Основные свойства серы, твердой, жидкой, газообразной, ее использование для производства серной кислоты

Две модификации серы

Твердая (кристаллическая) сера устойчиво существует в виде двух модификаций :
ромбическая (Sальфа ) и
моноклинная (Sбэта ).

Существует также аморфная (пластическая) форма Sмю .

При температуре ниже 95,4 °С сера кристаллизуется в ромбической системе (почти вся природная сера), а выше 95,5 °С – в моноклинной системе. При температуре выше 119 °С (при 1 атм) твердая сера не существует, при температуре ниже 110 °С и том же давлении не существует жидкой серы.

Физические свойства серы

Разнообразие физических свойств, способность проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства, меняя степень окисления от – 2 до + 6, это связано с тем, что при различной температуре и в зависимости от других условий молекулы серы могут состоять из разного числа атомов с различным их расположением в молекуле. Наиболее стабильны циклические молекулы S8, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество желтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S4, S6) цепями и с открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета. При 120 °С расплавленная сера представляет собой желтую легкоподвижную жидкость, вязкость которой повышается с ростом температуры , отличие от всех жидкостей, достигая максимума при 192 °С , превращаясь в темно-коричневую вязкую, как смола, массу.

Причина увеличения вязкости жидкой серы

От 159 °С до 192 °С вязкость жидкой серы возрастает в 15 тыс. раз за счет полимеризации молекул (полимеризационные цепочки достигают 106 атомов). При дальнейшем повышении температуры вязкость массы вновь снижается и при 400 С расплав становится легкоподвижным. При температуре 444,6 °С сера кипит.

Горение серы – сложный процесс (из-за большой зависимости физико-химических свойств от температуры и др. факторов). Сера горит, образуя сернистый ангидрид — SO2 — бесцветный газ с резким запахом:

S + O2 = SO2

Горение серы протекает только в расплавленном состоянии аналогично горению жидкостей. Верхний слой горящей серы кипит, создавая пары, которые образуют слабосветящееся пламя высотой до 5 см. Температура пламени при горении серы составляет 1820°C. Жидкая и твердая сера не взаимодействует с металлами, парообразная – сильно их разрушает.

Преимущества использования серы для производства серной кислоты:
1. образуется газ с большим содержанием SO2 и кислорода;
2. не остается огарка, удаление которого связано с большими затратами;
3. в самородной сере присутствует лишь незначительное количество мышьяка, что позволяет направлять газ после сжигания серы в контактное производство серной кислоты без специальной очистки газов от мышьяка.

Назад