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硫
(氧族元素)
鎖定
- 中文名
- 硫
- 外文名
- sulfur
- 化學式
- S
- 分子量
- 32.06
- CAS登錄號
- 7704-34-9
- EINECS登錄號
- 231-722-6
- 熔 點
- 112.8 ℃
- 沸 點
- 444.6 ℃
- 密 度
- 2.36 g/cm³
- 外 觀
- 淡黃色脆性結晶或粉末
- 閃 點
- 168 ℃
- 應 用
- 農業、醫藥、橡膠、建材、火藥等領域
- 安全性描述
- S16; S26
- 危險性符號
- F
- 危險性描述
- R11
- UN危險貨物編號
- 2448/1350
- 電子組態
- [Ne]3s23p4
- 臨界温度
- 1040 ℃
- 溶解性
- 難溶於水,微溶於乙醇、醚,易溶於二硫化碳
- 飽和蒸氣壓
- 0.13 kPa(183.8 ℃)
- 相對水的密度
- 2.0
- 外觀與性狀
- 淡黃色脆性結晶或粉末,單質硫無臭無味,其氣態化合物一般有特殊臭味
- 應用領域
- 農業、醫藥、橡膠、建材、火藥等
硫研究簡史
隋代,誕生了硝石、硫磺和木炭三元體系火藥。
硫物理性質
硫單質通常為淡黃色晶體,無臭無味。
硫有多種同素異形體,它們都是由S8環狀分子組成。最常見的是正交硫(又叫斜方硫、菱形硫、α-硫)和單斜硫(又叫β-硫)。
正交硫是硫的一種穩定狀態,當加熱到100 ℃左右時,緩慢冷卻可以得到單斜硫。正交硫和單斜硫的轉化温度是95.6 ℃。正交硫是室温下唯一穩定的硫的存在形式。其純淨時的顏色是黃綠色(市面上出售的硫因為有着微量的環七硫而呈現更黃的顏色)。正交硫實際上不溶於水,導熱性能差,為一良好的電絕緣體。
單斜硫是硫熔化再部分凝固後,倒出多餘液體剩下的無數之針形晶體。單斜硫和斜方硫是單質硫在不同温度下的變體。單斜硫只穩定存在於95.6 ℃以上,在室温下它緩慢地轉變成斜方硫。斜方硫的熔點為112.8℃,單斜硫的熔點為119℃。它們都易溶於CS2中。
此外還有彈性硫。彈性硫是深黃色有彈性的固體,相對於其它硫的同素異形體在二硫化碳中溶解度更小。不溶於水,微溶於酒精。若把熔融的硫急速傾入冷水中,長鏈狀的硫被固定下來,成為能拉伸的彈性硫,但經放置會發硬變為單斜硫。
[2]
晶態硫 | 熔點(℃) | 密度(g/cm3) |
正交硫 | 112.8 | 2.06 |
單斜硫 | 119 | 1.96 |
彈性硫 | — | 2.36 |
硫化學性質
硫與氧氣的反應
硫可以在空氣中燃燒,與氧氣反應生成二氧化硫(SO₂)氣體。
硫與鹵素單質的反應
在加熱時,硫可以與所有的鹵素單質發生反應。
硫與氟氣反應時會發生燃燒,生成六氟化物氟化硫(Ⅵ)。
液態硫與氯氣反應生成有明顯刺激性氣味的二氯化二硫(S₂Cl₂)。在氯氣過量和使用如FeCl₃、SnI₄等催化劑時,可以生成一種平衡混合物。其中包含紅色的氯化硫(Ⅱ)(SCl₂)和二氯化二硫(S₂Cl₂)。
硫與鹼的反應
硫可與氫氧化鉀(KOH)的熱溶液反應,生成硫化鉀和硫代硫酸鉀。
硫與酸的反應
硫不與水和非氧化性酸發生反應。
硫分佈情況
在自然界中,以化合態存在的硫大多是礦物,可分為硫化物礦和硫酸鹽礦兩類。重要的硫化物礦有黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、方鉛礦(PbS)、閃鋅礦(ZnS)等。大多數黃鐵礦的含硫量都在45%左右,是用來製造硫酸的一種重要化工原料礦,其他金屬硫化物礦則為生產有色金屬的主要礦物。中國湖南水口山的鉛鋅礦[(Pb/Zn)S]、遼寧楊家杖子的輝鉬礦(MoS₂)、西南和中南地區的辰砂(HgS)、雲南東川的輝銅礦(Cu2S)和斑銅礦(Cu5FeS4)、蘭州附近的含銅黃鐵礦等都是中國重要的硫化物礦。常見的硫酸鹽礦有石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na₂SO4·10H2O)、重晶石(BaSO4)、天青石(SrSO4)、礬石[(AlO)2SO4·9H2O]、明礬石[K2SO4·Al2(SO₄)3·24H2O]等
[5]
。
硫應用領域
硫工業用途
硫的主要用途是用來製造硫的化合物,如硫酸、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、硫氰酸鹽、二氧化硫、二硫化碳、二氯化二硫、三氯硫磷、磷的硫化物和金屬硫化物等。世界上每年用來製造硫酸所消耗的硫,佔硫的年消耗總量的80%以上。
硫也大量用於生產硫化橡膠。生膠經硫化為硫化橡膠後,即具有較高的彈性、耐熱性、抗張強度和在有機溶劑中的不溶解性等優點,橡膠製品絕大部分是硫化橡膠,是由生橡膠經與硫黃和促進劑等在一定的温度和壓力下作用後而製得的。
製造黑火藥和火柴也需要硫,硫也是生產煙火的主要原料之一,硫還可用於硫化染料和顏料的生產。例如,煅燒由高嶺土、純碳、硫黃、硅藻土或石英粉的混合物,可製得一種藍色的顏料一羣青,漂白工業和醫藥工業也需消耗一部分的硫。
硫醫療用途
硫危害
硫環境危害
工業硫磺為易燃固體。此外,空氣中含有一定濃度硫磺粉塵時不僅遇火會發生爆炸,而且硫磺粉塵也很易帶靜電產生火花導致爆炸(硫磺粉塵爆炸下限為2.3g/m3),繼而燃燒引發火災。按固體火災危險性分類硫磺屬於乙類,硫磺回收和成型裝置屬於火災危險性乙類裝置
[7]
。
硫健康危害
硫粉會刺激人體的眼睛和眼瞼
[2]
。人體吸入硫磺粉塵後還會引起咳嗽、喉痛等
[7]
。因其可在腸內部分轉化為硫化氫而被人體吸收,故大量吞入(10g以上)可導致硫化氫中毒;急性硫化氫中毒的全身毒作用表現為中樞神經系統症狀,有頭痛、頭暈、乏力、嘔吐、共濟失調、昏迷等。本品可引起眼結膜炎、皮膚濕疹。對皮膚有弱刺激性。生產中長期吸入硫粉塵一般無明顯毒性作用。
硫安全措施
硫急救措施
皮膚接觸:脱去污染的衣着,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。
眼睛接觸:提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
吸入:迅速脱離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:飲足量温水,催吐。就醫。
硫消防措施
危險特性:與鹵素、金屬粉末等接觸劇烈反應。硫磺為不良導體,在儲運過程中易產生靜電荷,可導致硫塵起火。粉塵或蒸氣與空氣或氧化劑混合形成爆炸性混合物。
有害燃燒產物:二氧化硫。
滅火方法:遇小火用砂土悶熄。遇大火可用霧狀水滅火。切勿將水流直接射至熔融物,以免引起嚴重的流淌火災或引起劇烈的沸濺。消防人員須戴好防毒面具,在安全距離以外,在上風向滅。
硫泄露應急處理
隔離泄漏污染區,限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴防塵面具(全面置),穿一般作業工作服。不要直接接觸泄漏物。小量泄漏:避免揚塵,用潔淨的鏟子收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中,轉移至安全場所。大量泄漏:用塑料布、帆布覆蓋。使用無火花工具收集回收或運至廢物處理場所處置。
[8]
硫毒理資料
硫生理作用
半胱氨酸、蛋氨酸、同型半胱氨酸和牛磺酸等氨基酸和一些常見的酶含硫,因此硫是所有細胞中必不可少的一種元素。在蛋白質中,多肽之間的二硫鍵S-S是蛋白質構造中的重要組成部分。有些細菌在一些類似光合作用的過程中使用硫化氫作為電子提供物(一般植物使用水來做這個作用)。植物以硫酸鹽的形式吸收硫。無機的硫是鐵硫蛋白的一個組成部分。在細胞色素氧化酶中,硫是關鍵的組成元素。
[8]
硫儲存運輸
硫儲存方法
硫運輸方法
兩層塑料袋或一層塑料袋外麻袋、塑料編織袋、乳膠布袋;塑料袋外複合塑料編織袋(聚丙烯三合一袋、聚乙烯三合一袋、聚丙烯二合一袋、聚乙烯二合一袋);螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑料瓶或金屬桶(罐)外普通木箱;紋口玻璃瓶、塑料瓶或鍍錫薄鋼板桶(罐)外滿底板花格箱、纖維板箱或膠合板箱。
硫磺散裝經鐵路運輸:限在港口發往收貨人的專用線或專用鐵路上裝車;裝車前託運人需用席子在車內襯墊好;裝車後苫蓋自備蓬布;託運人需派人押運。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。裝運本品的車輛排氣管須有阻火裝置。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋,防高温。中途停留時應遠離火種、熱源。車輛運輸完畢應進行徹底清掃。鐵路運輸時要禁止溜放。
[8]
- 參考資料
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- 1. 陳君麗.基礎化學.北京.化學工業出版社.2022.10.79.
- 2. 佘煊彥、袁婉清.化學元素知識精編.北京.化學工業出版社.2022.07.40-44.
- 3. 常文保.化學詞典.北京.科學出版社.2008.05.70.
- 4. 皇祥玉等人.無機化學叢書.北京.科學出版社.1984
- 5. 姚鳳儀.氧、硫、硒分族.北京.科學出版社.2011.09.125.
- 6. 姚鳳儀.氧、硫、硒分族.北京.科學出版社.2011.09.127.
- 7. 工業硫磺危險性與防護 .安全管理網
- 8. 硫安全技術説明書 .MSDS