Сера

Она полезна для зубов вообще? И для чего она еще?

В Сибири издавна жевали абсолютно натуральный аналог популярных сейчас резинок для жевания. Называли по-разному – сера, серка, живица, смолка. Добывали из смолы лиственницы, бывает и кедровая, но чаще употребляют именно лиственничную — наверно потому, что кедр дорогое дерево и ценится больше за орехи — и жаль из него смолу брать. Хотя лиственница тоже ценное дерево — ее древесина долго не гниёт.

В смоле нет сахара, нет химии. Да и лиственница наделила её многими полезными свойствами — не случайно это дерево не поддается гниению — вот и во время жевания «серы», она борется с гнилостными проявлениями во рту.

Твердую смолу лиственницы перетапливают на водяной бане, так получается готовая «сера». Можно просто жевать сосновую смолу, она приобретает консистенцию пластилина и при пережёвывании образуется белая масса, похожая на жевательную резинку.

Жевательная сера обладает природными фитоцидным и антимикробным действиями и имеет все полезные свойства, которыми наделена сама лиственница.

Она отбеливает и предохраняет зубы от кариеса и воспалительных процессов полости рта. Испьзуется в качестве профилактики пародонтоза и пародонтита.

При ОРЗ и ангине ее также рекомендуют жевать, но подолгу.

Жвачка из кедровой смолы (живицы) очень полезна. Кедровая смола обладает мощным бактерицидным, противовоспалительным и адсорбирующим действием. Она укрепляет десны и зубы намного лучше разрекламированных зубных паст и жвачек, которые имеют химический состав. К тому же, сохраняет свой кедровый вкус надолго. Жвачка из живицы кедра нейтрализует вредное воздействие выхлопных газов, табака и алкоголя и возбуждает аппетит, поэтому жевать ее лучше после еды.

Приготовить кедровую жвачку очень просто в домашних условиях.
Для этого потребуется:
1. Неочищенная живица (смола) кедра.
2. Марля, нитки, ложка.
3. Две емкости: одна для варки живицы, вторая для сбора и остывания.

Купить неочищенную живицу вы можете, сделав заказ на сайте – калькулятор заказа справа.

Для приготовления живицы нужно сначала разделить неочищенную кедровую смолу на куски, примерно по 100гр. каждый.

Затем, заворачиваем их в марлю и связываем нитками, чтобы марля в процессе варки не размоталась.

В емкость для варки (подойдет обычная железная чашка) наливаем воду и доводим ее до кипения.
В кипящую воду опускаем куски живицы, обернутые марлей.

Ждем, пока не начнет выделяться смола, можно немного помять ложкой плавающие в кипящей воде марлевые комки. Смола легче воды, поэтому она будет появляться на ее поверхности.

Наливаем во вторую емкость холодную воду.
Собираем ложкой жидкую смолу и перекладываем ложкой в емкость с холодной водой.

И так до тех пор, пока смола в кипящей воде не перестанет выделяться.
Далее смолу нужно собрать в «колбаски» и можно использовать в качестве жвачки или же приготовить на основе нее терпентиновый бальзам.

В итоге я варил 200 грамм неочищенной живицы – чистой смолы у меня получилось 77 грамм – если посчитать, сколько ее осталось еще в емкости для варки и на ложке – то выходит примерно 100 грамм, т.е. выход готовой жвачки составляет около 50%.
Хранить живицу нужно в темном прохладном месте при температуре не более 18 С. Срок хранения живицы неограничен, но лучше использовать ее в течение 5 лет.

Сера сосновая – верное бактерицидное и дезинфицирующее средство, вытопленная из коры сосны обыкновенной, она обладает набором всех полезных и лечебных свойств, что и сама сосна.

Про лечебные свойства сосны, ее живительную силу, вы можете прочитать в статье: Сосна обыкновенная и ее удивительная целебная сила. Каким образом получают серу сосновую? Расскажу все по порядку.

Древесина сосны обыкновенной богата смолой, она постоянно вытекает из трещин коры, которые получаются естественным путем.

Таким образом, сосна залечивает свои раны и повреждения, заливая их живительной и бактерицидной смолой, тем самым, защищая дерево от высыхания и повреждения грибами. Прозрачную смолу хвойных деревьев называют в народе – живицей.

  • Читайте статью: Лечебные свойства живицы сосновой, необходимые рецепты и применение при различных заболеваниях.

Что такое сера сосновая

Живицу можно увидеть на стволах пихты, сосны, лиственницы, кедра – всех хвойных деревьев. Живица – это раствор смолы, перемешанной с эфирным маслом.

Вначале она жидко- тягучая, постепенно эфирное масло улетучивается и смола загустевает до зернистой массы. Под воздействием солнца и ветра, живица усыхает, твердеет и превращается в наросты в виде белой или желтоватой кристаллической массы.

Такие кристаллические наросты сибиряки называют серой сосновой. Серные наросты можно осторожно «сковырять» ножом, не повреждая самого дерева. В основном сырую серу добывают при заготовке леса, со спиленных деревьев ее срубают топориком вместе с корой сосны, которую называют — коринки. На коринках сера сосновая еще сырая.

Как получают серу

Чтобы ее жевать, как жевательную резинку, ее нужно «топить». Раньше серу сосновую топили в специальных чугунных горшках. В чугунок наливали побольше воды, сверху на него ставили второй чугунок с дырочкой, затянутой мелким металлическим ситечком.

В верхний чугунок укладывали порубленные коринки с серными наростами и ставили чугунки и в горячую печь на угли. Сера на коринках таяла и стекала на дно верхнего чугунка и через ситечко в нижний чугунок с водой. Томиться в печи, сера должна 1- 1,5 часа.

Топленую серу вынимали из горячей воды, мяли и вытягивали руками уже в холодной воде, до тех пор, пока она не переставала прилипать к рукам. Тогда ее раскатывали в жгуты и нарезали брусочками. Брусочки подсыхали и становились твердыми, как камешки. Сверху такие брусочки коричневого цвета, а внутри сера желтовато –коричневая, с янтарным блеском.

В детстве, мне самой доводилось топить серу. Чугунные горшки мы заменяли на обыкновенные, жестяные банки, в остальном технология та же. В деревне такие брусочки (комочки) в 50 граммов весом, мы покупали за 5 копеек, сейчас на рынке тоже можно купить серу и сосновую и листвиничную , комочек в 30 граммов стоит 60 рублей, кедровая сера дороже – до 100 рублей.

В последнее время на рынке все чаще продают костровую серу, которую топят прямо в лесу, на кострах и фасуют в маленькие целлофановые пакетики или блистерную упаковку. Эта сера пахнет дымком и многим она нравится. А мне нет.
На фотографии — сера кедровая:

Нарушенная технология топления сразу напоминает о себе. Костровая сера всегда мягкая, липучая и расплывается в лепешку. На зубах она липнет, хотя на целебных свойствах серы это никак не отражается.

Настоящая сера сосновая, томленая в печи, держит форму, поэтому ее раньше и продавали комочками.

С хрустом откусывая от него кусочек, сначала надо чуть-чуть подержать ее во рту, чтобы размякла, а после жевать.

Такую серу хранят в банках с холодной водой, иначе она пересыхает и во время жевания рассыпается в порошок.

Лечебные свойства серы

Теперь продают серу и в аптеках, называется она «Смолка», «Живица», фасуют ее в блистере, как таблетки. Сера хвойных деревьев очень полезна. Она содержит те же микроэлементы, что и смола. Богата фитонцидами и витаминами «С», «В1», «В2», «Р», «К», каротином.

А какая же она душистая!

  • Обладает бактерицидными и дезинфицирующими свойствами,
  • уничтожает микробы в полости рта и носоглотки,
  • поэтому ее использовали как средство для повышения иммунитета,
  • очищает зубы от частичек пищи,
  • прекрасно освежает дыхание,
  • облегчает зубную боль, для этого кусочек серы при зубной боли держали во рту, за щекой.

А если серу жевать после каждого приема пищи, минут по 10-20, то про зубные болезни и болезни десен можно вообще забыть. А так же, можно забыть и про болезни горла и верхних дыхательных путей, но напоминаю, если серу жевать ежедневно, а не от случая к случаю.

Поскольку она тверже жевательной резинки, поэтому укрепляет зубы, создавая им напряжение. Кусочка серы, «на один жевок» хватает на один день, после она становится «старой» — так говорили старики, т.е. попросту говоря, меняет цвет, становится буро-коричневой и рассыпается в порошок.

Стареет сера сосновая лишь потому, что она вбирает в себя частички пищи, собирает микробы, очищая и дезинфицируя полость рта.

Жуйте серу для здоровья!

В статьях блога используются картинки, из открытых источников Интернета. Если вы, вдруг, увидите свое авторское фото, сообщите об этом редактору блога через форму Обратная связь. Фотография будет удалена, либо будет поставлена ссылка на ваш ресурс. Спасибо за понимание!

Сжигание серы

Горение серы представляет гомогенную экзотермическую реакцию, которой предшествует процесс перехода твердой серы в жидкое состояние и ее последующее испарение:

S тв.→ S жидк.→ S пар.

Таким образом, процесс горения протекает в газовой фазе в потоке предварительно высушенного воздуха и описывается уравнением

S+O2=SO2-∆H.

где:∆H = 297,3 кДж в расчете на твердое агрегатное состояние серы.

Для сжигания серы используют печи форсуночного и циклонного типов. В форсуночных печах расплавленная сера распыляется в камере сгорания сжатым воздухом через форсунки, которые не могут обеспечить достаточно полного перемешивания паров серы с воздухом и необходимой скорости горения. В циклонных печах, работающих по принципу центробежных пылеуловителей (циклонов), достигается значительно лучшее смешение компонентов и обеспечивается высокая интенсивность процесса горения серы.

Печной газ при сжигании серы отличается более высоким содержанием оксида серы (IV) и не содержит значительного количества пыли. При сжигании самородной серы в нем также полностью отсутствуют соединения мышьяка и селена, являющиеся каталитическими ядами.

Поскольку в печном газе при сжигании серы отсутствуют пыль и каталитические яды, технологическая схема производства серной кислоты из серы не содержит отделения очистки газа, отличается простотой и получила название «короткой схемы».

Существующие установки по производству серной кислоты из серы, снабженные печами циклонного типа, имеют производительность 100т/сут и более. Разрабатываются новые конструкции производительностью до 500 т/сут.

Способ производства серной кислоты из сероводорода, получивший название «мокрого» катализа (И.А. Ададуров, Д.Гернст, 1931 г), состоит в том, что смесь диоксида серы и паров воды, полученная сжиганием сероводорода в токе воздуха, подается без разделения на контактирование, где диоксид серы окисляется на твердом ванадиевом катализаторе до триоксида серы. Затем газовая смесь охлаждается в конденсаторе, где пары образующейся серной кислоты превращаются в жидкий продукт.

Таким образом, в отличие от методов производства серной кислоты из колчедана и серы, в процессе мокрого катализа отсутствует специальная стадия абсорбции триоксида серы и весь процесс включает три последовательные стадии:

1. Сжигание сероводорода:

H2S+1,5 O2→SO2+H2O-∆H1, где ∆H1=519 кДж

2. Окисление диоксида серы в триоксид серы:

SO2+0,5O2 ⇄ SO3-∆H2, где ∆H2=96 кДж

3. Конденсация паров и образование серной кислоты:

SO3+H2O ⇄ H2SO4- ∆H3, где ∆H3=92 кДж

Таким образом, процесс мокрого катализа описывается суммарным уравнением:

H2S+2O2→H2SO4-∆H, где ∆H=707 кДж

В качестве сырья в методе мокрого катализа используют высококонцентрированный сероводородный газ, содержащий до 90% об. H2S, являющийся отходом некоторых производств (коксохимия, нефтепереработка). Так как газ при выделении подвергается промывке, то не нуждается в особой стадии очистки, а продукты его сжигания не содержат вредных примесей и не требуют очистки. Наряду с отсутствие в технологической схеме стадии абсорбции это существенно упрощает процесс производства.

Теоретически, при абсолютно сухих сероводородном газе и воздухе, должна образоваться 100%-ная серная кислота. На практике, за счет присутствия в воздухе паров воды, концентрация получаемой кислоты не превышает 96% мас., при выходе на сероводород 0,97 дол.ед. Производительность существующих установок, работающих по методу мокрого катализа, достигает 300т/сут по моногидрату серной кислоты.

Изотопы

Основная статья: Изотопы серы

Природная Сера состоит из четырёх стабильных изотопов:

32S (95,02 %), 33S (0,75 %), 34S (4,21 %), 36S (0,02 %).

Получены также искусственные радиоактивные изотопы

31S (T½ = 2,4 с), 35S (T½ = 87,1 сут), 37S (Т½= 5,04 мин) и другие.

История и происхождение названия

Происхождение названия

Слово «сера», известное в древнерусском языке с XV века, заимствовано из старославянского «сѣра» — «сера, смола», вообще «горючее вещество, жир». Этимология слова не выяснена до настоящих времен, поскольку первоначальное общеславянское название вещества утрачено и слово дошло до современного русского языка в искажённом виде.

По предположению Фасмера, «сера» восходит к лат. сera — «воск» или лат. serum — «сыворотка».

Латинское sulfur (происходящее из эллинизированного написания этимологического sulpur), предположительно, восходит к индоевропейскому корню *swelp — «гореть».

История открытия

Точное время открытия серы не установлено, но этот элемент использовался до нашей эры.

Сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Она считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов.

Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. Уже у Гомера описаны «сернистые испарения», смертельное действие выделений горящей серы. Сера, вероятно, входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников.

Около VIII века китайцы стали использовать её в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, лёгкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов (например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что её считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд.

Пресвитер Теофил (XII век) описывает способ окислительного обжига сульфидной медной руды, известный, вероятно, ещё в древнем Египте.

В период арабской алхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой сера почиталась обязательной составной частью (отцом) всех металлов.

В дальнейшем она стала одним из трёх принципов алхимиков, а позднее «принцип горючести» явился основой теории флогистона. Элементарную природу серы установил Лавуазье в своих опытах по сжиганию.

С введением пороха в Европе началось развитие добычи природной серы, а также разработка способа получения её из пиритов; последний был распространён в древней Руси. Впервые в литературе он описан у Агриколы.


Кристаллы серы среди щёток арагонита

Сера в природе


Самородная сера на вулкане Килауэа

Большие скопления самородной серы (с содержанием > 25 %) редки, они встречаются в местах вулканической активности, им сопутствуют сернистые фумаролы и сернистые воды.

Серная руда разрабатывается в месторождениях самородной серы, добывается из сульфидных руд и промышленных газов.

Серные бактерии могут окислять сероводород от гниющих органических остатков до серы и накапливать её.

Природные минералы серы

Сера является шестнадцатым по химической распространённости элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и в связанном виде.

Важнейшие природные минералы серы: FeS2 — железный колчедан, или пирит, ZnS — цинковая обманка, или сфалерит (вюрцит), PbS — свинцовый блеск, или галенит, HgS — киноварь, Sb2S3 — антимонит, Cu2S — халькозин, CuS — ковеллин, CuFeS2 — халькопирит. Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах и сланцах. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обусловливает «постоянную» жёсткость пресной воды. Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

Получение

В древности и в средние века серу добывали, вкапывая в землю большой глиняный горшок, на который ставили другой, с отверстием в дне. Последний заполняли породой, содержащей серу, и затем нагревали. Сера плавилась и стекала в нижний горшок.

В настоящее время серу получают главным образом путём выплавки самородной серы непосредственно в местах её залегания под землёй. Серные руды добывают разными способами — в зависимости от условий залегания. Залежам серы почти всегда сопутствуют скопления ядовитых газов — соединений серы. К тому же нельзя забывать о возможности её самовозгорания.

При добыче руды открытым способом экскаваторами снимают пласты пород, под которыми залегает руда. Взрывами рудный пласт дробят, после чего глыбы руды отправляют на сероплавильный завод, где из концентрата извлекают серу.

В 1890 г. Герман Фраш предложил плавить серу под землёй и через скважины, подобные нефтяным, выкачивать её на поверхность. Сравнительно невысокая (113 °C) температура плавления серы подтверждала реальность идеи Фраша. В 1890 г. начались испытания, приведшие к успеху.

Известно несколько методов получения серы из серных руд: пароводяные, фильтрационные, термические, центрифугальные и экстракционные.


Гранулированная сера

Также сера в больших количествах содержится в природном газе в газообразном состоянии (в виде сероводорода, сернистого ангидрида). При добыче она откладывается на стенках труб и оборудования, выводя их из строя. Поэтому её улавливают из газа как можно быстрее после добычи. Полученная химически чистая мелкодисперсная сера является идеальным сырьём для химической и резиновой промышленности.

Серу из природного сернистого газа получают методом Клауса. Для этого используются так называемые серные ямы, где происходит дегазация серы, на выходе получают модифицированную серу — продукт, широко использующийся в производстве асфальта. Технологические установки для получения серы обычно включают в себя ямы недегазированной серы, ямы дегазации, ямы хранения дегазированной серы, а также налив жидкой серы и склад комовой серы. Стены ямы обычно делают из кирпича, дно заливают бетоном, а сверху закрывают яму алюминиевой крышей. Так как сера — это весьма агрессивная среда, ямы периодически приходится полностью реконструировать.

Крупнейшее месторождение самородной серы вулканического происхождения находится на острове Итуруп с запасами категории A+B+C1 — 4227 тыс. тонн и категории C2 — 895 тыс. тонн, что достаточно для строительства предприятия мощностью 200 тыс. тонн гранулированной серы в год.

Склад серы у химического цеха ММСК (1960-е гг.)

Производители

С 1939 по 1986 год крупнейшим производителем серы в СССР был Медногорский медно-серный комбинат (ММСК): в середине 1950-х годов он выпускал до 250—280 тысяч тонн в год, что составляло 80 % серы, производившейся в стране.

…Утром мы были на медносерном заводе. Около 80 процентов серы, выпускаемой в нашей стране, добывается на этом предприятии.

— До пятидесятого года стране приходилось импортировать много серы из-за границы. Теперь нужда в импорте серы отпала, — говорил директор завода Александр Адольфович Бурба. — Но завод продолжает расширяться. Начали строить цех производства серной кислоты.

С высокой эстакады застывшим потоком повис ярко-жёлтый массив серы. То, что мы видим в небольших количествах в стеклянных баночках в лабораториях, здесь, на заводском дворе, лежало огромными глыбами».

— А. Софронов. В Оренбургских степях (журнал «Огонёк», 1956)

В начале XXI века основными производителями серы в России являются предприятия ОАО Газпром: ООО Газпром добыча Астрахань и ООО Газпром добыча Оренбург, получающие её как побочный продукт при очистке газа.

Товарные формы

В промышленности реализовано получение серы в различных товарных формах. Выбор той или иной формы определяется требованиями заказчика.

Комовая сера до начала 1970-х годов была основным видом серы, выпускаемым промышленностью СССР. Её получение технологически просто и осуществляется подачей жидкой серы по обогреваемому трубопроводу на склад, где производится заливка серных блоков. Застывшие блоки высотой 1—3 метра разрушают на более мелкие куски и транспортируют заказчику. Метод, однако, имеет недостатки: невысокое качество серы, потери на пыль и крошку при рыхлении и погрузке, сложность автоматизации.

Жидкую серу хранят в обогреваемых резервуарах и транспортируют в цистернах. Транспорт жидкой серы более выгоден, чем её плавление на месте. Достоинства получения жидкой серы — отсутствие потерь и высокая чистота. Недостатки — опасность возгорания, траты на обогрев цистерн.

Формованная сера бывает чешуйчатая и пластинчатая. Чешуйчатую серу начали производить на НПЗ в 1950-х годах. Для получения используют вращающийся барабан, внутри он охлаждается водой, а снаружи кристаллизуется сера в виде чешуек толщиной 0,5—0,7 мм. В начале 1980-х годов вместо чешуйчатой стали выпускать пластинчатую серу. На движущуюся ленту подается расплав серы, который охлаждается по мере движения ленты. На выходе образуется застывший лист серы, который ломают с образованием пластинок. Сегодня эта технология считается устаревшей, хотя около 40 % канадской серы экспортируется именно в таком виде ввиду больших капиталовложений в установки для её получения.

Гранулированную серу получают различными методами.

  • Водная грануляция (пеллетирование) разработана в 1964 году английской фирмой «Эллиот». Процесс основан на быстром охлаждении капель серы, падающих в воду. Первое внедрение технологии — процесс «Салпел» в 1965 году. Крупнейший завод позже был построен в Саудовской Аравии в 1986 году. На нём каждая из трёх установок может производить до 3500 т гранулированной серы в сутки. Недостаток технологии — ограниченное качество гранул серы, обладающих неправильной формой и повышенной хрупкостью.
  • Грануляция в кипящем слое разработана французской компанией «Перломатик». Капли жидкой серы подаются вверх. Они охлаждаются водой и воздухом и смачиваются жидкой серой, которая застывает на образующихся гранулах тонким слоем. Конечный размер гранул 4—7 мм. Более прогрессивным является процесс «Прокор», который широко внедрён в Канаде. В нём применяются барабанные грануляторы. Однако этот процесс очень сложен в управлении.
  • Воздушно-башенная грануляция разработана и внедрена в Финляндии в 1962 году. Расплав серы диспергируется с помощью сжатого воздуха в верхней части грануляционной башни. Капли падают и затвердевают, попадая на транспортную ленту.

Молотая сера является продуктом размола комовой серы. Степень измельчения может быть различной. Его проводят сначала в дробилке, потом в мельнице. Таким способом возможно получение очень высокодисперсной серы с размером частиц менее 2 мкм. Грануляцию порошковой серы проводят в прессах. Необходимо использование связующих добавок, в качестве которых используют битумы, стеариновую кислоту, жирные кислоты в виде водной эмульсии с триэтаноламином и другие.

Коллоидная сера — это разновидность молотой серы с размером частиц менее 20 мкм. Её применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и в медицине как противовоспалительные и дезинфицирующие средства. Коллоидную серу получают различными способами.

  • Способ получения путём размола широко распространён, поскольку не предъявляет высоких требований к сырью. Одним из лидеров по этой технологии является фирма «Байер».
  • Способ получения из расплавленной серы или её паров был внедрён в США в 1925 году. Технология подразумевает смешение с бентонитом, полученная смесь образует устойчивые суспензии с водой. Однако содержание серы в растворе невелико (не более 25 %).
  • Экстракционные способы получения основаны на растворении серы в органических растворителях и дальнейшем испарении последних. Однако они не получили широкого распространения.

Высокочистую серу получают используя химические, дистилляционные и кристаллизационные методы. Её применяют в электронной технике, при изготовлении оптических приборов, люминофоров, в производстве фармацевтических и косметических препаратов — лосьонов, мазей, средств против кожных болезней.

Применение

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.

Свойства

Физические свойства

Природный сросток кристаллов самородной серы Горение серы

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. В воде сера нерастворима, но хорошо растворяется в органических растворителях, например, в сероуглероде, скипидаре.

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.

Фазовая диаграмма серы

Фазовая диаграмма элементарной серы.
Sp — ромбическая сера; Sм — моноклинная сера; Sж — жидкая сера; Sп — пары серы.

Элементарная кристаллическая сера может существовать в виде двух аллотропных модификаций (энантиотропия серы) — ромбической и моноклинной, — то есть сера диморфна, поэтому для элементарной серы возможно существование четырёх фаз: твёрдой ромбической, твёрдой моноклинной, жидкой и газообразной, а на фазовой диаграмме серы (см. рисунок; для давления использован логарифмический масштаб) имеются два поля твёрдых фаз: область ромбической серы и область существования моноклинной серы (треугольник АВС).

На фазовой диаграмме серы:

  • DA — линия возгонки ромбической серы Sp, описывающая зависимость давления насыщенного пара серы Sп от температуры над твёрдой ромбической серой;
  • AС — линия возгонки моноклинной серы Sм, описывающая зависимость давления насыщенного пара серы от температуры над твёрдой моноклинной серой;
  • СF — линия испарения жидкой серы Sж, описывающая зависимость давления насыщенного пара серы от температуры над расплавом серы;
  • AB — линия полиморфного превращения сера ромбическая <—> сера моноклинная, описывающая зависимость температуры фазового перехода между ромбической и моноклинной серой от давления;
  • ВЕ — линия плавления ромбической серы, описывающая зависимость температуры плавления ромбической серы от давления;
  • ВЕ — линия плавления моноклинной серы, описывающая зависимость температуры плавления моноклинной серы от давления.

Пунктирные линии отражают возможность существования метастабильных фаз, которые наблюдаются при резком изменении температуры:

  • AО — линия сублимации перегретой ромбической серы;
  • ВО — линия плавления перегретой ромбической серы;
  • СО — линия испарения переохлаждённой жидкой серы;

На фазовой диаграмме серы имеются три стабильные тройные точки и одна метастабильная, каждая из которых отвечает условиям термодинамического равновесия трёх фаз:

  • точка А (дополнительная): равновесие твёрдой ромбической, твёрдой моноклинной и газообразной серы;
  • точка В (дополнительная): равновесие твёрдой ромбической, твёрдой моноклинной и жидкой серы;
  • точка С (основная): равновесие твёрдой моноклинной, расплавленной и газообразной серы;
  • точка О (метастабильная): метастабильное равновесие между перегретой твёрдой ромбической, переохлаждённой жидкой и газообразной серой.

Как показывает фазовая диаграмма, ромбическая сера не может одновременно находиться в равновесии с расплавом и парами серы, поэтому в основной тройной точке (когда равновесные фазы находятся в разных агрегатных состояниях) твёрдая фаза представлена моноклинной серой. Метастабильная тройная точка появляется вследствие низкой скорости превращения одной кристаллической модификации серы в другую.

Химические свойства

На воздухе сера горит, образуя сернистый газ — бесцветный газ с резким запахом:

S + O2 → SO2

С помощью спектрального анализа установлено, что на самом деле процесс окисления серы в двуокись представляет собой цепную реакцию и происходит с образованием ряда промежуточных продуктов: моноокиси серы S2O2, молекулярной серы S2, свободных атомов серы S и свободных радикалов моноокиси серы SO.

Восстановительные свойства серы проявляются в реакциях серы и с другими неметаллами, однако при комнатной температуре сера реагирует только со фтором:

S + 3F2 → SF6

Расплав серы реагирует с хлором, при этом возможно образование двух низших хлоридов (дихлорид серы и дитиодихлорид):

2S + Cl2 → S2Cl2 S + Cl2 → SCl2

При избытке серы также образуются разнообразные дихлориды полисеры типа SnCl2.

При нагревании сера также реагирует с фосфором, образуя смесь сульфидов фосфора, среди которых — высший сульфид P2S5:

5S + 2P → P2S5

Кроме того, при нагревании сера реагирует с водородом, углеродом, кремнием:

S + H2 → H2S (сероводород) C + 2S → CS2 (сероуглерод) Si + 2S → SiS2 (сульфид кремния)

При нагревании сера взаимодействует со многими металлами, часто — весьма бурно. Иногда смесь металла с серой загорается при поджигании. При этом взаимодействии образуются сульфиды:

2Na + S → Na2S Ca + S → CaS 2Al + 3S → Al2S3 Fe + S → FeS

Растворы сульфидов щелочных металлов реагируют с серой с образованием полисульфидов:

Na2S + S → Na2S2

Из сложных веществ следует отметить прежде всего реакцию серы с расплавленной щёлочью, в которой сера диспропорционирует аналогично хлору:

3S + 6KOH → K2SO3 + 2K2S + 3H2O

Полученный сплав называется серной печенью.

С концентрированными кислотами-окислителями (HNO3, H2SO4) сера реагирует только при длительном нагревании:

S + 6HNO3(конц.) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O S + 2H2SO4(конц.) → 3SO2 + 2H2O

При увеличении температуры в парах серы происходят изменения в количественном молекулярном составе. Число атомов в молекуле уменьшается:

S8 → S6 → S4

При 800—1400 °C пары состоят в основном из двухатомной серы:

S4 → S2

А при 1700 °C сера становится атомарной:

S2 → S

Биологическая роль

Сера — один из биогенных элементов. Сера входит в состав некоторых аминокислот (цистеин, метионин), витаминов (биотин, тиамин), ферментов. Сера участвует в образовании третичной структуры белка (формирование дисульфидных мостиков). Также сера участвует в бактериальном фотосинтезе (сера входит в состав бактериохлорофилла, а сероводород является источником водорода). Окислительно-восстановительные реакции серы — источник энергии в хемосинтезе.

В человеке содержится примерно 2 г серы на 1 кг массы тела.

Биологической действие

Чистая сера не ядовита, все же летучие серосодержащие соединения ядовиты (сернистый газ, серный ангидрид, сероводород и др.).

Серное мыло

Пожароопасные свойства серы

Тонкоизмельчённая сера склонна к химическому самовозгоранию в присутствии влаги, при контакте с окислителями, а также в смеси с углём, жирами, маслами. Сера образует взрывчатые смеси с нитратами, хлоратами и перхлоратами. Самовозгорается при контакте с хлорной известью.

Средства тушения: распылённая вода, воздушно-механическая пена.

По данным В. Маршалла пыль серы относится к разряду взрывоопасных, но для взрыва необходима достаточно высокая концентрация пыли — порядка 20 г/м³ (20 000 мг/м³), такая концентрация во много раз превышает предельно допустимую концентрацию для человека в воздухе рабочей зоны — 6 мг/м³.

Пары образуют с воздухом взрывчатую смесь.

Горение серы

Горение серы протекает только в расплавленном состоянии аналогично горению жидкостей. Верхний слой горящей серы кипит, создавая пары, которые образуют слабо светящееся голубое пламя высотой до 5 см. Температура пламени при горении серы составляет 1820 °C.

Так как воздух по объёму состоит приблизительно из 21 % кислорода и 79 % азота и при горении серы из одного объёма кислорода получается один объём SO2, то максимальное теоретически возможное содержание SO2 в газовой смеси составляет 21 %. На практике горение происходит с некоторым избытком воздуха, и объёмное содержание SO2 в газовой смеси меньше теоретически возможного, составляя обычно 14—15 %.

Обнаружение горения

Обнаружение горения серы пожарной автоматикой является трудной проблемой. Пламя сложно обнаружить человеческим глазом или видеокамерой, спектр голубого пламени лежит в основном в ультрафиолетовом диапазоне. Тепловыделение при пожаре приводит к температуре ниже, чем при пожарах других распространённых пожароопасных веществ. Для обнаружения горения тепловым извещателем необходимо размещать его непосредственно близко к сере. Пламя серы не излучает в инфракрасном диапазоне. Таким образом оно не будет обнаружено распространёнными инфракрасными извещателями. Ими будут обнаруживаться лишь вторичные возгорания. Пламя серы не выделяет паров воды. Таким образом детекторы ультрафиолетовых извещателей пламени, использующие соединения никеля, не будут работать.

Для эффективного обнаружения пламени рекомендуется использовать ультрафиолетовые извещатели с детекторами на основе молибдена. Они имеют спектральный диапазон чувствительности 1850…2650 ангстрем, который подходит для обнаружения горения серы.

Пожарная безопасность

Для выполнения требований пожарной безопасности на складах серы необходимо:

  • конструкции и технологическое оборудование должны регулярно очищаться от пыли;
  • помещение склада должно постоянно проветриваться естественной вентиляцией при открытых дверях;
  • дробление комков серы на решётке бункера должно производиться деревянными кувалдами или инструментом из неискрящего материала;
  • конвейеры для подачи серы в производственные помещения должны быть снабжены металлоискателями;
  • в местах хранения и применения серы необходимо предусматривать устройства (бортики, пороги с пандусом и т. п.), обеспечивающие в аварийной ситуации предотвращение растекания расплава серы за пределы помещения или открытой площадки;
  • на складе серы запрещается:
    • производство всех видов работ с применением открытого огня;
    • складировать и хранить промасленную ветошь и тряпки;
    • при ремонте применять инструмент из искродающего материала.

Пожары на складах серы

В декабре 1995 года на открытом складе серы предприятия, расположенного в городе Сомерсет-Уэст Западно-Капской провинции Южно-Африканской Республики, произошёл крупный пожар, погибли два человека.

16 января 2006 года около 17 часов на череповецком предприятии «Аммофос» загорелся склад с серой. Общая площадь пожара — около 250 квадратных метров. Полностью ликвидировать его удалось лишь в начале второго ночи. Жертв и пострадавших нет.

15 марта 2007 года рано утром на ООО «Балаковский завод волоконных материалов» произошёл пожар на закрытом складе серы. Площадь пожара составила 20 м2. На пожаре работало 4 пожарных расчёта с личным составом в 13 человек. Примерно через полчаса пожар был ликвидирован. Никто не пострадал.

4 и 9 марта 2008 года произошло возгорание серы в Атырауской области в хранилище серы ТШО на Тенгизском месторождении. В первом случае очаг возгорания удалось потушить быстро, во втором случае сера горела 4 часа. Объём горевших отходов нефтепереработки, к каковым по казахстанским законам отнесена сера, составил более 9 тысяч килограммов.

В апреле 2008 недалеко от посёлка Кряж Самарской области загорелся склад, на котором хранилось 70 тонн серы. Пожару была присвоена вторая категория сложности. К месту происшествия выехали 11 пожарных расчётов и спасатели. В тот момент, когда пожарные оказались около склада, горела ещё не вся сера, а только её небольшая часть — около 300 килограммов. Площадь возгорания вместе с участками сухой травы, прилегающими к складу, составила 80 квадратных метров. Пожарным удалось быстро сбить пламя и локализовать пожар: очаги возгорания были засыпаны землёй и залиты водой.

В июле 2009 года в Днепродзержинске горела сера. Пожар произошёл на одном из коксохимических предприятий в Баглейском районе города. Огонь охватил более восьми тонн серы. Никто из сотрудников комбината не пострадал.

В конце июля 2012 года под Уфой в поселке Тимашево загорелся склад с серой площадью 3200 квадратных метров. На место выехало 13 единиц техники, в тушении пожара задействован 31 пожарный. Произошло загрязнение атмосферного воздуха продуктами горения. Погибших и пострадавших нет.

Юникод

В Юникоде есть алхимический символ серы.

Кодировка по Unicode и HTML

Графема Unicode HTML
Код Название Шестнадцатеричное Десятичное Мнемоника
? U+1F70D ALCHEMICAL SYMBOL FOR SULFUR &#x1F70D; &#128781;

Сера – это один из элементов, представленных в периодической таблице. Вещество отнесено в 16 группу, под третий период. Атомный номер серы – 16. В природе её можно встретить как в чистом виде, так и в смешанном. В химических формулах сера обозначается латинской буквой S. Она является элементом в составе многих белков и обладает большим числом физических и химических свойств, что делает её востребованной.

Физические и химические свойства серы

Основные физические свойства серы:

Физические свойства серы

  • Твердокристаллический состав (ромбическая форма со светло-жёлтой окраской и моноклинная форма, отличающаяся медово-желтой окраской).
  • Изменение цвета при повышении температуры от 100°С.
  • Температура, при которой элемент переходит в жидкое агрегатное состояние – 300°С.
  • Обладает низкой теплопроводностью.
  • Не растворяется в воде.
  • Легко растворяется в аммиачном концентрате и в сероуглероде.

Основные химические особенности серы:

  • Является окислителем для металлов, формирует сульфиды.
  • Активно взаимодействует с водородом при температурах – до 200°С.
  • Формирует оксиды при взаимодействии с кислородом при температурах – до 280°С.
  • Хорошо взаимодействует с фосфором, углеродом в качестве окислителя, а ещё с фтором и другими сложными веществами как восстановитель.

Где может содержаться сера в природе

Самородную серу в больших объёмах не так часто можно встретить в природе. Как правило, она содержится в определённых рудах. Порода с чистыми кристаллами серы называется рудой с серными вкраплениями.

От того, каким образом сформировались эти вкрапления в породе, напрямую, зависит дальнейшая ориентация разведывательных и поисковых работ. Но однозначного ответа на этот вопрос, человечество еще не нашло.

Есть множество разнообразных теорий по происхождению самородной серы в породах, но не одна не доказана полностью, так как явление образования этого элемента довольно сложное. К числу рабочих версий формирования серной руды отнесены:

  • теория сингенеза: одновременное происхождение серы с вмещающими породами;
  • теория эпигенеза: образование серы позднее основных пород;
  • теория метасоматоза: один из подвидов теории эпигенеза, заключается в превращении гипса и ангидрида в серу.

Сфера применения

Сера используется для изготовления различных материалов, среди которых:

  • бумага и спички;
  • краски и ткани;
  • лекарственные препараты и косметика;
  • резина и пластик;
  • горючие смеси;
  • удобрения;
  • взрывчатка и яды.

Для производства, одного автомобиля, необходимо затратить 14 кг этого вещества. Благодаря такому широкому спектру применения серы, можно смело утверждать о том, что производственный потенциал государства зависит от её запасов и потребления.

Львиная доля мировой разработки руды идёт на производство бумаги, так как соединения серы способствуют получению целлюлозы. Для производства 1 тонны этого сырья, необходимо израсходовать более 1-го центнера серы. Большие объёмы этого вещества необходимы для получения резины при вулканизации каучуков.

Применение серы в сельском хозяйстве и горнохимической отрасли

Сера как в чистом виде, так и в виде соединений широко применяется в сельском хозяйстве. Она есть в минеральных удобрениях и ядохимикатах. Сера полезна для растений, как фосфор, калий и другие вещества, хотя основная доля внесённого в грунт удобрения не усваивается ими, а способствует поглощению фосфора.

Поэтому сера добавляется в землю одновременно с фосфоритной мукой. Бактерии, находящиеся в почве, окисляют её и образуют серную и сернистую кислоты, которые реагируют с фосфоритами, образовывая фосфорные соединения, отлично усваиваемые растениями.

Горнохимическая промышленность

Горнохимическая промышленность является лидером среди потребителей серы. Около половины всего добываемого в мире ресурса отправляется на получение серной кислоты. Для производства одной тонны этого вещества, необходимо затратить 3 центнера серы. А серная кислота в химической промышленности сравнима с ролью воды для живого организма.

Существенные объёмы серы и серной кислоты необходимы в производстве взрывчатки и спичек. Очищенное от всяческих добавок вещество необходимо в производстве красителей и светящихся составов.

Серные соединения используются в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности. Именно они нужны в процессе получения антидетонаторов, машинных масел и смазки для агрегатов сверхвысоких давлений, а также в охлаждающих жидкостях, ускоряющих обработку металлов, может входить до 18% серы.

Сера незаменима в горнодобывающей отрасли, текстильной промышленности и в производстве большого числа продуктов питания.

Месторождения серы

Месторождениями серы называются места скопления серной руды. Согласно данным исследований, мировые залежи серы равны 1,4 миллиардам тонн. На сегодня месторождения этих руд найдены в разных уголках планеты. В России – вблизи левых берегов Волги и на Урале, а ещё в Туркмении. Залежей руды много в США, а именно в Техасе и Луизиане. Месторождения кристаллической серы найдены, и по сей день разрабатываются в итальянских регионах Сицилия и Романье.

Серные руды классифицируются по процентному содержанию в них этого компонента. Таким образом, различаются богатые руды с содержанием серы – более 25% и бедные – до 12%. Ещё месторождения серы бывают:

Нахождение серы в природе

  • стратиформными;
  • солянокупольными;
  • вулканогенными.

Такая разновидность месторождений, как стратиформные, является самой популярной. В мировой добыче эти рудники занимают 60%. Особенностью таких месторождений является их связь с сульфатно-карбонатными залежами. Руды размещаются в сульфатных породах. Размеры серных тел могут достигать несколько сотен метров и обладать мощностью в несколько десятков метров.

Рудники солянокупольного типа – 35% от всей мировой разработки серы. Для них характерны серные руды серого цвета.

Доля вулканогенных рудников равна 5%. Они образовались вследствие извержений вулканов. Морфология рудных тел в таких месторождениях имеет пластообразный вид или линзовидную форму. В таких рудниках содержится порядка 40% серы. Залежи вулкогенного типа характерны для тихоокеанского вулканического пояса.

Кроме самородной серы, важным ископаемым, который содержит серу и её соединения, является железный колчедан или пирит. Большая часть мировой добычи колчедана приходится на страны Европы. Массовая доля серных соединений в пирите равна 80%. К лидерам по добыче руды относится Испания, ЮАР, Япония, Италия и Соединённые Штаты Америки.

Процесс добычи

Процесс добычи серы

Добыча серы производится одним из возможных методов, выбор, которого, зависит от типа месторождения. Добыча может быть открытой или подземной.

Открытая разработка серной руды является наиболее распространённой. Вначале процесса добычи серы этим способом производится снятие существенного слоя породного грунта экскаваторами. Затем выполняется дробление самой руды. Добытые части руды транспортируются на обогатительные фабрики, чтобы пройти процедуру очистки. После этого сера отправляется на производство, где выполняется её плавление и получение конечного вещества из концентратов.

Метод подземного плавления

Помимо этого, ещё может использоваться способ Фраша, который основан на подземной плавке серы. Такой подход целесообразно применять для глубоких залеганий вещества. После того как ископаемое было расплавлено в шахте, выполняется выкачка жидкой серы наружу. С этой целью устраиваются специальные скважины. Способ Фраша осуществим, только благодаря лёгкости плавления вещества и его относительно маленькой плотности.

Метод разделения руды на центрифугах

Его особенность заключается в одной негативной черте: сера, добытая посредством центрифуги, имеет множество примесей и нуждается в дополнительной очистке. Вследствие этого, такой способ считается довольно затратным.

Разработка руд в отдельных случаях может выполняться такими методами:

Центрифугирование

  • пароводяной;
  • скважинный;
  • фильтрационный;
  • экстракционный;
  • термический.

Независимо от того, каким подходом будет производиться добыча из земных недр, требуется чёткое соблюдение норм и правил техники безопасности. Главная опасность процесса разработки серной руды заключается в том, что в её залежах может скапливаться ядовитый и взрывоопасный сероводород.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *