Сера. Важнейшие соединения серы. Применение соединений серы

на складе серы запрещается:

• производство всех видов работ с применением открытого огня;
• складировать и хранить промасленную ветошь и тряпки;
• при ремонте применять инструмент из искродающего материала.

 

Пожары на складах серы

В декабре 1995 года на открытом складе серы предприятия, расположенного в городе Сомерсет Вест Западной Капской провинции Южно-Африканской Республики произошёл крупный пожар, погибли два человека.

16 января 2006 г. около пяти вечера на череповецком предприятии «Аммофос» загорелся склад с серой. Общая площадь пожара — около 250-ти квадратных метров. Полностью ликвидировать его удалось лишь в начале второй ночи. Жертв и пострадавших нет.

15 марта 2007 рано утром  на ООО «Балаковский завод  волоконных материалов» произошёл  пожар на закрытом складе серы. Площадь пожара составила 20 кв.м.  На пожаре работало 4 пожарных  расчёта с личным составом в 13 человек. Примерно через полчаса пожар был ликвидирован. Никто не пострадал.

4 и 9 марта 2008 года  произошло возгорание серы в  Атырауской области в хранилище  серы ТШО на Тенгизском месторождении.  В первом случае очаг возгорания  удалось потушить быстро, во втором случае сера горела 4 часа. Объём горевших отходов нефтепереработки, к каковым по казахстанским законам отнесена сера, составил более 9 тысяч килограммов.                           В апреле 2008 недалеко от посёлка Кряж Самарской области загорелся склад, на котором хранилось 70 тонн серы. Пожару была присвоена вторая категория сложности. К месту происшествия выехали 11 пожарных расчётов и спасатели. В тот момент, когда пожарные оказались около склада, горела ещё не вся сера, а только её небольшая часть — около 300 килограммов. Площадь возгорания вместе с участками сухой травы, прилегающими к складу, составила 80 квадратных метров. Пожарным удалось быстро сбить пламя и локализовать пожар: очаги возгорания были засыпаны землёй и залиты водой.

В июле 2009 в Днепродзержинске горела сера. Пожар произошёл на одном из коксохимических предприятий  в Баглейском районе города. Огонь  охватил более восьми тонн серы. Никто из сотрудников комбината не пострадал.

Соединения серы

Оксид серы(IV) (диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид)- SO₂. В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички).Под давлением сжижается при комнатной температуре. Растворяется в воде с образованием нестойкой сернистой кислоты; растворимость   11,5г/100 г воды при 20 °C, снижается с ростом температуры. Растворяется также в этаноле, серной кислоте. SO₂ — один из основных компонентов вулканических газов.

Получение

Промышленный способ получения — сжигание серы или  обжиг сульфидов, в основном —  пирита:

 

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂↑ + Q.

 

В лабораторных условиях SO₂ получают воздействием сильных кислот на сульфиты и гидросульфиты:

 

Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂SO₃.

 

Образующаяся сернистая кислота  сразу разлагается на SO₂ и H2O:

 

Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O + SO₂↑.

 

Также можно получить действием  концентрированной серной кислоты  на малоактивные металлы при нагревании:

 

2H₂SO₄ (конц.) + Cu → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O.

 

Относится к кислотным оксидам. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты (при обычных  условиях реакция обратима):

 

SO₂ + H₂O ↔ H₂SO₃.

 

Со щелочами образует сульфиты:

 

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O.

 

Химическая активность SO₂ весьма велика. Наиболее ярко выражены восстановительные свойства SO₂, степень окисления серы в таких реакциях повышается:

 

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr,

 

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (требуется катализатор V₂O₅ и температура 450°),

 

5SO₂ + 2KMnO4 + 2H₂O → 2H₂SO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄.

 

Последняя реакция является качественной реакцией на сульфит-ион SO₃²⁻ и на SO₂ (обесцвечивание фиолетового раствора).

 

В присутствии сильных  восстановителей SO2 способен проявлять  окислительные свойства. Например, для извлечения серы из отходящих газов металлургической промышленности используют восстановление SO2 оксидом углерода(II):

 

SO₂ + 2CO → 2CO₂ + S↓.

 

 

 

Применение

 

Большая часть оксида серы (IV) используется для производства серной кислоты. Так  как этот газ убивает микроорганизмы, то им окуривают овощехранилища и склады. На консервных заводах им обрабатывают плоды и фрукты, чтобы предохранить их от загнивания. Оксид серы (IV) используется для отбеливания соломы, шелка и шерсти, т. е. материалов, которые нельзя отбеливать хлором. Оксид серы (IV) применяется также для получения различных солей сернистой кислоты.

 

Физиологическое действие:

SO₂ токсичен. Симптомы при отравлении сернистым газом — насморк, кашель, охриплость, першение в горле. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации — удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких.

ПДК(предельно допустимая концентрация) максимально-разового воздействия  — 0,5 мг/м³

Дополнительные сведения о токсичности

 

Интересно, что чувствительность по отношению к SO₂ весьма различна как у людей, так и у растений. Наиболее устойчивы по отношению к сернистому газу берёза и дуб, наименее — сосна и ель. Наиболее чувствительными к SO₂ являются розы. При попадании на них сернистого газа они моментально белеют.

 

Воздействие на атмосферу

 

Наибольшую опасность представляет собой загрязнение соединениями серы, которые выбрасываются в  атмосферу при сжигании угольного  топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке цветных  металлов и производстве серной кислоты. Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное. Серный ангидрид образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Растения около таких предприятий обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида. Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, зарубежной Европы, европейской части России, Украины. В южном полушарии оно ниже.

Воздействие на CD-R и DVD±R

 

Сернистый ангидрид или  диоксид серы применяется, главным  образом, в производстве серной кислоты, а также как восстановитель, отбеливатель, консервант, хладагент, антиоксидант. Из-за широкого использования является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу. Большая часть тестов по оценке срока службы оптических дисков выполнены с записываемыми дисками (CD-R, DVD-R, DVD+R). Эти тесты обычно выполнены производителями с категоризацией дисков в зависимости от используемого в них металла и красящего вещества. В отражающем слое CD-R, DVD-R и DVD+R используется золото, серебро или сплав серебра вместо алюминия в ROM дисках. Золото не подвержено коррозии, но имеет высокую стоимость. Серебро обладает лучшей отражательной способностью и дешевле золота, но восприимчиво к коррозии если подвергнется воздействию сернистого ангидрида, который загрязняет воздух и может проникнуть также как и кислород — с влажностью. Производители используют различные сплавы серебра, помогающие предотвращать коррозию, и в большинстве доступных на сегодня R-дисков используется сплав серебра в отражающем слое. Вероятность коррозии серебра от воздействия сернистого ангидрида меньше вероятности окисления алюминия, вызванной высокой влажностью. Несмотря на это, хранение диска в среде с отфильтрованным «чистом воздухом» может снизить или устранить воздействие диоксида серы . При надлежащем хранении, эти диски продержатся дольше технологии по их изготовлению.

Сернистый ангидрид или диоксид серы применяется, главным образом, в производстве серной кислоты, а также как восстановитель, отбеливатель, консервант, хладагент, антиоксидант. Из-за широкого использования является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу. Большая часть тестов по оценке срока службы оптических дисков выполнены с записываемыми дисками (CD-R, DVD-R, DVD+R). Эти тесты обычно выполнены производителями с категоризацией дисков в зависимости от используемого в них металла и красящего вещества. В отражающем слое CD-R, DVD-R и DVD+R используется золото, серебро или сплав серебра вместо алюминия в ROM дисках. Золото не подвержено коррозии, но имеет высокую стоимость. Серебро обладает лучшей отражательной способностью и дешевле золота, но восприимчиво к коррозии если подвергнется воздействию сернистого ангидрида, который загрязняет воздух и может проникнуть также как и кислород — с влажностью. Производители используют различные сплавы серебра, помогающие предотвращать коррозию, и в большинстве доступных на сегодня R-дисков используется сплав серебра в отражающем слое. Вероятность коррозии серебра от воздействия сернистого ангидрида меньше вероятности окисления алюминия, вызванной высокой влажностью. Несмотря на это, хранение диска в среде с отфильтрованным «чистом воздухом» может снизить или устранить воздействие диоксида серы . При надлежащем хранении, эти диски продержатся дольше технологии по их изготовлению.

 

Оксид серы(VI) (серный ангидрид, треокись серы, серный газ) SO₃ — высший оксид серы, тип химической связи: ковалентная полярная химическая связь. В обычных условиях легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом. При температурах ниже 16,9 °C застывает с образованием смеси различных кристаллических модификаций твёрдого SO₃.

Получение

Получают, окисляя оксид серы(IV) кислородом воздуха при нагревании, в присутствии катализатора (V₂O₅, Pt или Na₂VO₃):

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ + Q.

 

Можно получить термическим  разложением сульфатов:

Fe₂(SO₄)₃ → Fe₂O₃ + 3SO₃,

 

или взаимодействием SO2 с озоном:

SO₂ + O₃ → SO₃ + O₂↑.

 

Для окисления SO₂ используют также NO₂:

SO₂ + NO₂ → SO₃ + NO↑.

 

Эта реакция лежит  в основе исторически первого, нитрозного способа получения серной кислоты.

Еще один способ:

 

CuSO₄+ H₂C₂O₄ → CuC₂O₄ ↓ + H₂SO₄

Химические свойства

 

1. Кислотно-основные: SO₃ — типичный кислотный оксид, ангидрид серной кислоты. Его химическая активность достаточно велика. При взаимодействии с водой образует серную кислоту:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄.

 

Взаимодействует с основаниями: 2KOH + SO₃ → K₂SO₄ + H₂O,

основными оксидами: CaO + SO₃ → CaSO₄,

c амфотерными оксидами: 3SO₃ + Al₂O₃ → Al₂(SO₄)₃.

 

SO₃ растворяется в 100%-й серной кислоте, образуя олеум:

H₂SO₄ (100 %) + SO₃ → H₂S₂O₇.

 

2. Окислительно-восстановительные: SO₃ характеризуется сильными окислительными свойствами, восстанавливается, обычно, до сернистого ангидрида:

5SO₃ + 2P→ P₂O₅ + 5SO₂

3SO₃ + H₂S → 4SO₂ + H₂O

2SO₃ + 2KI → SO₂ + I₂ + K₂SO₄.

 

3. При взаимодействии  с хлороводородом образуется  хлорсульфоновая кислота:

SO₃ + HCl → HSO₃Cl

 

Также присоединяет хлор, образуя тионилхлорид:

SO₃ + Cl₂ + 2SCl₂ → 3SOCl₂

Применение

Серный ангидрид используют в основном в производстве серной кислоты.

Особенности работы

Поскольку при взаимодействии SO₃ и воды образуется едкая серная кислота, при работах с ним следует соблюдать особенную осторожность.Поэтому следует вливать тоненькой струйкой кислоту в воду, непрерывно перемешивая раствор.

 

Гексафторид серы (также элегаз или шестифтористая сера, SF6) — тяжелый газ, при нормальных условиях в 5 раз тяжелее воздуха. Соединение было впервые получено и описано Анри Муассаном в ходе своих работ по изучению химии фтора. В нем содержится 21,95 % серы и 78,05 % фтора. При нормальном давлении элегаз может находиться в любом из трех агрегатных состояний, в зависимости от температуры.

 

Методы получения

 

Возможно получать гексафторид  серы из простых веществ:

S + 3F₂ → SF₆

 

Также гексафторид серы образовывается при разложении сложных  фторидов серы:

S₂F₁₀ → SF₆ + SF₄

 

Физико-химические свойства

Практически бесцветный газ, обладающий высоким пробивным  напряжением .

 

Плохо растворим в  воде (1 объём SF6 в 200 объёмах воды), этиловом спирте и диэтиловом эфире, хорошо растворим в нитрометане.

 

Плотность элегаза при T=273 K и давлении р=0.1 МПа составляет 6.56 кг/м³.

 

Химические свойства

Гексафторид серы — достаточно инертное соединение, не реагирует  с водой и растворами HCl и NaOH, однако при действии восстановителей могут протекать некоторые реакции.

 

Взаимодействие с металлическим натрием проходит только при нагревании, однако уже при 64 °C взаимодействует с раствором натрия в аммиаке.

SF₆ + 8Na → 6NaF + Na₂S,

 

С водородом и кислородом гексафторид не реагирует. Однако, при  сильном нагревании (до 400 °C) SF6 взаимодействует с сероводородом, а при 30 °C — с иодоводородом:

2SF₆ + 6H₂S → S₈ + 12 HF;