На что влияет сера в металле


Влияние фосфора и серы на свойства стали

Примеси: постоянные, скрытые и случайные

Марганец, кремний, алюминий, серу и фосфор относят к постоянным примесям. Алюминий вместе с марганцем и кремнием применяется в качестве раскислителя и поэтому в малых количествах они всегда есть в раскисленных сталях. Руды железа, а также топливо и флюсы всегда содержат определенное количество фосфора и серы, которые остаются в чугуне, а затем переходят и в сталь.

Азот называют скрытой примесью – он поступает в сталь в основном из воздуха.

К случайным примесям относят медь, мышьяк, олово, цинк, сурьму, свинец и другие элементы. Они попадают в сталь с шихтой – с рудами из различных месторождений, а также из железного лома.

Все примеси – постоянные, скрытые и случайные – в разной степени являются неизбежными из-за технологии производства стали. Так, спокойная сталь обычно содержит эти примеси в следующих пределах: 0,3-0,7 % марганца; 0,2-0,4 % кремния; 0,01-0,02 % алюминия; 0,01-0,05 % фосфора, 0,01-0,04 % серы, 0,-0,2 % меди. В этих количествах эти элементы рассматривают как примеси, а в бóльших количествах, которые вносят в стали намеренно, их уже считают легирующими элементами.

Влияние фосфора на свойства сталей

Фосфор (Р) сегрегирует при затвердевании стали, но в меньшей степени, чем углерод и сера. Фосфор растворяется в феррите и за счет этого повышает прочность сталей. С увеличением содержания фосфора в сталях их пластичность и ударная вязкость снижается и повышается склонность к хладноломкости.

Растворимость фосфора при высокой температуре достигает 1,2 %. С понижением температуры растворимость фосфора в железе резко падает до 0,02-0,03 %. Такое количество фосфора характерно для для сталей, то есть весь фосфор обычно растворен в альфа-железе.

Фосфор имеет сильную тенденцию сегрегировать на границах зерен, что приводит к отпускной хрупкости легированных сталей, особенно в марганцевых, хромистых, магниево-кремниевых, хромоникелевых и хромомарганцевых сталях. Фосфор, кроме того, увеличивает упрочняемость сталей и замедляет, как и кремний, распад мартенсита в сталях.

Повышенное содержание фосфора часто задают в низколегированных сталях для улучшения их механической обработки, особенно автоматической.

В низколегированных конструкционных сталях с содержанием углерода около 0,1 % фосфор повышает прочность и сопротивление атмосферной коррозии.

В аустенитных хромоникелевых сталях добавки фосфора способствуют повышению предела текучести. В сильных окислителях наличие фосфора в аустенитных нержавеющих сталях может приводить к их коррозии по границам зерен. Это обусловлено явлением сегрегации фосфора по границам зерен.

Влияние серы на свойства сталей

Содержание серы (S) в высококачественных сталях не превышает 0,02-0,03 %. В сталях общего назначения допустимое содержание серы выше – 0,03-0,04 %. Специальной обработкой жидкой стали содержание серы в стали доводят до 0,005 %.

Сера не растворяется в железе, поэтому любое ее количество образует с железом сульфид железа FeS. Этот сульфид входит в состав эвтектики, которая образуется при 988 °С.

Повышенное содержание серы в сталях приводит к их красноломкости из-за низкоплавких сульфидных эвтектик, которые возникают по границам зерен. Явление красноломкости происходит при температуре 800 °С, то есть при температуре красного  каления стали.

Сера оказывает вредное влияние на пластичность, ударную вязкость, свариваемость и качество поверхности сталей (особенно в сталях с низким содержанием углерода и марганца).

Сера имеет очень сильную склонность к сегрегации по границам зерен. Это приводит к снижению пластичности сталей в горячем состоянии. Однако серу в количестве от 0,08 до 0,33 % намеренно добавляют в стали для автоматической механической обработки. Известно, что присутствие серы повышает усталостную прочность подшипниковых сталей.

Присутствие в стали марганца уменьшает вредное влияние серы. В жидкой стали протекает реакция образования сульфида марганца. Этот сульфид плавится при 1620 °С – при температурах значительно более высоких, чем температура горячей обработки сталей. Сульфиды марганца пластичны при температурах горячей обработки сталей (800-1200°С) и поэтому легко деформируются.

Влияние алюминия на свойства сталей

Алюминий (Al) широко применяется для раскисления жидкой стали, а также для измельчения зерна стальных слитков. К вредному влиянию алюминия относят то, что он способствует графитизации сталей. Хотя алюминий часто считают примесью, его активно применяют и как легирующий элемент. Поскольку алюминий образует с азотом твердые нитриды, он обычно бывает легирующим элементом в азотируемых сталях. Алюминий повышает стойкость сталей к окалинообразованию, и поэтому его добавляют в теплостойкие стали и сплавы. В дисперсионно упрочняемых нержавеющих сталях алюминий применяют как легирующий элемент, ускоряющий реакцию дисперсионного выделения. Алюминий повышает коррозионную стойкость низкоуглеродистых сталей. Из всех легирующих элементов алюминий является наиболее эффективным для контроля роста зерна при нагреве сталей под закалку.

Влияние азота на свойства сталей

Вредное влияние азота (N) заключается в том, что образуемые им довольно крупные, хрупкие неметаллические включения – нитриды – ухудшают свойства стали. Положительным свойством азота считают то, что он способен расширять аустенитную область диаграммы состояния сталей. Азот стабилизирует аустенитную структуру и частично заменяет никель в аустенитных сталях. В низколегированные стали добавляют нитридообразующие элементы ванадий, ниобий и титан. При контролируемой горячей обработке и охлаждении они образуют мелкие нитриды и карбонитриды, которые значительно повышают прочность стали.

Влияние меди на свойства сталей

Медь (Cu) имеет умеренную склонность к сегрегации. К вредному влиянию меди относят снижение хладноломкости стали. При повышенном содержании меди она отрицательно влияет качество поверхности стали при ее горячей обработке. Однако при содержании более 0,20 % медь повышает ее стойкость к атмосферной коррозии, а также прочностные свойства легированных и низколегированных сталей. Медь в количестве более 1 % повышает стойкость аустенитных нержавеющих сталей к воздействию серной и соляной кислот, а также их  стойкость к коррозии под напряжением.

Влияние олова на свойства сталей

Олово (Sn) уже в относительно малых количествах является вредным для сталей. Оно имеет очень сильную склонность сегрегировать к границам зерен и вызывать отпускную хрупкость в легированных сталях. Олово оказывает вредное влияние на качество поверхности непрерывнолитых слитков, а также может снижать горячую пластичность сталей в аустенитно-ферритной области диаграммы состояния.

Влияние сурьмы на свойства сталей

Сурьма (Sb) имеет сильную склонность сегрегировать при затвердевании стали и поэтому вредно влияет на качество поверхности непрерывнолитых стальных слитков. В твердом состоянии стали сурьма охотно сегрегирует к границам зерен и вызывает отпускную хрупкость легированных сталей.

Источники:
Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies, ed. G. E. Totten, 2006.
Гуляев А. П. Металловедение, 1986.

серы | Определение, свойства, использование и факты

Сера (S) , также обозначается как сера , неметаллический химический элемент, принадлежащий к кислородной группе (группа 16 [VIa] периодической таблицы), один из наиболее реактивных элементов. Чистая сера представляет собой хрупкое твердое вещество бледно-желтого цвета без вкуса, запаха и запаха, плохо проводящее электричество и нерастворимое в воде. Реагирует со всеми металлами, кроме золота и платины, с образованием сульфидов; он также образует соединения с несколькими неметаллическими элементами.Ежегодно производятся миллионы тонн серы, в основном для производства серной кислоты, которая широко используется в промышленности.

Британская викторина

118 Названия и символы таблицы Менделеева

Cu

  • сера: подводная кипящая сера

    Котлы с расплавленной серой на склоне вулкана Никко у Марианских островов.

    Основное финансирование этой экспедиции было предоставлено Программой исследования океана NOAA и программой NOAA Vents; видеоклипы отредактированы Биллом Чедвиком, Университет штата Орегон / NOAA См. все видео для этой статьи
  • сера: подводная кипящая сера

    Одна рука дистанционно управляемого транспортного средства Джейсона пробивает тонкую корку на залежи расплавленной серы недалеко от Марианские острова.

    Основное финансирование этой экспедиции было предоставлено Программой исследования океана NOAA и программой NOAA Vents; видеоклипы отредактированы Биллом Чедвиком, Университет штата Орегон / NOAA См. все видео к этой статье

По космическому изобилию сера занимает девятое место среди элементов, составляя лишь один атом из каждых 20 000–30 000.Сера встречается в несвязанном состоянии, а также в сочетании с другими элементами в горных породах и минералах, которые широко распространены, хотя она классифицируется среди второстепенных компонентов земной коры, в которых ее доля оценивается от 0,03 до 0,06 процента. На основании открытия, что некоторые метеориты содержат около 12 процентов серы, было высказано предположение, что более глубокие слои Земли содержат гораздо большую долю. Морская вода содержит около 0,09% серы в форме сульфата.В подземных отложениях очень чистой серы, которые присутствуют в куполообразных геологических структурах, считается, что сера образовалась в результате действия бактерий на минеральный ангидрит, в котором сера соединяется с кислородом и кальцием. Отложения серы в вулканических регионах, вероятно, образовались из газообразного сероводорода, образующегося под поверхностью Земли и преобразованного в серу в результате реакции с кислородом воздуха.

Свойства элемента
атомный номер 16
атомный вес 32.064
точка плавления
ромбическая 112,8 ° C (235 ° F)
моноклинная 119 ° C (246 ° F)
точка кипения 444,6 ° C ( 832 ° F)
плотность (при 20 ° C [68 ° F])
ромбический 2,07 г / см 3
моноклинный 1,96 г / см 3
степени окисления −2, +4, +6
электронная конфигурация 1 с 2 2 с 2 2 p 6 3 с 2 3 п 4

История

История серы - это часть древности.Само название, вероятно, пришло на латынь из языка Осканов, древнего народа, населявшего регион, включая Везувий, где широко распространены месторождения серы. Доисторические люди использовали серу в качестве пигмента для наскальных рисунков; Одним из первых зарегистрированных примеров применения лекарств является использование серы в качестве тонизирующего средства.

Сжигание серы играло роль в египетских религиозных церемониях еще 4000 лет назад. Упоминания «огонь и сера» в Библии связаны с серой, предполагая, что «адские огни» подпитываются серой.Начало практического и промышленного использования серы приписывают египтянам, которые использовали диоксид серы для отбеливания хлопка еще в 1600 году до нашей эры. Греческая мифология включает химию серы: Гомер рассказывает об использовании Одиссеем двуокиси серы для окуривания камеры, в которой он убил женихов своей жены. Использование серы во взрывчатых веществах и при демонстрации огня датируется в Китае примерно 500 г. до н.э., а средства для производства пламени, используемые в войне (греческий огонь), были приготовлены из серы в средние века. Плиний Старший в 50 г. н.э. сообщил о нескольких отдельных случаях использования серы и, по иронии судьбы, сам был убит, по всей вероятности, парами серы во время великого извержения Везувия (79 г. до н. Э.).Сера рассматривалась алхимиками как принцип горючести. Лавуазье признал его элементом в 1777 году, хотя некоторые считали его соединением водорода и кислорода; его элементарная природа была установлена ​​французскими химиками Жозефом Гей-Люссаком и Луи Тенаром.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Естественное появление и распространение

Многие руды важных металлов представляют собой соединения серы, сульфидов или сульфатов.Некоторыми важными примерами являются галенит (сульфид свинца, PbS), обманка (сульфид цинка, ZnS), пирит (дисульфид железа, FeS 2 ), халькопирит (сульфид железа и меди, CuFeS 2 ), гипс (дигидрат сульфата кальция, CaSO 4 ∙ 2H 2 O) и барит (сульфат бария, BaSO 4 ). Сульфидные руды ценятся в основном за содержание металлов, хотя в процессе производства серной кислоты, разработанном в 18 веке, использовался диоксид серы, полученный путем сжигания пирита. Уголь, нефть и природный газ содержат соединения серы.

В сере аллотропия возникает из двух источников: (1) разные способы связывания атомов в единую молекулу и (2) упаковка многоатомных молекул серы в различные кристаллические и аморфные формы. Сообщается о 30 аллотропных формах серы, но некоторые из них, вероятно, представляют собой смеси. Только восемь из 30 кажутся уникальными; пять содержат кольца из атомов серы, а остальные содержат цепи.

В ромбоэдрическом аллотропе, обозначаемом ρ-сера, молекулы состоят из колец из шести атомов серы.Эту форму получают обработкой тиосульфата натрия холодной концентрированной соляной кислотой, экстракцией остатка толуолом и выпариванием раствора с получением гексагональных кристаллов. ρ-сера нестабильна, в конечном итоге превращаясь в ромбическую серу (α-серу).

Второй общий аллотропный класс серы - это класс восьмичленных кольцевых молекул, три кристаллические формы которых хорошо охарактеризованы. Один из них - это ромбическая (часто неправильно называемая ромбической) форма, α-сера.Он стабилен при температурах ниже 96 ° C. Другой из кристаллических аллотропов колец S 8 представляет собой моноклинную или β-форму, в которой две оси кристалла перпендикулярны, а третья образует наклонный угол с первыми двумя. Есть еще некоторые неясности относительно его структуры; эта модификация устойчива от 96 ° С до точки плавления 118,9 ° С. Второй моноклинный аллотроп циклооктасеры - это γ-форма, нестабильная при всех температурах, быстро превращающаяся в α-серу.

Сообщается об орторомбической модификации, кольцевой молекулы S 12 и еще одном нестабильном кольцевом аллотропе S 10 . Последний превращается в полимерную серу и S 8 . При температурах выше 96 ° C α-аллотроп превращается в β-аллотроп. Если дать этому переходу достаточно времени, чтобы полностью произойти, дальнейший нагрев вызывает плавление при 118,9 ° C; но если α-форма нагревается так быстро, что превращение в β-форму не успевает произойти, α-форма плавится при 112.8 ° С.

Сера представляет собой прозрачную подвижную жидкость желтого цвета, чуть выше точки плавления. При дальнейшем нагревании вязкость жидкости постепенно уменьшается до минимума примерно при 157 ° C, но затем быстро увеличивается, достигая максимального значения примерно при 187 ° C; между этой температурой и точкой кипения 444,6 ° C вязкость уменьшается. Цвет также изменяется, становясь от желтого до темно-красного и, наконец, до черного примерно при 250 ° C. Считается, что изменения цвета и вязкости являются результатом изменений молекулярной структуры.Снижение вязкости при повышении температуры типично для жидкостей, но увеличение вязкости серы выше 157 ° C, вероятно, вызвано разрывом восьмичленных колец атомов серы с образованием реакционноспособных единиц S 8 , которые соединяются вместе в длинные цепочки, содержащие многие тысячи атомов. В этом случае жидкость приобретает высокую вязкость, характерную для таких структур. При достаточно высокой температуре все циклические молекулы разрываются, и длина цепочек достигает максимума.Выше этой температуры цепи распадаются на мелкие фрагменты. При испарении циклические молекулы (S 8 и S 6 ) образуются снова; примерно при 900 ° C преобладающей формой является S 2 ; наконец, одноатомная сера образуется при температурах выше 1800 ° C.

.

серы

Химический элемент сера относится к халькогенам и неметаллам. Это известно с давних времен. Его первооткрыватель и дата открытия неизвестны.

Зона данных

Классификация: Сера - это халькоген и неметалл
Цвет: желтый
Атомный вес: 32,06
Состояние: цельный
Температура плавления: 115.2 o С, 388,4 К
Температура кипения: 444,7 o С, 717,9 К
Электронов: 16
Протонов: 16
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе: 16
Электронные оболочки: 2,8,6
Электронная конфигурация: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
Плотность при 20 o C: 2.07 г / см 3
Показать больше, в том числе: тепла, энергии, окисления,
реакций, соединений, радиусов, проводимости
Атомный объем: 15,5 см 3 / моль
Состав: S 8 кольца
Твердость: 2 мес
Удельная теплоемкость 0,71 Дж г -1 К -1
Теплота плавления 1.7175 кДж моль -1
Теплота распыления 279 кДж моль -1
Теплота испарения 9,8 кДж моль -1 из S 2
1 st энергия ионизации 999,6 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 2251 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 3360.6 кДж моль -1
Сродство к электрону 200,4144 кДж моль -1
Минимальная степень окисления -2
Мин. общее окисление нет. -2
Максимальное число окисления 6
Макс. общее окисление нет. 6
Электроотрицательность (шкала Полинга) 2,58
Объем поляризуемости 2.9 Å 3
Реакция с воздухом сильнодействующий, w / ht ⇒ SO 2
Реакция с 15 M HNO 3 сильное, ⇒ H 2 SO 4 , NO x
Реакция с 6 M HCl нет
Реакция с 6 М NaOH нет
Оксид (оксиды) СО 2 , СО 3
Гидрид (-ы) H 2 S (сероводород)
Хлорид (ы) S 2 Класс 2 , SCl 2
Атомный радиус 100 часов
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ионов)
Ионный радиус (3+ ионов)
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный) 170 вечера
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 0.205 Вт · м -1 K -1
Электропроводность 5,0 x 10 -14 S см -1
Температура замерзания / плавления: 115,2 o С, 388,4 К

Отложения серы вокруг вулканического источника

Наибольшую пользу для здоровья от лука и чеснока составляют соединения серы.

Серные равнины, простирающиеся вокруг извержения вулканической луны Юпитера Ио.Фотография: НАСА

.

Древняя очистка серы: серная руда нагревается в емкостях, крышки которых плотно прилегают, чтобы ограничить выброс SO 2 . (Современный предел кратковременного воздействия для SO 2 составляет 5 частей на миллион. (12) ) Жидкая сера собирается под баками. Георгий Агрикола, 1556.

Открытие серы

Доктор Дуг Стюарт

Сера известна с древних времен. В Библии это называется серой. В элементарном состоянии его можно найти вокруг жерл вулканов.

Название, возможно, произошло от арабского «суфра», означающего желтый, или санскритского «шульбари», означающего враг (ари) меди (шульба). (1)

Возможность на санскрите привлекательна, потому что она несет в себе послание о знаниях людей химии с давних пор: сера действительно легко реагирует со многими металлами, включая медь. (Санскрит - один из старейших индоевропейских языков - ему более 3000 лет. Несмотря на это, это человеческий язык, наиболее совместимый с искусственным интеллектом. (2) )

Когда сера горит, образуется двуокись серы, ядовитый газ. Одно время этот газ использовался в Нью-Йорке для дезинфекции зданий, зараженных инфекционными заболеваниями. (3)

Использование сжигаемой серы для фумигации началось несколько тысяч лет назад. В «Одиссее» Гомера, которому около 2800 лет, Одиссей говорит: «Принеси серу, старая кормилица, очищающая все загрязнения, и принеси мне огонь, и я могу очистить дом серой…» (4)

В 808 году китайский текст дает нам, возможно, первый рецепт пороха, содержащего селитру, серу и углерод. (5)

Сера также считается компонентом «греческого огня» - оружия, похожего на огнемет, который использовался Византийской империей. (6), (7)

Сера стала признанным химическим элементом в 1789 году, когда Антуан Лавуазье включил ее в свой знаменитый список элементов. (8)

В 1823 году немецкий химик Эйльхард Митчерлих открыл аллотропию серы: он показал, что форма кристаллов серы, полученная при охлаждении расплавленной серы, отличается от формы, полученной при кристаллизации элемента из раствора. (9)

Сера, полученная из расплавленной серы, называется моноклинной серой, а сера, полученная при кристаллизации раствора, называется ромбической серой. Обе формы состоят из колец S 8 . Разница между формами заключается в том, как кольца расположены внутри кристалла.

В то время концепция аллотропии - различных структурных форм одного и того же элемента - не стала формальной частью химии. Только в 1841 году Берцелиус ввел этот термин для объяснения моноклинной и ромбической форм серы. (10)

К 1800-м годам сера в форме серной кислоты стала лучшим способом судить о богатстве страны. Страны даже начали войну из-за серы.

Вот что великий немецкий химик Юстус Либих сказал о

.

Сера - Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: сера

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам журналом Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет, на этой неделе вонючие отложения, скунсы и запах ада.Все они начинаются с буквы S, как и элемент этой недели. Вот Стив Майлон.

Стив Майлон

«Как пахло?» Это был единственный вопрос, который мне нужно было задать своему коллеге-геологу об отложениях, которые она пыталась понять. Запах осадка многое говорит о химическом составе, лежащем в основе. Густые черные бескислородные отложения могут сопровождаться гнилостным запахом, характерным только для восстановленной серы.

Может быть, поэтому сера имеет такую ​​плохую репутацию.Мой сын полгода не ел яйца, когда почувствовал запах своего первого тухлого яйца. В Библии кажется, что всякий раз, когда что-то случается или вот-вот должно произойти, горящая сера изображена на картинке:

Например,

В Бытие мы слышим, что «Господь пролил дождем горящую серу на Содом и Гоморру»

И в Откровении мы читаем, что грешники найдут свое место в огненном озере из горящей серы ».

Странно то, что в обоих случаях мы не должны ожидать появления чего-либо пахнущего.Когда сера горит на воздухе, она обычно образует диоксид серы или триоксид серы, последний из которых не имеет запаха [исправлено из аудиофайла подкаста, в котором говорится, что диоксид серы не имеет запаха]. Эти соединения могут далее окисляться и выпадать в виде серной или сернистой кислоты. Это механизм кислотных дождей, которые опустошили леса на северо-востоке США, поскольку богатые серой угли сжигаются для выработки электроэнергии в штатах Среднего Запада и уносятся на восток преобладающими ветрами, когда серная кислота выпадает, вызывая всевозможные экологические проблемы.

Кроме того, горящий уголь и туман создают смог во многих промышленных городах, вызывая респираторные заболевания у местных жителей. Здесь также виноваты диоксид серы и серная кислота. Но опять же, эта форма серы не имеет запаха.

Так что, если говорят, что ад или дьявол «пахнет серой», может быть, это не так уж и плохо.

Но уменьшите серу, отдав ей пару электронов, и ее запах будет безошибочным. Требование восстановления серы до сульфида явно потеряно при переводе.

Ад, пахнущий сероводородом или любым другим сероорганическим соединением, совсем не будет хорошим местом. Органические сульфидные соединения, известные как тиолы или меркаптаны, имеют настолько неприятный запах, что их обычно добавляют в природный газ без запаха в очень небольших количествах, чтобы служить «сигнализатором запаха» в случае утечки в трубопроводе природного газа. Скунсы используют неприятный запах бутил-селеномеркаптана как средство защиты от врагов. И лично для меня наихудшая химия происходит тогда, когда пониженная сера придает неприятный (вонючий) привкус бутылкам с вином или пивом.-привязанный, чтобы испортить приятную ночь в городе или послеобеденное время в местном пабе.

Итак, откуда берется «запах ада» в бескислородных отложениях. Интересно, что некоторые бактерии эволюционировали, чтобы использовать окисленную серу, сульфат, в качестве акцептора электронов во время дыхания. Подобно тому, как люди превращают элементарный кислород в воду, эти бактерии восстанавливают сульфат до сероводорода - они явно не обращают внимания на запах.

Запах - не единственный интересный химический состав, который сопровождает восстановленную серу.Глубокий черный цвет, связанный с бескислородными отложениями, является результатом низкой растворимости большинства сульфидов металлов. Восстановление сульфата до сульфида обычно сопровождает осаждение пирита (сульфида железа), киновари (сульфида ртути), галенита (сульфида свинца) и многих других минералов. Эти сульфиды металлов стали важным промышленным источником многих из этих важных металлов.

Промышленность - это то место, где вы почти наверняка найдете серу или, что более важно, серную кислоту, которая используется в различных процессах, от производства удобрений до переработки нефти.На самом деле серная кислота считается самым производимым химическим веществом в промышленно развитом мире. Представьте, что элемент с такой адской репутацией стал одним из самых важных.

А некоторые даже предполагают, что сера может спасти планету. Биогенное соединение диметилсульфид (ДМС) образуется в результате расщепления диметилсульфоноприопоната, осмотического регулирующего соединения, вырабатываемого планктоном в океане. Летучесть и низкая растворимость DMS приводит к ежегодному выбросу в атмосферу около 20 тг (10 ^ 12) серы.DMS окисляется до SO2 и, наконец, до частиц серной кислоты, которые могут действовать как ядра конденсации облаков, образуя облака, которые имеют общий охлаждающий эффект для планеты.

Представьте себе более высокие температуры, сопровождаемые большей биологической активностью, что приводит к большему выбросу DMS в атмосферу. Образовавшееся облако может охладить нагреющуюся планету. Это похоже на то, как планктон раскрывает зонт, частично состоящий из серы. Из символа проклятия в спасителя ... что за поворот !!.

Крис Смит

Стив Майлон нюхает вонючую историю Sulphur. К счастью, элемент на следующей неделе намного менее пахучий.

Джон Эмсли

История его открытия началась, когда Рэлей обнаружил, что азот, извлеченный из воздуха, имеет более высокую плотность, чем азот, полученный при разложении аммиака. Разница была небольшой, но реальной. Рамзи написал Рэли, предлагая поискать более тяжелый газ в азоте, полученном из воздуха, в то время как Рэли должен искать более легкий газ из аммиака.Рамзи удалил весь азот из своего образца, многократно пропуская его над нагретым магнием. Ему оставили один процент, который не вступил в реакцию, и обнаружил, что он плотнее азота. В его атомном спектре появились новые красные и зеленые линии, подтверждающие, что это новый элемент.

Крис Смит

И этот новый элемент был аргоном, прозванным ленивым элементом, потому что первоначально ученые думали, что он ни с чем не будет реагировать. Теперь мы знаем, что это неправда, и Джон Эмсли будет здесь, чтобы раскрыть секреты аргона в программе «Химия в ее элементе» на следующей неделе. Надеюсь, вы присоединитесь к нам.Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(промо)

(конец промо)

.

фактов о сере | Живая наука

Ик, что это за запах? Если запах тухлых яиц, это может быть вина серы. Этот ярко-желтый элемент, известный в Библии как «сера», встречается в изобилии в природе и в древние времена использовался для различных целей.

По данным Национальной лаборатории линейных ускорителей Джефферсона, неметалл, сера является 10-м по численности элементом во Вселенной. Сегодня его чаще всего используют в производстве серной кислоты, которая, в свою очередь, используется в удобрениях, батареях и очистителях.Он также используется для очистки нефти и обработки руд.

Чистая сера не имеет запаха. Согласно Chemicool, запах, связанный с этим элементом, исходит от многих его соединений. Например, соединения серы, называемые меркаптанами, придают скунсу защитный запах. Тухлые яйца и вонючие бомбы приобретают свой характерный аромат 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
  • Точка плавления: 239,38 градусов по Фаренгейту (115,21 градуса Цельсия)
  • Точка кипения: 832,28 градусов по Фаренгейту (444,6 градусов C)
  • Количество изотопов ( атомы одного и того же элемента с другим числом нейтронов): 23
  • Наиболее распространенные изотопы: S-32 (естественное содержание 94,99 процента), S-33 (естественное содержание 0,75 процента), S-34 (естественное содержание 4,25 процента), С-36 (0.01 процент естественного изобилия)

(Изображение предоставлено Грегом Робсоном / Creative Commons, Андрей Маринкас Shutterstock)

Элемент библейских пропорций

«На нечестивых он будет проливать дождем огненные угли и горящую серу; их будет палящий ветер. много." - Псалом 11: 6

Некоторые элементы достаточно высоки, чтобы их можно было упомянуть в Библии, не говоря уже о 15 отдельных выносках. 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 связали ее с адским огнем и гневом.

Сам элемент не был изолирован до 1809 года, по данным Королевского химического общества, 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 воздушных шарах, наполненных водородом, на высоте более 7000 метров над уровнем моря, по данным Фонда химического наследия.)

При сгорании сера дает синий цвет. по данным Агентства по охране окружающей среды, пламя и газообразный диоксид серы - распространенные загрязнители.Диоксид серы в атмосфере поступает в основном из электростанций, работающих на ископаемом топливе, и является одной из основных причин кислотных дождей. Газ также раздражает легкие. EPA регулирует выбросы диоксида серы вместе с пятью другими так называемыми «критериями загрязнителей», включая свинец и монооксид углерода.

Кто знал?

  • По данным Chemicool, сера составляет почти 3 процента массы Земли. Этого достаточно серы, чтобы образовать еще две луны.
  • Сера (в виде диоксида серы) использовалась для консервирования вина на протяжении тысячелетий и остается ингредиентом вина сегодня, согласно Practical Winery & Vineyard Journal.
  • Непонятно, откуда произошло название «сера». Оно могло происходить от арабского слова «суфра» или «желтый». Или это могло быть от санскритского «шульбари», что означает «враг меди». Согласно Chemicool, вторая возможность интригует, поскольку сера действительно сильно реагирует с медью. Знали ли древние люди об этом свойстве серы и называли его соответствующим образом?
  • Двуокись серы использовалась для фумигации домов с древних времен, практика, которая продолжалась и в 19 веке.В одной статье 1889 года главного инспектора здравоохранения Нью-Йорка описывалось, как чиновники сжигали серу и алкоголь в домах, пораженных оспой, скарлатиной, дифтерией и корью.
  • Ах, расслабься! Горячие источники, полные растворенных соединений серы, могут иметь сомнительный запах, но их давно ценили за их предполагаемые лечебные свойства. Город Хот-Сульфур-Спрингс, штат Колорадо, например, возник в 1860 году после того, как белые поселенцы обнаружили серные источники, в которых индейцы Юте впитывали воду на протяжении веков.
  • Погодите, а что там с написанием? «Сера» - это обычное написание в Соединенном Королевстве, в то время как «сера» предпочтительнее в Америке. Но с научной точки зрения «сера» - это правильно, согласно Международному союзу чистой и прикладной химии, организации, чья работа заключается в определении этих вещей. Таким образом, даже британские журналы, такие как Nature Chemistry, используют написание «f».
  • Sulphur может много пострадать от кораблекрушений. Исследование шведского военного корабля, затонувшего в 1628 году, в 2008 году показало, что более 2 тонн серы пропитывают древесину спасенного судна.
  • Простите! Основная причина неприятного запаха кишечного газа заключается в том, что толстый кишечник полон бактерий, выделяющих соединения серы в виде отходов.

Текущие исследования

Сегодня сера является побочным продуктом переработки ископаемого топлива в полезные источники энергии, такие как бензин. Эта доработка является хорошим средством предотвращения уноса соединений серы в небо при сгорании топлива, вызывая кислотный дождь. Но это приводит к скоплению холмов элементарной серы на нефтеперерабатывающих заводах.

Около 90 процентов этой элементарной серы идет на производство серной кислоты, сказал Джефф Пьюн, биохимик из Университета Аризоны. Но «поскольку мы проходим миллионы баррелей нефти в день, несколько процентов [серы] на баррель просто накапливаются быстро», - сказал Пьюн. При почти 100 миллионах тонн серы в отходах в год 10 процентов, не используемых в производстве серной кислоты, составляют немалые 10 миллионов тонн в год.

Что делать с этим желтым беспорядком? Пюн и его коллеги думают, что у них есть ответ.Они нашли способ превращать отработанную серу в пластик, который, в свою очередь, можно использовать в тепловизионных устройствах и литий-серных батареях.

«Это был колоссальный 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 Пюн.«Он просто повсюду, по всей моей лаборатории».

В конце концов исследователи решили просто расплавить вещество. Оказывается, сера автоматически превращается в полимер - длинную цепочку связанных молекул, которая является основой пластмасс, когда нагревается выше 320 F (160 C). По словам Пьюна, такая 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 она 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 «DIB».

«ДИБ так хорошо работает, потому что у него есть реактивные группы, которые могут реагировать с серой во время его полимеризации», - сказал Пьюн. «Он был полностью растворим в жидкой сере».

В результате, как сообщили исследователи в апрельском журнале Nature Chemistry, получился красный пластик, который даже не пахнет тухлыми яйцами - полимеризующаяся сера не летучая, сказал Пьюн, и поэтому не пахнет летучими веществами. соединения серы, которые 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 коммерческом использовании процесса полимеризации серы.

Что может быть хорошей новостью для окружающей среды. По словам Пьюна, обычные нефтегазовые резервуары содержат от 1 до 5 процентов серы. Однако все больше и больше при разведке нефти и газа используются нетрадиционные резервуары, заполненные более отвратительными веществами: нефть из битуминозных песков в Альберте, Канада, на 20 процентов состоит из серы.Некоторые новые месторождения на Ближнем Востоке производят нефть с содержанием серы до 40 процентов, добавил Пюн.

«Мы собираемся производить только больше серы», - сказал он, добавив, что они называют серу «транспортным мусором», потому что это побочный продукт переработки нефти. Если повезет, процесс его команды может превратить этот мусор во что-нибудь полезное.

Пестицид на основе серы

Элементарная сера - широко используемый пестицид на многих американских и европейских фермах. Он одобрен для использования как на обычных, 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) обозначило элементарную серу как в целом безопасную, исследования показали, что этот тип пестицидов вызывает раздражение дыхательных путей у сельскохозяйственных рабочих.

Новое исследование, проведенное учеными из Калифорнийского университета в Беркли, сделало шаг вперед и изучило респираторное здоровье жителей, живущих рядом с обработанными полями, в частности, сотен детей, живущих в сельскохозяйственном сообществе долины Салинас, Калифорния. .Их результаты были опубликованы в августе 2017 года в журнале Environmental Health Perspectives.

Исследователи обнаружили, что у детей, живущих в пределах полумили от недавних применений элементарной серы, снижена функция легких, более высокий уровень симптомов, связанных с астмой, и более частое употребление лекарств от астмы по сравнению с детьми, не подвергавшимися воздействию.

В частности, они обнаружили, что 10-кратное увеличение внесенной серы в пределах 1 километра (0,62 мили) от места жительства ребенка в течение года до респираторной оценки было связано с 3.По данным Berkeley News, в 5 раз повышен риск употребления лекарств от астмы и вдвое выше риск респираторных симптомов, таких как хрипы и одышка.

Авторы исследования настоятельно призывают к проведению дополнительных исследований для подтверждения этих результатов в надежде, что это приведет к изменениям в правилах и методах применения, чтобы ограничить респираторный вред близлежащим жителям. По словам исследователей, одна из идей - перейти на «смачиваемые» порошки.

Дополнительная информация от Трейси Педерсен, сотрудника Live Science.Подписывайтесь на Live Science @livescience, Facebook и Google+.

Дополнительные ресурсы

.

Смотрите также