.
Как обнаружить
- Бактериальная слизь может быть белой, серой, черной или красновато-коричневой, если она связана с железобактериями (признаки серобактерий).
- Черные пятна на изделиях из серебра и сантехнике (признаки сероводородного газа).
- Коррозия на трубах и металлических элементах водопроводной системы (признаки сероводородного газа).
- Сделайте анализ воды в лаборатории.
Попробуйте проверить воду
В большинстве случаев запах тухлых яиц не связан с санитарным качеством воды. В редких случаях газ может быть из сточных вод или других загрязнений. На всякий случай проверьте воду из скважины на наличие бактерий группы кишечной палочки и нитратов.
What You Can Do
Первый шаг — выяснить источник проблемы; это позволит вам узнать, какой вариант лечения лучше.
Как найти источник
После того, как вы не были дома в течение нескольких часов, почувствуйте запах воды, вытекающей из кранов с горячей и холодной водой. Определите, какие краны имеют запах «тухлых яиц».
Если проблема связана с водонагревателем
Если вы не очень хорошо разбираетесь в эксплуатации и обслуживании водонагревателя, обратитесь к сантехнику или специалисту по системам водоснабжения для выполнения этой работы.
- Заменить или снять магниевый анод . Многие водонагреватели имеют магниевый анод, который крепится к заглушке, расположенной в верхней части водонагревателя. Его можно удалить, отключив воду, сбросив давление в водонагревателе и открутив пробку. Обязательно заткните отверстие. Однако удаление анода может значительно сократить срок службы водонагревателя. Вы можете проконсультироваться с дилером водонагревателя, чтобы определить, можно ли установить сменный анод из другого материала, например из алюминия. Сменный анод может обеспечить защиту от коррозии, не способствуя образованию сероводородного газа.
- Продезинфицируйте и промойте водонагреватель раствором хлорсодержащего отбеливателя . Хлорирование может убить серные бактерии. Если хлорированием не будут уничтожены все бактерии, проблема может вернуться в течение нескольких недель.
- Увеличьте температуру водонагревателя до 160 градусов по Фаренгейту (71 градус Цельсия) на несколько часов . Это уничтожит серобактерии. Промывка для удаления мертвых бактерий после обработки должна решить проблему запаха.
Хлорирование может убить серные бактерии. Если хлорированием не будут уничтожены все бактерии, проблема может вернуться в течение нескольких недель.ОСТОРОЖНО : Повышение температуры водонагревателя может быть опасным. Проконсультируйтесь с производителем или дилером относительно работающего предохранительного клапана и других рекомендаций. Обязательно уменьшите настройку термостата и убедитесь, что температура воды снижена после обработки, чтобы предотвратить травмы от ошпаривания горячей водой и избежать высоких затрат на электроэнергию.
Как производится сероводород в водонагревателе
Водонагреватель может обеспечить идеальную среду для преобразования сульфата в газообразный сероводород.
Водонагреватель может производить сероводород двумя способами: создавая теплую среду, в которой могут жить серные бактерии, и поддерживая реакцию между сульфатом в воде и анодом водонагревателя. Водонагреватель обычно содержит металлический стержень, называемый «анодом», который устанавливается для уменьшения коррозии бака водонагревателя. Анод обычно изготавливается из металлического магния, который может поставлять электроны, способствующие превращению сульфата в газообразный сероводород. Анод имеет диаметр от 1/2 до 3/4 дюйма и длину от 30 до 40 дюймов.
Если проблема в колодце, водопроводной системе или умягчителе воды
Продезинфицируйте колодец и водопроводную систему сильным раствором хлора. Для этого вы можете нанять лицензированного подрядчика по скважинам или обратиться за инструкциями к веб-странице по дезинфекции скважин.
После появления в скважине серобактерии бывает трудно удалить. Предварительные работы (такие как очистка обсадной колонны, использование специальных химикатов для обработки и взбалтывание воды перед дезинфекцией) могут быть необходимы, особенно если есть также железобактерии.
Свяжитесь с лицензированным подрядчиком по скважинам, чтобы выполнить эту предварительную работу.
Если бактерии находятся в устройстве для смягчения воды или других устройствах для очистки, обратитесь к установщику, производителю или в Департамент здравоохранения штата Миннесота за инструкциями по дезинфекции.
Если проблема в грунтовых водах
Установка системы очистки воды в доме или бурение новой скважины в другом пласте — оба варианта. Ниже приведены типы домашней очистки воды, эффективные для удаления сероводородного газа. Узнайте больше на веб-странице «Домашняя очистка воды».
- Фильтры с активированным углем эффективны при уровне сероводорода менее 1 миллиграмма на литр (мг/л). Газ улавливается углем до тех пор, пока фильтр не будет насыщен. Поскольку угольный фильтр помимо сероводородного газа может удалять и другие вещества, трудно предсказать срок его службы. Известно, что некоторые большие угольные фильтры служат годами, в то время как некоторые маленькие фильтры могут работать всего несколько недель или даже дней.
- Следующие варианты эффективны для уровней как ниже, так и выше 1 мг/л.
- Фильтрация с окислительной средой (например, фильтр с марганцевым песком) эффективна при уровне сероводорода примерно до 6 мг/л. Этот тип лечения часто используется для лечения проблем с железом в воде. Устройство состоит из марганцевой зелени и песка, представляющего собой песок, покрытый диоксидом марганца. Газообразный сероводород в воде превращается в мельчайшие частицы серы, когда он проходит через фильтр. Фильтр необходимо периодически регенерировать с помощью перманганата калия, пока емкость зеленого песка не будет исчерпана.
- Аэрация и фильтрация .
- Непрерывное хлорирование и фильтрация .
- Озонирование и фильтрация .
Перейти > вверх.
Должен ли я проверять воду из скважины на наличие чего-либо, кроме сероводорода?
Да.
Как природные источники, так и деятельность человека могут загрязнять колодезную воду и вызывать краткосрочные или долгосрочные последствия для здоровья. Проверка колодезной воды — единственный способ обнаружить большинство распространенных загрязнителей в подземных водах Миннесоты; вы не можете попробовать, увидеть или почувствовать запах большинства загрязняющих веществ. Министерство здравоохранения Миннесоты рекомендует пройти тестирование на:
- Колиформные бактерии каждый год и каждый раз, когда вода меняет вкус, запах или внешний вид. Колиформные бактерии могут указывать на то, что в вашей воде могут быть болезнетворные микроорганизмы.
См. Бактериальная безопасность колодезной воды. - Нитрат раз в два года . Дети, находящиеся на искусственном вскармливании в возрасте до шести месяцев, подвергаются наибольшему риску воздействия уровня нитратов выше 10 миллиграммов на литр в питьевой воде.
См. Нитраты в колодезной воде. - Мышьяк хотя бы один раз . Около 40 процентов колодцев в Миннесоте содержат мышьяк в воде. Употребление воды с мышьяком в течение длительного времени может способствовать снижению интеллекта у детей и повышению риска развития рака, диабета, сердечных заболеваний и проблем с кожей.
См. Мышьяк в колодезной воде. - Возглавить хотя бы один раз . Колодец и система водоснабжения могут иметь детали, содержащие свинец, и этот свинец может попасть в питьевую воду. Свинец может повредить мозг, почки и нервную систему. Свинец также может замедлять развитие или вызывать проблемы с обучением, поведением и слухом.
См. Свинец в системах колодезной воды. - Марганец перед тем, как ребенок выпьет воду . Высокий уровень марганца может вызвать проблемы с памятью, вниманием и моторикой. Это также может вызвать проблемы с обучением и поведением у младенцев и детей.
См. Марганец в питьевой воде.
Нитраты в колодезной воде.
Другие загрязнители иногда встречаются в частных системах водоснабжения, но реже, чем перечисленные выше загрязнители. Рассмотрим тестирование для:
- Летучие органические химические вещества , если колодец находится рядом с топливными баками или коммерческой или промышленной зоной.
- Сельскохозяйственные химикаты, обычно используемые в районе , если колодец неглубокий и находится рядом с посевными полями или участками обработки сельскохозяйственных химикатов или находится в геологически чувствительной зоне (например, трещиноватый известняк).
- Фтор , если воду пьют дети или подростки.
Печать информационной брошюры
Сероводород и серобактерии в колодезной воде (PDF)
Вопросы
Секция управления скважинами
651-201-4600 или 800-383-9808
health.wells@state.
mn.us
Перейти > вверх
Обновлено вторник, 16 августа 2022 г., 19:22:09 CDT
Факты о сере | Живая наука
вулканическая сера (Изображение предоставлено: Kletr | Shutterstock )Ик, что это за запах? Если запах тухлых яиц, это может быть просто вина серы. Этот ярко-желтый элемент, известный в Библии как «сера», широко распространен в природе и в древние времена использовался для самых разных целей.
Неметалл, сера является 10-м наиболее распространенным элементом во Вселенной, по данным Национальной лаборатории линейных ускорителей Джефферсона. Сегодня его чаще всего используют в производстве серной кислоты, которая, в свою очередь, идет на удобрения, аккумуляторы и чистящие средства. Он также используется для очистки нефти и обработки руд.
Чистая сера не имеет запаха. Согласно Chemicool, вонь, связанная с этим элементом, исходит от многих его соединений.
Например, соединения серы, называемые меркаптанами, придают скунсам защитный запах. Тухлые яйца и бомбы-вонючки приобретают характерный запах из-за сероводорода.
Только факты
По данным лаборатории Джефферсона, свойства серы следующие:
- Атомный номер (количество протонов в ядре): 16
- Атомный символ (в Периодической таблице элементов): S
- Атомный вес (средняя масса атома): 32,065
- Плотность: 2,067 грамма на кубический сантиметр
- Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
- Температура плавления: 239,38 градуса по Фаренгейту (115,21 градуса по Цельсию) F (444,6°С)
- Количество изотопов (атомов одного и того же элемента с разным числом нейтронов): 23
- Наиболее распространенные изотопы: S-32 (94,99% естественного содержания), S-33 (0,75% естественного содержания ), S-34 (4,25% естественной численности), S-36 (0,01% естественной численности)
Элемент библейских пропорций
«На нечестивых прольется дождь из горящих углей и горящей серы ; жгучий ветер будет их уделом».
— Псалом 11:6
Немногие элементы достаточно громкие, чтобы получить упоминание в Библии, не говоря уже о 15 отдельных обращениях. Но сера часто встречается в природе в соединениях, обычно в виде вонючего желтого минерала, связанного с горячими источниками и вулканами, что, возможно, объясняет, почему авторы Библии связывали ее с адским огнем и гневом.
Сам элемент не был выделен до 1809 года, согласно Королевскому химическому обществу, когда французские химики Луи-Жозеф Гей-Люссак и Луи-Жак Тенар создали чистый образец. (Гей-Люссак был известен своими исследованиями газов, в ходе которых он летал на наполненных водородом воздушных шарах на высоте более 22 900 футов (7000 метров) над уровнем моря, согласно данным Фонда химического наследия.)
При сгорании сера дает синий цвет. пламя и сернистый газ — распространенный загрязнитель, по данным Агентства по охране окружающей среды. Диоксид серы в атмосферу поступает в основном от электростанций, работающих на ископаемом топливе, и является одной из основных причин кислотных дождей.
Газ также раздражает легкие. EPA регулирует выбросы двуокиси серы наряду с пятью другими так называемыми «критериальными загрязнителями», включая свинец и окись углерода.
Кто знал?
- По данным Chemicool, сера составляет почти 3 процента массы Земли. Серы достаточно, чтобы сделать две дополнительные луны.
- Сера (в виде двуокиси серы) использовалась для сохранения вина на протяжении тысячелетий и остается ингредиентом в вине сегодня, согласно журналу «Практическое виноделие и виноградники».
- Непонятно, откуда взялось название «сера». Оно могло быть получено из «суфра» или «желтый» на арабском языке. Или это может быть от санскритского «шулбари», что означает «враг меди». Согласно Chemicool, вторая возможность интригует, потому что сера сильно реагирует с медью. Знали ли древние люди об этом свойстве серы и называли ее соответствующим образом?
- Диоксид серы использовался для окуривания домов с древних времен, и эта практика продолжалась вплоть до 19 века. В одном документе 1889 года главного санитарного инспектора Нью-Йорка описывалось, как чиновники сжигали серу и спирт в домах, пораженных оспой, скарлатиной, дифтерией и корью.
- Ах, отдых! Горячие источники, полные растворенных соединений серы, могут иметь сомнительный запах, но они уже давно ценятся за их предполагаемые целебные свойства. Город Хот-Салфур-Спрингс в штате Колорадо, например, возник в 1860 году после того, как белые поселенцы обнаружили серные источники, в которых индейцы Юта купались на протяжении веков.
- Подождите, а что там с этим правописанием? «Сера» — обычное написание в Соединенном Королевстве, в то время как «сера» предпочтительнее в Америке. Но с научной точки зрения, «сера» — это правильно, согласно Международному союзу теоретической и прикладной химии, организации, чья работа состоит в том, чтобы определять эти вещи. Таким образом, даже британские журналы, такие как Nature Chemistry , используют написание «f».
- Сера может помочь при кораблекрушении. Исследование шведского военного корабля, затонувшего в 1628 году, проведенное в 2008 году, показало, что более 2 тонн серы пропитали бревна спасенного судна.
- Извините! Основная причина того, что кишечные газы имеют этот неприятный запах, заключается в том, что толстая кишка полна бактерий, которые выделяют соединения серы в виде отходов.
В одном документе 1889 года главного санитарного инспектора Нью-Йорка описывалось, как чиновники сжигали серу и спирт в домах, пораженных оспой, скарлатиной, дифтерией и корью.Текущие исследования
Сегодня сера является побочным продуктом переработки ископаемого топлива в пригодные для использования источники энергии, такие как бензин. Эта доработка полезна для предотвращения выброса соединений серы в небо при сгорании топлива, вызывая кислотные дожди. Но это приводит к тому, что на нефтеперерабатывающих заводах накапливаются горы элементарной серы.
Около 90 процентов этой элементарной серы идет на производство серной кислоты, сказал Джефф Пьюн, биохимик из Аризонского университета. Но «поскольку мы потребляем миллионы баррелей нефти в день, несколько процентов [серы] на баррель быстро накапливаются», — сказал Пьюн.
При производстве около 100 миллионов тонн отработанной серы в год 10 процентов, не используемых в производстве серной кислоты, составляют немалые 10 миллионов тонн в год.
Что делать с этим желтым месивом? Пьюн и его коллеги думают, что у них есть ответ. Они нашли способ превратить отработанную серу в пластик, который, в свою очередь, можно использовать в тепловизионных приборах и литий-серных батареях.
«Это был огромный вызов, и мы были первыми сумасшедшими, которые серьезно отнеслись к этому», — сказал Пьюн Live Science.
С серой трудно работать, потому что она плохо растворяется в других химических веществах. Это было первое разочарование, с которым пришлось столкнуться Пьюну и его команде исследователей из Кореи, Германии и США.
— Он не хотел растворяться, — сказал Пьюн. «Он просто сделал желтое вещество повсюду, по всей моей лаборатории».
В конце концов, исследователи решили просто расплавить материал. Оказывается, сера автоматически превращается в полимер — длинную цепь связанных молекул, которая является основой для пластмасс — при нагревании выше 320 F (160 C).
По словам Пьюна, эта реакция известна уже более века. Но полимер распадается почти так же легко, как и образуется, что делает его бесполезным для практического применения.
Но эта полимерная фаза дала исследователям возможность «добавить что-то потенциально, с чем он будет реагировать», чтобы стабилизировать пластик, сказал Пьюн. К счастью для команды, одно из первых опробованных ими химикатов оказалось победителем: 1-3-диизопропилбензол, более известный как «ДИБ».
«ДИБ работает так хорошо, потому что у него есть реакционноспособные группы, которые могут реагировать с серой во время полимеризации», — сказал Пьюн. «Он полностью растворялся в жидкой сере».
В результате, как сообщили исследователи в апреле в журнале Nature Chemistry, получился красный пластик, который даже не пахнет тухлыми яйцами — полимеризующаяся сера не является летучей, сказал Пьюн, и поэтому не пахнет, как летучие вещества. соединения серы можно найти в горячих источниках.
Более того, процесс настолько прост, что Пьюн и его коллеги называют его «химией пещерного человека».
По словам Пьюна, простота и низкая стоимость делают его привлекательным вариантом для промышленности. К команде обратились несколько компаний, заинтересованных в коммерциализации процесса полимеризации серы.
Что может быть хорошей новостью для окружающей среды. По словам Пьюна, в обычных нефтяных и газовых резервуарах содержится от 1 до 5 процентов серы. Однако разведка нефти и газа все больше и больше использует нетрадиционные резервуары, заполненные более неприятными веществами: нефть из битуминозных песков в Альберте, Канада, на 20 процентов состоит из серы. Некоторые новые месторождения на Ближнем Востоке добывают нефть с содержанием серы до 40%, добавил Пьюн.
«Мы только собираемся производить больше серы», — сказал он, добавив, что они называют серу «транспортным мусором», поскольку она является побочным продуктом нефтепереработки. Если повезет, процесс его команды может превратить этот мусор во что-то полезное.
Пестицид на основе серы
Элементарная сера является широко используемым пестицидом на многих американских и европейских фермах.
Он одобрен для использования как на традиционных, так и на органических культурах для борьбы с грибком и другими вредителями. По данным Berkeley News, только в Калифорнии в 2013 году в сельском хозяйстве было использовано более 21 миллиона килограммов (46,2 миллиона фунтов) элементарной серы.
Хотя Агентство по охране окружающей среды (EPA) маркировало элементарную серу как в целом безопасную, исследования показали, что этот тип пестицида вызывает раздражение дыхательных путей у сельскохозяйственных рабочих.
Теперь новое исследование, проведенное учеными из Калифорнийского университета в Беркли, пошло еще дальше и рассмотрело респираторное здоровье жителей, живущих рядом с обработанными полями, в частности, сотен детей, живущих в сельскохозяйственном районе Салинас-Вэлли, Калифорния. . Их выводы были опубликованы в августе 2017 года в журнале Environmental Health Perspectives.
Исследователи обнаружили, что дети, живущие в пределах полумили от недавних применений элементарной серы, имели сниженную функцию легких, более высокий уровень симптомов, связанных с астмой, и более активное использование лекарств от астмы по сравнению с детьми, не подвергавшимися воздействию.
В частности, они обнаружили, что 10-кратное увеличение количества применяемой серы в пределах 1 километра (0,62 мили) от места жительства ребенка в течение года до респираторной оценки было связано с 3,5-кратным увеличением риска использования лекарств от астмы и удвоением риска. для респираторных симптомов, таких как свистящее дыхание и одышка, по данным Berkeley News.
Авторы исследования настоятельно призывают к проведению дополнительных исследований для подтверждения этих результатов в надежде, что это приведет к изменениям в правилах и методах применения для ограничения вреда для органов дыхания жителей близлежащих районов. По словам исследователей, одна из идей — перейти на «смачиваемые» порошки.
Дополнительный отчет Трейси Педерсен, автора Live Science. Подписывайтесь на Live Science @livescience, Facebook и Google+.
Дополнительные ресурсы
- Узнайте, что лаборатория Джефферсона может сказать о сере.
- Лос-Аламосская национальная лаборатория также имеет подробную информацию о сере.
