Sieros gamyba ir naudojimas. Sieros aprašymas. Sieros fizinės savybės
Siera ir jos junginiai yra viena iš svarbiausių pesticidų klasių.
Siera yra geltona kieta medžiaga. Yra kristalinių ir amorfinių veislių. Siera netirpsta vandenyje, gerai tirpsta anglies disulfide, aniline, fenolyje, benzene, benzine, blogai tirpsta alkoholyje ir chloroforme. Esant aukštesnei temperatūrai, jis jungiasi su deguonimi, metalais ir daugeliu nemetalų. Galima įsigyti 80-90% drėkinamųjų miltelių, 70-75% koloidinės sieros ir maltos sieros pavidalu.
Sumalta siera netirpsta vandenyje ir yra blogai jo drėkinamas.
Koloidinė siera Jis gerai sudrėkinamas vandeniu ir purtant arba maišant susidaro patvarios drumstos suspensijos. Garuoja silpnai ir lėtai.
Gaminamas ir gabenamas metalinėse ir medinėse statinėse; taip pat popieriniuose maišeliuose, apdorotuose vandeniui atsparia medžiaga. Laikant palaiduose induose, koloidinė siera išdžiūsta, virsta gumuliukais, o tada labai prastai maišosi su vandeniu.
Gyvulininkystėje koloidinė siera naudojama kovojant su galvijų psoroptoze, du kartus kas 7-10 dienų apipurškiant gyvulius 3% vandenine suspensija, kurios vienam gyvuliui sunaudojama 3-4 litrai.
Siera yra mažai toksiška. Ūmus apsinuodijimas dirbant su juo neįtraukiamas. Tačiau ilgalaikis įkvėpimas gali sukelti kvėpavimo sutrikimų.
Sieros auginiai- išlydyta siera virto cilindro forma. Lit. Sudeginus 1,4 g, gaunamas 1 litras sieros dioksido. Sieros antiparazitinis poveikis atsiranda dėl sieros dioksido, sieros vandenilio, deguonies susidarymo, esant drėgmei, šarmams ir organiniams junginiams. 5-8% koncentracijos siera turi minkštinamąjį, keratoplastinį, priešuždegiminį ir silpną niežulį mažinantį poveikį, o didelėmis koncentracijomis dėl sieros ir sieros rūgščių susidarymo išsivysto dirginantis, sausinantis ir keratolitinis poveikis. Sieros auginiai naudojami niežai, trichofitoze, mikrosporija, furunkulioze, seborėja, egzema, dermatitu sergantiems gyvūnams gydyti 10-30% išgryninto sieros tepalo arba 5-10 ir 20% nusodinto sieros tepalo pavidalu, taip pat nuo linimentų ir dulkių.
Niežai gydyti naudokite sieros tepalą (siera 6 dalys, žalias muilas - 8, kalio karbonatas - 1 ir vazelinas - 10 dalių).
Išgryninta siera- siera, be jokių priemaišų, gaminama miltelių pavidalu kruopščiai uždarytuose induose. Išgryninta siera turi antiparazitinį ir priešnuodinį poveikį daugeliui apsinuodijimų. Jis visais atvejais naudojamas kaip pjovimo siera.
Iškrito siera- išvalytas nuo daugelio priemaišų. Lit. Deginant susidaro sieros dioksidas, turintis antiparazitinį ir insekticidinį poveikį. Farmakodinamika ir veikimo mechanizmas yra tokie patys kaip ir pjaustant sierą. Galima įsigyti miltelių pavidalo, gerai uždarytuose stiklainiuose.
Natrio sulfatas- sieros turinti medžiaga, turinti antiparazitinį poveikį. Veikimo mechanizmas yra sieros dioksido ir sieros susidarymas natrio tiosulfato molekulėms sąveikaujant su rūgščių ar rūgščių druskų molekulėmis, dėl kurių staigiai pasikeičia parazitų redokso procesai.
Jis gaminamas miltelių pavidalu, kuris turi būti laikomas gerai uždarytoje talpykloje.
Demonstracinės versijos- akaricidinis vaistas, kuriame yra sieros ir pagalbinių komponentų. Tai šviesiai rudas linimentas, turintis silpną specifinį kvapą. Vaistas gaminamas stikliniuose arba plastikiniuose buteliuose, kurių talpa yra 10, 15 ir 20 ml. Demonstracijas laikykite 0-25°C temperatūroje nuo šviesos apsaugotoje vietoje. Tinkamumo laikas - 2 metai nuo pagaminimo datos.
Demos yra aktyvus prieš sarkoptoidines erkes - triušių psoroptinės niežų sukėlėjus, mėsėdžių otodekozę, kačių notoedrozę, taip pat šunų demodikozės sukėlėjus.
Vaistas yra mažai toksiškas šiltakraujams gyvūnams, jis neturi dirginančio ar jautrinančio poveikio.
Gydant ausų niežais sergančius gyvūnus, pirmiausia kamparo spirite suvilgytu tamponu kruopščiai nuvalykite ausines nuo šašų, tada pipete į ausį suleiskite 1,5-3,0 ml demo ir lengvai pamasažuokite ausį ties pagrindu. Jei pažeidžiamos kitos kūno dalys, medvilniniu marlės tamponu vaistas įtrinamas į pažeistas vietas 0,1–0,3 cm gretimos sveikos odos greičiu.
Gyvūnai su dideliais odos pažeidimų plotais gydomi 2 dozėmis, su 1 dienos intervalu, pirmą kartą tepant vaistą pusei, o paskui kitai pažeisto kūno paviršiaus pusei.
Plisonas(difenilo disulfidas), C12H10S2. Gaunama sumaišius anglių aliejų 22-42%, difenilsulfidą 6-10%, emulsiklį OP-7 (kanifolija) arba OP-10 (neonolį) - 15-20% ir vandenį iki 100%. Difenildisulfidas gaunamas kaip šalutinis produktas akmens anglių dervos fenolių gamyboje.
Plizon yra vienalytis, tamsios spalvos riebus skystis. Šio vaisto vandeninė emulsija kambario temperatūroje išlieka stabili 4 valandas. Vaistas yra mažai toksiškas; vartojant ant odos, LD50 yra 12 500 mg/kg. 0,5 % plisono emulsiją (gydomoji koncentracija) avys gerai toleruoja ir nelydi morfologinio kraujo vaizdo pakitimų. Plizone 2% sukelia cholinesterazės ir šarminės fosfatazės aktyvumo sumažėjimą pirmą dieną po pirkimo, be klinikinių toksikozės požymių.
Plizon, remiantis O.D. Yanyshevsky ir kt., avių, apdorotų 0,5% emulsija, vidaus organų ir audinių išsiskiria po 40 dienų, o iš riebalų - po 65. Gyvūnų, gydytų 0,25% plisono emulsija, vidaus organuose nebuvo difenilo disulfido ir audinius po 20 dienų. Ant avių vilnos išsilaiko iki 5 mėnesių, kai yra 15,1 mg/kg. Jo neišsiskiria į žindomų avių pieną.
Lepranas- sieros turintis produktas, gaunamas perdirbant benzotiofeno akmens anglių degutą. Skystis yra tamsiai rudos spalvos, turi anglies aliejaus kvapą. Sumaišius su vandeniu, lepranas sudaro stabilią šviesiai rudą emulsiją. Preparatą sudaro benzotiofenas - 10-14%, akmens anglių aliejus 57-64, emulsiklis 25-30 ir vanduo iki 100%. Lepranas yra mažai toksiškas, jo LD50 perkant avis yra 14250 mg/kg. Kumuliacijos koeficientas yra didesnis nei 5,28, o tai rodo silpnas kumuliacines savybes ir neturi alergizuojančių ar dirginančių odą ir gleivines savybių. Gydant avis (vienkartinis pirkimas) 2% leprano emulsija (0,22% DDV), rodo B.A. Timofejevo, vaistas neturi mutageninių savybių, nekeičia hematologinių fosfatazės parametrų, veterinarinių ir sanitarinių avienos kokybės rodiklių. Praėjus 50 dienų po gydymo, avių organuose ir audiniuose benzotiofeno neaptinkama, mėsa tinkama išleisti ir parduoti maistui. Benzotiofeno į pieną neišsiskiria, vaistu galima gydyti vaikingas ir žindančias avis.
Gyvūnams apsinuodijus sieros turinčiais vaistais, į vidų vartojama aktyvuota anglis, pridegusi magnezija, vidurius laisvinantis vaistas.
VIA grupėje siera taip pat yra plačiai žinomas ir gamtoje plačiai paplitęs cheminis elementas. Žemės plutoje siera randama daugelio mineralų pavidalu, kurie sudaro turtingas nuosėdas. Dažnai randama vietinė siera, t.y. paprasta medžiaga S (S 8). Sieros junginiai su metalais yra labai dažni. Daugelis jų yra vertingiausios kaip rūdos metalų gamybai: švino blizgesio PbS, cinko mišinio ZnS, vario blizgesio CuS ir kt. Mineralinis piritas FeS 2 (geležies piritas), formuojantis žalvario spalvos kubinius kristalus, daugiausia tarnauja kaip žaliava sieros rūgšties gamybai.
Kai kurie sulfatai taip pat yra plačiai paplitę. Mineralai gipsas ir anhidritas (kristalinis hidratas CaS0 4 2H 2 0 ir bevandenis kalcio sulfatas) kai kur sudaro ištisus kalnus. Magnio ir natrio sulfatų yra jūros vandenyje. Skaidrius kristalus sudaro stroncio sulfatas SrS0 4 – celestinas. Baritas arba sunkusis sparnas BaS0 4 plačiai naudojamas baltos spalvos gamyboje ir kaip užpildas popieriaus ir gumos pramonėje. Pavyzdžiui, ant fotopopieriaus užtepamas barito sluoksnis. Akmens anglys turi daug sieros ir degdamos patenka į atmosferą. Ore nuolat yra oksido cepbi(IV) S0 2. Jei ši siera būtų išgaunama iš anglies degimo produktų, būtų galima smarkiai sumažinti tradicinės sieros rūdos gamybą. Kartu sumažėtų žalingas S0 2 poveikis augalijai ir gėlo vandens telkiniams. Sieros visada yra baltymuose, nes aminorūgštyse cisteinas ir metioninas turi sieros. Bendra sieros masė žmogaus organizme yra 120 g.
Pasaulyje pagaminama daugiau nei 60 mln. tonų sieros, daugiau nei pusė šio kiekio sunaudojama sieros rūgšties gamybai, o likusi dalis – sulfitų, gumos, kenkėjų kontrolės produktų gamybai žemės ūkyje.
Natūralią sierą sudaro keturi stabilūs izotopai, iš kurių 95% šio mišinio yra izotopas
Kalbant apie chemines savybes, siera neturi reikšmingų panašumų su deguonimi. Pagrindinis dalykas, kuris sujungia šiuos du elementus, yra dvivalentė būsena junginiuose, kuriuose yra daugumos cheminių elementų. Reikėtų pažymėti, kad junginiuose tarp deguonies ir sieros deguonis išlieka dvivalentis, o siera gali būti keturvalentė arba šešiavalentė. Dėl sieros buvimo galimos didesnės valentinės būsenos
nemokama 3
Viena iš svarbių ir būdingų sieros atomų savybių yra gebėjimas sudaryti grandines:
Jei deguonies atomai sujungiami į daugiau nei trijų atomų grandines (ozono molekulėje), tai siera tam tikromis sąlygomis sudaro šimtų tūkstančių atomų grandines. Du tarpusavyje susiję sieros atomai -8-8- dažnai tarnauja kaip tiltas baltymo molekulėje.
Siera. Paprastos medžiagos
Siera kaip paprasta medžiaga sudaro keletą veislių. Paprastoji siera yra geltona, kristalinė, trapi medžiaga, vadinama rombinė siera. Gražūs natūralios sieros kristalai randami tose vietose, kur iškyla vulkaninės dujos (Kamčiatka, Kurilų salos). Rombinė siera, stabili normaliomis sąlygomis, lydosi 112,8°C temperatūroje. Tačiau skysta siera, esanti 119 ° C temperatūroje, pradeda kristalizuotis tamsiai geltonų, adatos formos monoklininės sistemos kristalų pavidalu. Taigi, siera sudaro dvi skirtingas kietas fazes, tačiau žemesnėje nei 112,8 °C ortorombinė siera yra stabili. Sieros virimo temperatūra yra 444,6 ° C. Siera netirpi vandenyje, bet tirpsta anglies disulfide ir benzene.
Kietoji siera ir jos tirpalai susideda iš molekulių 8 8 . Tai žiedo molekulės, suformuotos kaip karūnėlė (19.3 pav.).
Ryžiai. 19.3.
Rašant chemines reakcijas dažniausiai neatsižvelgiama į sieros molekulinę struktūrą ir rašoma atomų pavidalu. Virš lydymosi temperatūros, siera palaipsniui tamsėja ir esant ~250°C virsta klampia raudonai rudos spalvos mase, susidedančia iš labai ilgų 8 R grandinių.
Aukštesnėje nei 300°C temperatūroje siera vėl tampa judriu skysčiu. Verdant sierą susidaro oranžinės geltonos spalvos garai. Sieros garuose yra molekulių B 8, 5 b, 8 4 ir 2 USD. Molekulių 5 2 struktūra yra artima deguonies molekulėms 0 2.
Jei išlydyta siera, pakaitinta iki virimo, supilama į šaltą vandenį (19.4 pav.), ji virsta rusva, minkšta, gumuota mase, kuri išsitempia į siūlus. Ši sieros rūšis vadinama plastiko pilka. Jį sudaro zigzago formos labai ilgos molekulės B, kur P siekia 100 000 ar daugiau. Po trumpo laiko plastikinė siera tampa trapi, įgauna geltoną spalvą ir palaipsniui virsta rombine siera 5 8 .
Ryžiai. 19.4.
Siera išgaunama tiesiai iš natūralių telkinių. Išskirta siera distiliuojama gryninimui specialiose rafinavimo krosnyse. Pirma, sieros garai patenka į didelę plytų kamerą. Ant šaltų sienų siera nusėda šviesiai geltonų miltelių, žinomų kaip sieros spalvos. Ant įkaitusių sienų maždaug 120°C temperatūroje siera virsta skysčiu, kuris išleidžiamas į medines formas, kur pagaliukų pavidalu sukietėja. Tokiu būdu gauta siera vadinama Čerenkova.
Taip pat žinoma daug reakcijų, kurių metu iš sudėtingų medžiagų išsiskiria siera. Siera susidaro maišant dujinį vandenilio sulfidą ir sejonines dujas:
Sieros vandenilio degimas deguonies trūkumo sąlygomis taip pat sukelia sieros susidarymą (žr. toliau).
Sieros (IU) ir anglies (H) oksidai reaguoja išskirdami sierą esant katalizatoriui:
Ši reakcija naudojama kuro degimo produktams valyti nuo sieros priemaišų.
Sierą galima gauti reaguojant vandeniniame tirpale. Įpilus druskos rūgšties į natrio tiosulfato Na 2 5 2 0 3 tirpalą, skystis tampa drumstas ir palaipsniui nusėda šviesiai geltona smulki siera:
Cheminiai sieros virsmai daugiausia vyksta kaitinant. Nedalyvaujant kitiems reagentams, siera sudaro daugybę skirtingų molekulių:
Siera jungiasi su beveik visais nemetalais ir metalais. Reakcija; vandenilis grįžtamasis:
Siera reaguoja su halogenais, sudarydama dvi- ir keturiavalentės būsenos junginius. Tik esant fluoro pertekliui, susidaro dujinis stabilus junginys BR 6.
Ore ir deguonyje siera dega mėlyna liepsna:
Degant sierai temperatūra viršija 800°C, ko pasekoje antrosios reakcijos pusiausvyra labai pasislenka į kairę ir tik ~5% sieros paverčiama į $0 3.
Siera reaguoja su metalais labai išskirdama šilumą. Uždegus sieros ir cinko miltelių mišinį, įvyksta ryškus blyksnis. Susidaro baltas cinko sulfidas:
Siera su kai kuriais 5 ir 6 periodų ^-elementais reaguoja lengviau nei deguonis. Sidabras yra atsparus deguoniui, tačiau sumaišytas su siera nekaitinant susidaro rudasis sulfidas:
Siera reaguoja su oksidais, rūgštimis ir druskomis, kurios pasižymi stipriomis oksidacinėmis savybėmis:
Kaitinant šarmo tirpalu, siera reaguoja taip pat kaip halogenai, t.y. disorporcijos:
Paprastos medžiagos sieros atomai gali prisijungti prie kai kurių sudėtingų medžiagų sieros:
Gautame polisulfidas natrio sudėtyje yra sieros atomų grandinės su neigiamais krūviais galuose:
Natrio sulfito tirpalas verdamas reaguoja su siera:
Gautame bespalviame tirpale yra druskos tiosieros rūgštys – natrio tiosulfatas.
APIBRĖŽIMAS
Siera- šešioliktas periodinės lentelės elementas. Pavadinimas – S iš lotyniško žodžio „siera“. Įsikūręs trečiajame periode, grupė VIA. Nurodo nemetalus. Branduolinis užtaisas yra 16.
Siera gamtoje randama tiek laisvos būsenos (gimtoji siera), tiek įvairiuose junginiuose. Sieros junginiai su įvairiais metalais yra labai paplitę. Daugelis jų yra vertingos rūdos (pavyzdžiui, švino blizgesys PbS, cinko mišinys ZnS, vario blizgesys Cu 2 S) ir naudojami kaip spalvotųjų metalų šaltinis.
Iš sieros junginių gamtoje taip pat paplitę sulfatai, daugiausia kalcio ir magnio.Galiausiai sieros junginių randama augalų ir gyvūnų organizmuose.
Sieros atominė ir molekulinė masė
Santykinė medžiagos molekulinė masė (Mr) yra skaičius, rodantis, kiek kartų tam tikros molekulės masė yra didesnė nei 1/12 anglies atomo masės, ir elemento santykinė atominė masė(A r) – kiek kartų vidutinė cheminio elemento atomų masė yra didesnė už 1/12 anglies atomo masės.
Sieros atominės ir molekulinės masės vertės yra vienodos; jie lygūs 32,059.
Allotropija ir alotropinės sieros modifikacijos
Siera egzistuoja dviejų alotropinių modifikacijų – ortorombinės ir monoklininės – pavidalu.
Esant normaliam slėgiui, siera formuoja trapius geltonus kristalus, kurie lydosi 112,8 o C temperatūroje; tankis 2,07 g/cm3. Jis netirpus vandenyje, bet gerai tirpsta anglies disulfide, benzene ir kai kuriuose kituose skysčiuose. Šiems skysčiams išgaruojant iš tirpalo išsiskiria siera geltonų ortorombinės sistemos kristalų pavidalu, oktaedrų pavidalu, kuriuose dažniausiai nupjaunami kai kurie kampai ar briaunos (1 pav.). Ši sieros modifikacija vadinama rombine.
Ryžiai. 1. Allotropinės sieros modifikacijos.
Kitokios formos kristalai gaunami, jei išlydyta siera lėtai aušinama, o jai iš dalies sustingus nupilamas dar nespėjęs sukietėti skystis. Tokiomis sąlygomis indo sienelės iš vidaus yra padengtos ilgais tamsiai geltonais monoklininės sistemos adatos formos kristalais. Ši sieros modifikacija vadinama monoklinikine. Jo tankis 1,96 g/cm3, lydosi 119,3 o C temperatūroje ir yra stabilus tik aukštesnėje nei 96 o C temperatūroje.
Sieros izotopai
Žinoma, kad gamtoje siera gali būti keturių stabilių izotopų 32 S, 33 S, 34 S ir 36 S pavidalu. Jų masės skaičiai yra atitinkamai 32, 33, 34 ir 36. Sieros izotopo 32 S atomo branduolyje yra šešiolika protonų ir šešiolika neutronų, o izotopuose 33 S, 34 S ir 36 S yra tiek pat protonų – atitinkamai septyniolika, aštuoniolika ir dvidešimt neutronų.
Yra dirbtinių sieros izotopų, kurių masės skaičius yra nuo 26 iki 49, tarp kurių stabiliausias yra 35 S, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 87 dienos.
Sieros jonai
Išorinis sieros atomo energijos lygis turi šešis elektronus, kurie yra valentiniai elektronai:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4.
Dėl cheminės sąveikos siera gali prarasti valentinius elektronus, t.y. būti jų donoru, ir virsti teigiamai įkrautais jonais arba priimti elektronus iš kito atomo, t.y. būti jų akceptoriumi ir virsti neigiamo krūvio jonais:
S0-6e → S6+;
S0-4e → S4+;
S0-4e → S2+;
S o +2e → S 2- .
Sieros molekulė ir atomas
Sieros molekulė yra monoatominė – S. Štai keletas sieros atomą ir molekulę apibūdinančių savybių:
Problemų sprendimo pavyzdžiai
1 PAVYZDYS
| Pratimas | Kokios masės sieros reikės norint gauti aliuminio sulfidą Al 2 S 3, sveriantį 30 g? Kokiomis sąlygomis šį sulfidą galima gauti iš paprastų medžiagų? |
| Sprendimas | Parašykime sieros sulfido gamybos reakcijos lygtį: 2Al + 3S = Al 2S 3. Apskaičiuokime aliuminio sulfido medžiagos kiekį (molinė masė - 150 g/mol): n(Al2S3) = m(Al2S3)/M(Al2S3); n(Al2S3) = 30/150 = 0,2 mol. Pagal reakcijos lygtį n(Al 2 S 3) : n(S) = 1:3, tai reiškia: n(S) = 3 × n(Al2S3); n(S) = 3 × 0,2 = 0,6 mol. Tada sieros masė bus lygi (molinė masė - 32 g/mol): m(S) = n(S) × M(S); APIBRĖŽIMAS Siera– VIA grupės 3 periodo elementas, priklauso p elementų šeimai. Serijos numeris 16. Elektronų konfigūracija yra 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4. Simbolis yra S. Santykinė atominė masė – 32 amu. Virimo temperatūra – 444,67C, lydymosi temperatūra – 112,85C. Nemetaliniai. Cheminės sieros savybėsSiera sąveikauja su paprastomis medžiagomis – nemetalais, pasižyminčiomis reduktorių savybėmis. Siera tiesiogiai sąveikauja tik su fluoru. Kaitinant atsiranda sąveikos su kitais metalais reakcijos: S + F2 = SF6; 2S + Cl2 = S2Cl2; S + Cl2 = SCl2; 5S + 2P = P2S5; S + H2 = H2S; S + O2 = SO2; 2S + Br 2 = S 2 Br 2. Sąveikos reakcijose su paprastomis medžiagomis - metalais siera pasižymi oksiduojančios medžiagos savybėmis. Šios reakcijos atsiranda kaitinant ir yra labai stiprios: 2Na + S = Na2S; 2Al + 3S = Al2S3; Siera reaguoja su sudėtingomis medžiagomis. Jis gali ištirpti koncentruotose rūgštyse ir išlydytuose šarmuose, o pastaruoju atveju siera yra neproporcinga. Šios reakcijos atsiranda, kai reakcijos mišinys verda: 3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O; S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O; S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O. Kai siera reaguoja su metalų sulfidais, susidaro polisulfidai: Na 2 S + S = Na 2 S 2. Sieros fizinės savybėsSiera yra geltona kristalinė medžiaga. Jis egzistuoja dviejų alotropinių modifikacijų – α-sieros (ortorombinės kristalinės gardelės) ir β-sieros (monoklininės kristalinės gardelės) pavidalu, taip pat amorfinės formos – plastikinės sieros (1 pav.). Kristalinėje būsenoje siera yra sudaryta iš neplokščių ciklinių S8 molekulių. Siera blogai tirpsta etanolyje, bet tirpsta anglies disulfide ir skystame amoniake. Nereaguoja su skystu vandeniu ir jodu. Ryžiai. 1. Sieros egzistavimo formos. Sieros gamyba ir naudojimasPramoniniu mastu siera gaunama iš natūralių vietinės sieros telkinių. Siera yra žaliava sieros rūgšties gamybai. E1 naudojamas popieriaus pramonėje, žemės ūkyje, gumoje, dažuose, parake ir kt. Siera plačiai pritaikyta medicinoje, pavyzdžiui, sieros yra įvairių tepalų ir miltelių, naudojamų odos ligoms gydyti ir kt. Problemų sprendimo pavyzdžiai1 PAVYZDYS SIERA Tirpsta siera Siera, kuri, kaip žinoma, netirpi vandenyje ir mažais kiekiais ištirpsta benzene, alkoholyje ar eteryje, puikiai tirpsta anglies disulfide cs2. Jei ant laikrodžio stiklo lėtai išgarinsite nedidelio kiekio sieros tirpalą anglies disulfide, gausite didelius vadinamosios rombinės arba a-sieros kristalus. Tačiau nepamirškime anglies disulfido degumo ir toksiškumo, todėl išjunkime visus degiklius, o laikrodžio stiklą pastatykime po skersvėju arba priešais langą. Kitą formą – monoklininę arba b-cepa – galima gauti kantriai kristalizuojant apie 1 cm ilgio spygliukus iš tolueno (toluenas irgi degus!). Vandenilio sulfido gamyba ir eksperimentai su juo Į mėgintuvėlį įpilkite šiek tiek (maždaug žirnio dydžio) gauto geležies sulfido ir įpilkite praskiestos druskos rūgšties. Medžiagos sąveikauja su stipriu dujų išsiskyrimu: fes + 2hcl = h2s + fecl2 Iš mėgintuvėlio sklinda nemalonus supuvusių kiaušinių kvapas – tai išgaruoja vandenilio sulfidas. Jei perleisite jį per vandenį, jis iš dalies ištirps. Susidaro silpna rūgštis, kurios tirpalas dažnai vadinamas vandenilio sulfido vandeniu. Dirbant su vandenilio sulfidu reikia būti ypač atsargiems, nes dujos yra beveik tokios pat nuodingos kaip vandenilio cianido rūgštis hcn. Jis sukelia kvėpavimo takų paralyžių ir mirtį, jei sieros vandenilio koncentracija ore yra 1,2-2,8 mg/l. Chemiškai vandenilio sulfidas aptinkamas naudojant šlapią švino reagento popierių. Norėdami jį gauti, filtravimo popierių suvilgome praskiestu švino acetato arba nitrato tirpalu, išdžioviname ir supjaustome 1 cm pločio juostelėmis Sieros vandenilis reaguoja su švino jonais, todėl susidaro juodasis švino sulfidas. Šiuo metodu galima aptikti vandenilio sulfidą sugedusiuose maisto produktuose (kiaušiniuose, mėsoje). Rekomenduojame vandenilio sulfidą gaminti sausuoju būdu, nes tokiu atveju dujų srautą galima nesunkiai reguliuoti ir reikiamu metu išjungti. Tam porcelianiniame puodelyje ištirpinkite apie 25 g parafino ir su lydalu sumaišykite 15 g sieros. Tada nuimkite degiklį ir maišykite mišinį, kol jis sukietės. Sumalkite vientisą masę ir pasilikite tolimesniems eksperimentams. Kai reikia gauti vandenilio sulfidą, mėgintuvėlyje pakaitiname kelis gabalėlius parafino ir sieros mišinio iki aukštesnės nei 170°C temperatūros. Kylant temperatūrai dujų išeiga didėja, o nuėmus degiklį – sustoja. Reakcijos metu parafino vandenilis sąveikauja su siera, todėl susidaro vandenilio sulfidas, o mėgintuvėlyje lieka anglies, pavyzdžiui: c40h82 + 41s = 41h2s + 40c Mes gauname sulfidus Norėdami ištirti nusodintų metalų sulfidų spalvą, perleiskite vandenilio sulfidą per įvairių metalų druskų tirpalus. Mangano, cinko, kobalto, nikelio ir geležies sulfidai nusodins, jei tirpale bus sukurta šarminė aplinka (pavyzdžiui, pridedant amonio hidroksido). Švinas, varis, bismutas, kadmis, stibis ir alavo sulfidai nusodins druskos rūgšties tirpale. Vandenilio sulfido deginimas Atlikę preliminarų detonuojančių dujų bandymą, uždegkime vandenilio sulfidą, išeinantį iš gale ištraukto stiklinio vamzdžio. Vandenilio sulfidas dega blyškia liepsna su mėlyna aureole: ЗН2s + ЗО2 = 2h2o + 2so2 Degimo metu susidaro sieros oksidas (iv) arba sieros dioksidas. Jį lengva atpažinti iš aštraus kvapo ir šlapio mėlyno lakmuso popieriaus raudonumo. Jei nėra pakankamai deguonies, sieros vandenilis oksiduojamas tik iki sieros. Aktyvuota anglis kataliziškai pagreitina šį procesą. Šis metodas dažnai naudojamas smulkiam pramoninių dujų, kurių sieros kiekis neturi viršyti 25 g/m3, valymui: 2h2s + O2 = 2H2O + 2s Atkurti šį procesą nėra sunku. Montavimo schema parodyta paveikslėlyje. Svarbiausia yra praleisti orą ir vandenilio sulfidą per aktyvuotą anglį santykiu 1: 3. Ant anglies išsiskirs geltona siera. Aktyvintąją anglį galima išvalyti nuo sieros plaunant ją anglies disulfidu. Technologijoje tam dažniausiai naudojamas amonio sulfido (nh4)2s tirpalas. Eksperimentai su sieros rūgštimi Sieros oksidas (iv) – sieros dioksidas – labai gerai tirpsta vandenyje, todėl susidaro sieros rūgštis: h2o + so2 = h2so3 Jis naikina mikrobus ir turi balinamąjį poveikį; Alaus daryklose ir vyninėse statinės fumiguojamos siera. Sieros dioksidas taip pat naudojamas pinti krepšiams, šlapiai vilnai, šiaudams, medvilnei ir šilkui balinti. Dėmės Pavyzdžiui, iš mėlynių jos pasišalina, jei drėgną, užterštą vietą ilgai laikote degančios sieros „garuose“. Patikrinkime sieros rūgšties balinamąjį poveikį. Norėdami tai padaryti, cilindrą, kuriame jau kurį laiką degė sieros gabalėliai, nuleiskite į įvairių spalvų daiktus (gėles, šlapias audinio gabalėlius, svarbų lakmuso popierių ir kt.), gerai uždenkite cilindrą stiklo lėkšte ir palaukite. kurį laiką. Kiekvienas, kada nors tyręs elementų atominę struktūrą, žino, kad sieros atomo išorinėje orbitoje yra šeši vadinamieji valentiniai elektronai. Todėl siera junginiuose gali būti maksimaliai šešiavalenė. Ši oksidacijos būsena atitinka sieros oksidą (vi), kurio formulė so3. Tai sieros anhidridas: h2o + so3 = h2so4 Kai siera deginama normaliomis sąlygomis, visada susidaro sieros oksidas (iv). Ir jei susidaro tam tikras sieros oksido (vi) kiekis, dažniausiai jis veikiamas šilumos iš karto suyra į sieros oksidą (iv) ir deguonį: 2so3 = 2so2 + o2 Sieros rūgšties gamyboje pagrindinė problema yra sO2 pavertimas so3. Šiuo tikslu dabar naudojami du būdai: kamerinis (arba patobulintas – bokštas) ir kontaktinis. (žr. eksperimentą „Sieros rūgšties paruošimas“) Sieros rūgšties paruošimas Kamerinis metodas
Kai kolba prisipildo dujų, uždarykite ją kamščiu su trimis skylutėmis. Į vieną, kaip parodyta paveikslėlyje, įkišame stačiu kampu išlenktą stiklinį vamzdelį, prijungtą prie mėgintuvėlio šoninio išėjimo, kuriame sąveikaujant vario ir azoto rūgšties gabalėliams susidaro azoto oksidas (iv): 4hno3 + Сu = cu(no3)2 + 2h2o + 2no2 Rūgšties koncentracija turi būti apie 60 % (masės). Dėmesio! no2 yra stiprus nuodas! Į kitą angą įstatysime prie mėgintuvėlio prijungtą stiklinį vamzdelį, pro kurį vėliau tekės vandens garai. Į trečią skylę įkišame trumpą vamzdelio gabalėlį su Bunsen vožtuvu - trumpą guminės žarnos gabalėlį su plyšiu. Pirmiausia sukurkime stiprų azoto oksido antplūdį į kolbą. (Atsargiai! Nuodai!) Bet reakcijos kol kas nėra. Kolboje yra rudos no2 ir bespalvės so2 mišinys. Kai tik praleidžiame vandens garus, spalvos pasikeitimas parodys, kad reakcija prasidėjo. Veikiamas vandens garų, azoto oksidas (iv) oksiduoja sieros oksidą (iv) į sieros oksidą (vi), kuris, sąveikaudamas su vandens garais, iš karto virsta sieros rūgštimi: 2no2 + 2so2 = 2ne + so3 Kolbos apačioje susikaups bespalvis kondensatas, o per Bunsen vožtuvą išeis dujų ir garų perteklius. Bespalvį skystį iš kolbos supilkime į mėgintuvėlį, lakmuso popieriumi patikriname rūgštinę reakciją ir aptiksime gautos sieros rūgšties sulfato joną so42-, įpylę bario chlorido tirpalo. Storos baltos bario sulfato nuosėdos mums parodys, kad eksperimentas buvo sėkmingas. Šiuo principu, bet daug didesniu mastu, sieros rūgštis gaminama technologijos būdu. Anksčiau reakcijos kameros buvo išklotos švinu, nes jis atsparus sieros rūgšties garams. Šiuolaikiniuose bokšto įrenginiuose naudojami keraminiai reaktoriai. Tačiau dabar didesni sieros rūgšties kiekiai gaminami naudojant kontaktinį metodą. Susisiekimo būdas
4fes2 + 11O2 = 3fe2o3 + 8so2 Susidaręs geležies(iii) oksidas pašalinamas iš krosnies kaip apnašos ir toliau apdorojamas geležies gamybos įmonėse. Skiedinyje susmulkinkite kelis pirito gabalėlius ir įdėkite į ugniai atsparų stiklinį vamzdelį, kurį uždarome kamščiu su skylute. Tada naudokite degiklį, kad stipriai pašildytumėte vamzdelį, tuo pat metu perleisdami orą per jį gumine lempute. Kad lakiosios dulkės iš skrudinimo dujų nusėstų, jas sunešime į tuščią stiklinį indą, o iš jo – į antrą ugniai atsparų vamzdelį, kuriame yra iki 400-500 °C įkaitintas katalizatorius. Technologijoje kaip katalizatorius dažniausiai naudojamas vanadžio (v) oksidas v2o5 arba natrio vanadatas navo3, o šiam tikslui naudosime raudonąjį geležies oksidą (iii) fe2O3. Ant stiklo vatos užtepkite smulkiai sumaltą geležies oksidą, kurį paskirstome vamzdeliu 5 cm ilgio sluoksniu, kaitinkite vamzdelį su katalizatoriumi, kol pasieks raudoną šilumą. Katalizatoriuje sieros oksidas (iv) sąveikauja su atmosferos deguonimi; dėl to susidaro sieros oksidas (vi). 2so2 + o2 = 2so3 kurią išskiriame pagal gebėjimą drėgname ore susidaryti rūką. Surinkite so2 į tuščią kolbą ir stipriai purtydami sumaišykite su nedideliu kiekiu vandens. Gausime sieros rūgštį - įrodysime jos buvimą, kaip ir ankstesniame metode. Stiklo vatą ir katalizatorių taip pat galite sudėti į vieną iš stiklo vamzdelių. Taip pat galite dirbti mėgintuvėlyje su šoniniu išėjimu. Ant mėgintuvėlių uždėkime piritą, ant jo – stiklo vatos sluoksnį, o po to – stiklo vatą su katalizatoriumi. Orą iš viršaus įleidžiame į vamzdelį, kuris turi priglusti prie katalizatoriaus. Ant šoninės šakos pritvirtinsime kampu išlenktą vamzdelį, kuris patenka į mėgintuvėlį. Jei pirito nėra, mėgintuvėlyje su šoniniu išėjimu gausime sieros oksidą (iv) iš natrio sulfito arba sieros rūgšties hidrosulfito, o susidariusias dujas leisime per katalizatorių kartu su oro arba deguonies srove. Chromo oksidas (III) taip pat gali būti naudojamas kaip katalizatorius, kuris turi būti kaitinamas geležiniame tiglyje ir smulkiai susmulkintas skiedinyje. Tuo pačiu tikslu galite pamirkyti molio skeveldras geležies (ii) sulfato tirpalu ir tada stipriai kalcinuoti. Šiuo atveju ant molio susidaro smulkūs geležies oksido (iii) milteliai. Rūgštis iš gipso Jei metalų sulfidų mažai (kaip, pavyzdžiui, Vokietijoje), pradiniai sieros rūgšties gamybos produktai gali būti caso4 anhidritas ir caso4-h2o gipsas. Sieros oksido (iv) gavimo iš šių produktų metodą prieš 60 metų sukūrė Müller ir Kuehne.
caso4 + 2c = cas + 2co2 cas + 3caso4 = 4cao + 4so2 Laboratorinėmis sąlygomis kalcio sulfatą galima suskaidyti tik naudojant tinkamą aukštą temperatūrą. Dirbsime su panašia įranga kaip ir buvo kūrenamas piritas, tik deginimui paimsime porcelianinį ar geležinį vamzdelį. Uždarykite vamzdelį kamščiais, apvyniotais asbestiniu audiniu, kad būtų užtikrinta šilumos izoliacija. Į pirmojo kamščio angą įkišime kapiliarą, o į antrąjį – paprastą stiklinį vamzdelį, kurį sujungsime skalbimo buteliuku iki pusės pripildyto vandens arba fuksino tirpalo. Reakcijos mišinį paruošime taip. Skiedinyje sumalkite 10 g gipso, 5 g kaolino (molio) ir 1,5 g aktyviosios anglies miltelių. Išdžiovinkite mišinį kaitindami porcelianiniame puodelyje kurį laiką 200 °C temperatūroje. Atvėsus (geriausia eksikatoriuje), mišinį įpilkite į degimo vamzdžio vidurį. Tuo pačiu metu atkreipkite dėmesį, kad jis neužpildytų viso vamzdžio skerspjūvio. Tada vamzdelį stipriai kaitiname dviem degikliais (vienas iš apačios, antras įstrižai iš viršaus) ir, kai vamzdis įkaista, per visą sistemą praleidžiame ne per stiprų oro srautą. Per 10 minučių dėl susidariusios sieros rūgšties fuksino tirpalas skalbimo buteliuke pakeis spalvą. Išjunkite vandens srovės siurblį ir sustabdykite šildymą. Taip pat aukštą temperatūrą galime gauti, jei porcelianinį vamzdelį kuo tvirčiau apvyniosime 750-1000 W kaitinimo spirale (žr. pav.). Spiralės galus sujungiame stora varine viela, kuria taip pat daug kartų apvyniojame vamzdelį, o po to izoliuojame porcelianiniais karoliukais ir prijungiame prie kištuko. (Atsargiai dirbdami su 220 V įtampa!) Natūralu, kad stiklinis degiklis arba pūtiklis taip pat gali būti naudingas kaip šildymo šaltinis. Ši technika veikia su anhidrito, kokso, molio, smėlio ir pirito pelenų fe2o3 mišiniu. Sliekinis konvejeris tiekia mišinį į 70 metrų besisukančią vamzdinę krosnį, kurioje sudeginamos susmulkintos anglies. Temperatūra krosnies gale, degimo vietoje, yra maždaug 1400 °C. Esant tokiai temperatūrai, reakcijos metu susidariusios negesintos kalkės susilieja su moliu, smėliu ir pirito pelenais, kad susidarytų cementinis klinkeris. Atvėsęs klinkeris sumalamas ir sumaišomas su keliais procentais gipso. Gautas aukštos kokybės portlandcementis parduodamas. Kruopščiai įgyvendinant ir kontroliuojant procesą, iš 100 tonų anhidrito (be molio, smėlio, kokso ir pirito pelenų) galite gauti apie 72 tonas sieros rūgšties ir 62 tonas cementinio klinkerio. Sieros rūgštį galima gauti ir iš kizerito (magnio sulfato mgso4 -H2O). Eksperimentui naudosime tą pačią sąranką kaip ir gipso skaidymui, tačiau šį kartą imsime vamzdelį iš ugniai atsparaus stiklo. Reakcijos mišinį gauname 5 g magnio sulfato kalcinuojant porcelianiniame dubenyje, o 0,5 g aktyviosios anglies geležiniame tiglyje su dangteliu, o po to juos sumaišius ir išauginant skiedinyje iki dulkėtumo. Perkelkite mišinį į porcelianinį indą ir įdėkite į reakcijos vamzdelį. Balta masė, kuri bus gauta eksperimento pabaigoje porcelianinėje valtyje, susideda iš magnio oksido. Technologijoje jis yra perdirbamas į Sorel cementą, kuris yra ksilolito gamybos pagrindas. Gaminant išvestinius produktus, tokius kaip cemento klinkeris ir ksiolitas, kurie svarbūs statybų pramonei, sieros rūgšties gamyba iš vietinių žaliavų tampa ypač ekonomiška. Tarpinių ir šalutinių produktų perdirbimas į vertingas žaliavas arba galutinius produktus yra svarbus chemijos pramonės principas. Paimkime ksiolitą Lygiomis dalimis magnio oksidą ir pjuvenas sumaišykite su magnio chlorido tirpalu ir gautos srutos sluoksniu užtepkite apie 1 cm storio pagrindą. Po 24-48 valandų masė sukietės kaip akmuo. Nedega, galima gręžti, pjauti ir prikalti. Statant namus ksiolitas naudojamas kaip grindų medžiaga. Medienos pluoštas, sukietintas neužpildant tarpų Sorel cementu (magnio cementu), presuojamas ir klijuojamas į plokštes, naudojamas kaip lengva, karščiui ir garsui nepraleidžianti statybinė medžiaga (Heraclitus plokštės). Redaktoriaus pasirinkimas
Nauja
Populiarus
|
Į didelį indą (500 ml apvaliadugnė kolba) pripildykime sieros oksido (iv) so2, kuriam laikui įdėdami į jį degančius sieros gabalėlius arba paduodami dujas iš aparato, kuriame ji susidaro. Sieros oksidą (iv) taip pat galima palyginti lengvai paruošti lašinant koncentruotą sieros rūgštį į koncentruotą natrio sulfito na2so3 tirpalą. Šiuo atveju sieros rūgštis, būdama stipresnė, išstums silpnąją rūgštį iš savo druskų.
Sieros rūgšties gamyboje naudojami įvairūs sūriai.Gryna siera pradėta naudoti tik 60-aisiais. Daugeliu atvejų įmonės sieros oksidą (iv) gamina skrudindamos sulfidines rūdas. Rotacinėje vamzdžių krosnyje arba daugiasluoksnėje krosnyje piritas reaguoja su atmosferos deguonimi pagal šią lygtį:
Sieros rūgšties gamybos iš anhidrito metodai išliks svarbūs ir ateityje, nes sieros rūgštis yra labiausiai paplitęs cheminis produktas. Sulfatai gali būti skaidomi naudojant aukštą (iki 2000 °C) temperatūrą. Mülleris nustatė, kad kalcio sulfato skilimo temperatūra gali būti sumažinta iki 1200 °C, pridedant smulkiai sumalto kokso. Pirma, 900 °C temperatūroje koksas redukuoja kalcio sulfatą iki sulfido, kuris savo ruožtu 1200 °C temperatūroje reaguoja su nesuskaidytu sulfatu; šiuo atveju susidaro sieros oksidas (iv) ir negesintos kalkės: