кристалл самородной серы
Сера самородная (Sulfur) представляет собой красивые светло-желтые, лимонно-желтые, насыщенно-желтые кристаллы, которые своей солнечной окраской украсят любую коллекцию минералов. Встречаются агрегаты коричневатого цвета, эту окраску придает примесь органики. Кристаллы серы могут быть размером в доли миллиметров, но могут достигать и достаточно больших размеров — до десятков сантиметров.
лимонно-желтые кристаллы серы
Физические свойства. Кристаллы серы имеют моноклинную или ромбическую сингонию , облик кристаллов — сочетание куба и ромба. Кристаллы имеют стеклянный блеск . Твердость этого минерала невелика — 1-2 единицы по десятибальной шкале Мооса. Плотность кристаллов серы составляет 2,05 — 2,08 грамм на кубический сантиметр. Кристаллы хрупкие, и при ударе легко разрушаются.
Кристаллы серы имеют низкую электропроводность и могут использоваться в качестве электроизолятора. Этот минерал плохо проводит тепло и является прекрасным теплоизолятором.
Самородная сера может содержать, селен, астат и теллур в виде изоморфной примеси. При трении этот минерал заряжается статическим электричеством и может притягивать к себе легкие предметы, например, мелкие кусочки бумаги.
Серу можно расплавить, нагрев её до температуры 115.2 градуса Цельсия, при воздействиях высоких температур этот минерал активно окисляется и горит. При этом выделяется серный ангидрид SO3 — газ с удушливым запахом.
Алхимики использовали самородную серу в своих опытах, а это занятие у населения европейских стран того времени было равно колдовству. В средние века и эпоху Возрождения инквизиция устраивала настоящую охоту за ведьмами и магами. Поэтому запах горящей серы стал ассоциироваться с нечистой силой и дьяволом.
Островки серы, вулкан Даллол, Эфиопия
Сера образуется при выветривании сульфидных месторождений металлов.
В окрестностях некоторых затухающих (или остывших) вулканов на поверхность земли поступают растворы, насыщенные ионами сульфидов металлов. При их осаждении тоже образуется самородная сера (вулканическая ).
Этот минерал также может образовываться и при разложении некоторых солей. Так, самородная сера образуется при окислении и разложении минерала гипса (CaSO4·2H2O) . Такие месторождения есть на южном и северном побережьях Италии.
Месторождения серы активно разрабатываются и в России (Поволжье), и за рубежом в Соединенных штатах (в Техасе и Луизиане). Она используется для производства серной кислоты.
Месторождения вулканической серы есть в Японии и Эфиопии. Но в этих странах добыча этого полезного ископаемого не ведется.
Месторождения вулканической серы занимают большие площади, при этом желтые, оранжевые, красные слои и потоки образуют красивейшие фантастические пейзажи.
Извержение вулкана на Ио — спутнике Сатурна (фото космического аппарата Вояджер). Поверхность планеты покрыта слоем серы.
Сера — распространенный минерал, как на Земле, так и на других планетах. Так, например, спутник Сатурна Ио представляет собой небольшую планету (сравнимую по объему с Луной), с расплавленным ядром. На Ио часто извергаются вулканы, при их остывании выделяется много элементарной (самородной) серы. Этот минерал делает поверхность планеты похожим на яичный желток.
Породы, слагающие кору Венеры — в основном серые базальты. Но на этой планете есть немало областей, в которых действуют вулканы. По данным сканирования этой планеты космическими аппаратами, поверхность в этих районах также покрыта слоем самородной серы.
Добыча самородной серы. США, штат Техас.
Кристаллы этого яркого жёлтого минерала очень красивы, но коллекционеру следует помнить, что они хрупки и боятся воздействия высоких температур.
Описание и свойства серы
Сера представляет собой вещество, которое находится в в 16 группе, под третьим периодом и имеет атомный номер – 16. Она может встретиться как в самородном, также и в связанном виде. Обозначается сера литерой S. Известна формула серы – (Ne)3s 2 3p 4 . Сера как элемент входит в состав многих белков.
На фото кристаллы серы
Если говорить о строении атома элемента серы , то на внешней его орбите есть электроны, валентное число которых достигает шести.
Это объясняет свойство элемента быть максимально шестивалентным в большинстве объединений. В структуре природного химического элемента есть четыре изотопа, и это – 32S, 33S, 34S и 36S. Говоря о внешней электронной оболочке, атом имеет схему 3s2 3р4. Радиус атома – 0,104 нанометра.
Свойства серы в первую очередь делятся на физического типа. К нему относится то, что элемент имеет твердый кристаллический состав. Два аллотропических видоизменения – основное состояние, в котором устойчив этот элемент серы.
Первое видоизменение ромбическое, имеющее лимонно-желтую окраску. Его устойчивость ниже, чем 95,6 °С. Второй – моноклинный, имеющий медово-желтую окраску. Его устойчивость колеблется от 95,6 °С и 119,3 °С.
На фото минерал сера
Во время плавки химический элемент стает движущейся жидкостью, имеющей желтый цвет. Она буреет, достигая температуры более 160 °С. А при 190 °С цвет серы превращается в темно-коричневый. После достижения отметки 190 °С наблюдается уменьшение вязкости вещества, которое все же после нагревания 300 °С стает жидкотекучим.
Другие свойства серы:
Практически не проводит тепла и электричества.
Не растворяется при погружении в воду.
Растворима в аммиаке, имеющем безводную структуру.
Также растворима в сероуглероде и других растворителях, имеющих органическую природу.
К характеристике элемента серы важно добавить и ее химические особенности. Она является активной в этом отношении. Если серу нагреть, то она может просто объединяться практически с любым химическим элементом.
На фото образец серы, добытый в Узбекистане
За исключением инертных газов. При контакте с металлами, хим. элемент образовывает сульфиды. Комнатная температура способствует тому, что элемент может вступить в реакцию с . Увеличенная температура способствует увеличению активности серы.
Рассмотрим, как поведение серы с отдельными веществами:
С металлами – является окислителем. Образовывает сульфиды.
С водородом – при высоких температурах – до 200 °С происходит активное взаимодействие.
С кислородом. Образовывается объединения оксидов при температурах до 280 °С.
С фосфором, углеродом – является окислителем. Только при отсутствии воздуха во время реакции.
С фтором – проявляет себя как восстановитель.
С веществами, имеющими сложную структуру – также как восстановитель.
Месторождения и добыча серы
Основной источник для получения серы – ее месторождения. В целом во всем мире насчитывается 1,4 млрд т запасов этого вещества. Ее добывают как при открытом и подземном способе выработки, так и с помощью выплавки из-под земли.
На фото добыча серы в вулкане Кава Иджен
Если применим последний случай, то используется вода, которую перегревают и расплавляют ею серу. В бедных рудах элемент содержится примерно в 12 %. Богатых – 25% и больше.
Распространенные типы месторождений:
Стратиформный – до 60%.
Солянокупольный – до 35 %.
Вулканогенный – до 5%.
Первый тип связан с толщами, несущими название сульфатно-карбонатных. При этом рудные тела, которые имеют мощность до нескольких десятков метров и с размером до сотни метров находятся в сульфатных породах.
Также эти пластовые залежи можно найти посреди пород сульфатного и карбонатного происхождения. Второй тип характеризуется залежами серого цвета, которые приурочиваются к соляным куполам.
Последний тип связывают с вулканами, имеющими молодую и современную структуру. При этом рудный элемент имеет пластообразную, линзовидную форму. В нем сера может содержаться в размере 40 %. Этот тип месторождения распространен в Тихоокеанском вулканическом поясе.
Месторождение серы в Евразии находится в Туркмении, в Поволжье и других местах. Породы серы находят возле левых берегов Волги, которые тянутся от Самары. Ширина полосы пород достигает нескольких километров. При этом их можно найти вплоть до Казани.
На фото сера в горной породе
В Техасе и Луизиане в кровлях соляных куполов находят огромное количество серы. Особо красивые Италийские этого элемента находят Романьи и Сицилии. А на острове Вулькано находят моноклинную серу. Элемент, который был окислен пиритом, нашли на Урале в Челябинской области.
Для добычи серы хим элемента используют разные способы. Все зависит от условия его залегания. При этом, конечно же, особое внимание уделяют безопасности.
Так как вместе с серной рудой скопляется сероводород, то необходимо особо серьезно подходить к любому способу добычи, ведь этот газ ядовитый для человека. Также и сера имеет свойство возгораться.
Чаще всего пользуются открытым способом. Так с помощью экскаваторов снимаются значительные части пород. Затем с помощью взрывов дробится рудная часть. Глыбы отправляются на фабрику для обогащения. Затем – на завод по плавке серы, где и получают серу из концентрата.
На фото сера в порту, привезенная морским транспортом
В случае глубокого залегания серы во многих объемах, используют метод Фраша. Сера расплавляется, находясь еще под землей. Затем, как и нефть выкачивается наружу через пробитую скважину. Такой подход основывается на том, что элемент легко плавится и имеет небольшую плотность.
Также известен способ разделения на центрифугах. Только этот способ имеет недостаток: сера получается с примесями. И тогда необходимо проводить ее дополнительную очистку.
В некоторых случаях используют скважный метод. Другие возможности добычи серного элемента:
Пароводяной.
Фильтрационный.
Термический.
Центрифугальный.
Экстракционный.
Применение серы
Большая часть добытой серы уходит, чтоб изготовить серную кислоту. А роль этого вещества очень огромная в химическом производстве. Примечательно, что для получения 1 тонны серного вещества необходимо 300 кг серы.
Бенгальские огни, которые ярко светятся и имеют много красителей, также производятся с помощью серы. Бумажная промышленность – это еще одна область, куда уходит значительная часть добытого вещества.
На фото серная мазь
Чаще всего применение сера находит при удовлетворении производственных нужд. Вот некоторые из них:
Использование в химическом производстве.
Для изготовления сульфитов, сульфатов.
Изготовление веществ для удобрения растений.
Чтоб получить цветные виды металлов.
Для придачи стали дополнительных свойств.
Для изготовления спичек, материалов для взрывов и пиротехники.
Краски, волокна из искусственных материалов – изготовляются при помощи этого элемента.
Для отбеливания ткани.
В некоторых случаях элемент сера входит в мази, которые лечат кожные болезни.
Цена серы
По последним новостям необходимость в сере активно растет. Стоимость на российский продукт равняется 130 долларам. На канадский вариант – 145 долларов. А вот в Ближнем Востоке цены возросли до 8 долларов, что привело к стоимости в 149 долларов.
На фото крупный экземпляр минерала сера
В аптеках можно найти молоту в порошок серу по цене от 10 до 30 рублей. К тому же есть возможность купить ее оптом. Некоторые организации предлагают по невысокой цене приобрести гранулированную техническую газовую серу .
Впервые увидев изумительной красоты кристаллы ярко-жёлтого, лимонного или медового цвета, можно ошибочно принять их за янтарь. Но это не что иное, как самородная сера.
Сера самородная существует на Земле с момента рождения планеты. Можно сказать, что она имеет внеземное происхождение. Известно, что этот минерал присутствует в больших количествах и на других планетах. Ио — спутник Сатурна, покрытый извергающимися вулканами, похож на огромный яичный желток. Значительная часть поверхности Венеры также покрыта слоем жёлтой серы.
Люди начали использовать её ещё до нашей эры, но точная дата открытия неизвестна.
Неприятный удушающий запах, возникающий при горении, принёс этому веществу дурную славу. Чуть ли не во всех религиях мира расплавленная сера, источающая невыносимое зловоние, ассоциировалась с адской преисподней, где грешники принимали жуткие мучения.
Древние жрецы, совершая религиозные обряды, применяли горящий серный порошок для общения с подземными духами. Считалось, что сера – порождение тёмных сил из потустороннего мира.
Описание смертоносных испарений встречается у Гомера. А знаменитый самовоспламеняющийся «греческий огонь», повергавший противника в мистический ужас, также имел в своём составе серу.
В VIII веке китайцы применяли горючие свойства самородной серы при изготовлении пороха.
Арабские алхимики называли серу «отцом всех металлов» и создали оригинальную ртутно-серную теорию. По их мнению, сера присутствует в составе любого металла.
Позже французский физик Лавуазье, после проведения серии опытов по горению серы, установил её элементарную природу.
После открытия пороха и его распространения в Европе начали добывать самородную серу и разработали метод получения вещества из пирита. Впрочем, этот способ широко использовался ещё в древней Руси.
Сера (минерал ) - нередко встречается в самородном виде, образуя плотные или землистые массы или же кристаллические агрегаты в виде кристаллических друз, пленок и налетов. Находятся также и хорошо образованные кристаллы, достигающие значительных размеров. Кристаллы самородной С. принадлежат ромбической системе (класс ромбической бипирамиды) и имеют пирамидальный габитус, см. фиг. № 1 и 2. Иногда вследствие неравномерного развития плоскостей бипирамиды получается сфеноидическая форма кристаллов. Обыкновеннейшие формы, встречающиеся на кристаллах С.: основная ромбическая бипирамида (111)Ρ, оси которой относятся а :b :с = 0,8138:1:1,9076; кроме того: (113)S; (011)n и (001)с. Кристаллы иногда срастаются друг с другом в двойниковом положении. При расколе обнаруживает характерный раковистый излом. Твердость С. незначительна, 1,5-2,5 (по шкале Мооса). Удельный вес 1,9-2,1. Цвет самородной С. различен (от посторонних примесей селена, сернистого мышьяка, органических веществ): медово-желтый, серно-желтый, серый и бурый. Блеск жирный, приближающийся к алмазному. С. отличается сильным двойным лучепреломлением, которое в случае прозрачности кристалла может быть наблюдаемо (как и в исландском шпате) непосредственно, без всяких приборов. Оптически отрицательна. Плоскость оптических осей лежит в брахидиагональном сечении. Угол оптич. осей 2r = 69° 40′. О других свойствах С. - см. химическую часть статьи . Самородная С. образуется в природе различными путями. Наибольшие количества происходят водным путем из источников и вообще вод, циркулирующих в недрах земной коры, содержащих сероводород. Последний при доступе кислорода воздуха окисляется, образуя воду и выделяя С. Подобные источники образуются там, где имеются залежи гипса и органические вещества. Вследствие целого ряда химических превращений из гипса при действии органических веществ и воды образуется сероводород, а из последнего - С. Подобным происхождением объясняется совместное нахождение гипса, известкового шпата, сернистых источников, С. и органических веществ. Иногда самородная С. тесно прилегает и даже внедряется в крупные кристаллы гипса. С. большею частью является в виде прожилок, гнезд, жевлаков в глинах, мергелях и гипсе. Таковы известнейшие месторождения Сицилии, Арагонии, Кроации, Дагестана, Польши и Казанской губ. Второй способ образования С. - вулканический. Она отлагается по стенкам кратера вулканов или вследствие непосредственной возгонки, или вследствие взаимодействия сероводорода и сернистого ангидрида, нахождение которых весьма обычно в продуктах вулканической деятельности. Выделение С. объясняется по уравнению: 2Н 2 S + SO 2 = 2Н 2 О + 3S. Наконец, по-видимому, С. образуется в природе и третьим путем: сернистые соединения металлов при окислении могут выделять свободную С. Этим может быть объяснено совместное нахождение последней, напр., с серным колчеданом (Соймоновское месторождение на Урале, Рио Тинто в Испании). О количестве ежегодно добываемой С. и ее применении -
Есть все основания полагать, что в мифический подземный мир люди поместили серу задолго до изобретения сколько-нибудь структурированной религии. Минерал этот в самородном виде обнаружен человеком невероятно давно, и в течение многих веков пытливые умы стремились найти – и находили! – применение сере.
Судя по всему, самородная сера входила в состав так называемого «греческого огня» - самовоспламеняющегося смолоподобного состава, с успехом использовавшегося в военном деле. Изобретая порох, китайцы не могли обойтись без серы. Врачеватели прошлого – как, впрочем, и медицина современности – широко использовали разнообразные соединения серы.
Смерть Плиния Старшего, знаменитого историка, современника Христа, случилась от серы... В 79-м году Плинию довелось стать свидетелем извержения Везувия. В процессе эвакуации местных жителей Плиний надышался вулканическим газом, полным сероводорода и сернистого газа, и, не в силах выдерживать развившийся астматический приступ, приказал рабу убить себя.
В современной науке существует несколько гипотез образования месторождений серы – причем взаимоисключающих. Высокая химическая активность элемента предполагает многократное его связывание и выделение в процессах формирования верхних слоев земной коры – но как идут реакции, точно неизвестно.
Учеными исследуются самые разные версии замещения элементов в породах земной коры, приводящие к выделению и накоплению серы. Однако окончательного понимания законов появления самородной и рудной серы пока нет.
Очень необычно поведение серы при нагревании. Расплавленная сера (t ≥ 113°C), будучи вылитой в холодную воду, превращается в резиноподобную пластичную массу. Требуется несколько суток, чтобы в серной массе начались процессы кристаллизации.
Нагревание серы до температур значительно выше точки плавления ведет к повышению вязкости вещества. Начинается «уплотнение» при 155°С, а при 187°С сера делается почти твердой. Лишь при 300°С к сере возвращается текучесть, а при 445°С она закипает (привет грешникам).
Разогретая до газообразного состояния, сера продолжает удивлять своими свойствами. При сравнительно невысоких температурах в молекуле газообразной серы содержится восемь атомов. При достижении почти двукратной температуры кипения в молекуле летучей серы остается два атома. Одноатомным газом сера становится лишь при 1700°С.
Правда, температура плавления серы почти на 13°С выше температуры кипения воды, однако подача раствора под высоким давлением решает проблему. Итогом внедрения процесса стало получение достаточно чистой серы на первом же этапе производства.
В ХХ веке был предложен метод расплавления серы, находящейся под землей, токами высокой частоты с последующим извлечением расплава через скважины. Нагнетание горячего сжатого воздуха в серные пласты помогает подъему разжиженного минерала.
В нашей стране разработан чрезвычайно рациональный способ эксплуатации серных месторождений. Подземная залежь поджигается, на поверхность выкачивается сернистый газ, который затем транспортируется на химические заводы по трубопроводам.
Серная кислота широко используется в промышленности. Минеральная сера – известный и эффективный активатор фосфорных удобрений. Скоростная металлообработка – и та не обходится без серы! Эмульсии, применяемые для смазки и охлаждения обрабатываемых деталей, порой на одну пятую состоят из серы!
Между прочим, порошковая сера – первое средство для обеззараживания ртутных разливов. При контакте ртути и серы образуется сульфид металла, издавна называемый киноварью и являющийся весьма устойчивым веществом. Из киновари ртуть не испаряется – стало быть, простого опыления серой места разлива ртути достаточно для устранения опасности отравления ртутными парами.
