Курсовая работа: Сера и окружающая среда
Цель моей работы состоит в том, чтобы показать влияние серы и ее соединений на экологию в целом, на здоровье людей, состояние флоры и фауны в условиях постоянных или кратковременных выбросов их в окружающую среду. Данную тему я считаю очень актуальной, так как, в столь не благополучном в экологическом плане районе как наш город не редки выбросы сернистого газа, сероводорода, метилмеркаптана, пыли и др.
1. Общая характеристика химической активности серы.
Сера (лат. Sulfur) S, химический элемент VI группы периодической системы Менделеева; атомный номер 16, атомная масса 32,06. Природная сера состоит из четырёх стабильных изотопов: 32 S (95,02%), 33 S (0,75%), 34 S (4,21%), 36 S (0,02%). Получены также искусственные радиоактивные изотопы 31 S (T1/2 = 2,4 сек ), 35 S (T1/2 = 87,1 cym ), 37 S (T1/2 = 5,04 мин ).
1.1 Физические и химические свойства.
В виде простого вещества сера имеет большое число аллотропных модификаций, содержащих циклические и линейные молекулы состава Sx, где x=3-20, а по некоторым данным x=3-33.
В обычных условиях сера существует в виде циклооктасеры S8 , кристаллы которой содержат молекулы, имеющие вид короны. Наиболее изучены три модификации серы, из которых более других устойчива α-модификация или ромбическая сера, известная своей ярко желтой окраской (ρ = 2,07 г/см3 , Тпл = 112,8 °C Ткип = 444,6 °C). Природная сера практически полностью состоит из α-модификации. Эта модификация практически нерастворима в воде, но хорошо растворима в сероуглероде CS2 50,4 г/100г , бензоле C6 H6 2,1 г/100г , толуоле 2,06 г/100г и ацетоне 2,5 г/100г (при 25°C), причем растворимость с повышением температуры увеличивается. Из растворов сера вновь кристаллизуется вновь в α-модификацию. При температуре 95,6°C ромбическая сера энаниотропно переходит в моноклинную β-модификацию, устойчивую между 95,6 °C и температурой плавления Тпл = 119,3 °C. Она имеет медово – желтую окраску ρ = 1,96 г/см3 . Обе эти формы образованы восьмичленными циклическими молекулами S8 с энергией связи S - S 225,7 кДж/моль .
При плавлении сера превращается в подвижную жёлтую жидкость, которая выше 160 °C буреет, а около 190 °C становится вязкой тёмно-коричневой массой. Выше 190°C вязкость уменьшается, а при 300 °C сера вновь становится жидкотекучей. Это обусловлено изменением строения молекул: при 160 °C кольца S8 начинают разрываться, переходя в открытые цепи; дальнейшее нагревание выше 190 °C уменьшает среднюю длину таких цепей.
Если расплавленную серу, нагретую до 250-300 °C, влить тонкой струей в холодную воду, то получается коричнево-жёлтая упругая масса (пластическая сера). Она лишь частично растворяется в сероуглероде, в осадке остаётся рыхлый порошок. Растворимая в CS2 модификация называется γ-S, а нерастворимая μ-S. При комнатной температуре обе эти модификации превращаются в устойчивую хрупкую α-S. В парах при температуре кипения, кроме молекул S8 , существуют также S6 , S4 и S2 . При дальнейшем нагревании крупные молекулы распадаются, и при 900°C остаются лишь S2 , которые приблизительно при 1500°C заметно диссоциируют на атомы. При замораживании жидким азотом сильно нагретых паров серы получается устойчивая ниже - 80°C пурпурная модификация, образованная молекулами S2 .
Сера - плохой проводник тепла и электричества.
Конфигурация внешних электронов атома S 3s2 3p 4 . В соединениях сера проявляет степени окисления -2, +4, +6.
Сера химически активна и особенно легко при нагревании соединяется почти со всеми элементами, за исключением N2 , I2 , Au, Pt и инертных газов. Она горит на воздухе голубоватым пламенем:
S8 + 8O2 → 8SO2
Уже на холоду сера энергично соединяется с F2 с образованием гексафторида серы SF6 , при нагревании реагирует с Cl2, с бромом сера образует только S2 Br2 , иодиды серы неустойчивы. При нагревании (150 - 200 °C) наступает обратимая реакция с H2 с получением сульфида водорода. Сера образует также сульфаны общей формулы H2 Sx , где х=1-23. Все сульфаны представляют собой жидкости (за исключением H2 S1 ) желтого цвета с удушливым запахом. Анион сульфанов Sх 2- - это изогнутая цепь связанных σ-связями атомов серы. При длительном хранении сульфаны превращаются в гомологи, более богатые серой, а при нагревании разлагаются с выделением сероводорода и сульфанов с меньшим числом атомов серы.
Парообразная сера реагирует с углеродом при температуре 800-900 °C, превращаясь в сероуглерод, а при сплавлении с фосфором образует нестехиометрические сульфиды состава Pn Sx , где х=3-7.
При нагревании сера, взаимодействует с металлами, образуя соответствующие сернистые соединения (сульфиды) и многосернистые металлы (полисульфиды). Соединения серы с азотом (N4 S4 и N2 S5 ) могут быть получены только косвенным путём.
С концентрированными растворами серной и азотной кислот сера реагирует только при нагревании:
2H2 SO4 + S = 3SO2 +2H2 O
6HNO3 + S = H2 SO4 + 2H2 O + 6NO2
1.2 Кислородные соединения серы .
Все кислородные соединения серы являются экзотермическими.
a) Оксиды: известны как высшие, так и низшие оксиды серы. К последним относятся
такие неустойчивые оксиды, как S2 O3 и S2 O. Например, S2 O образуется в зоне электрического разряда, проходящего в атмосфере SO2 , и тут же разлагается:
2S2 O= 3S + SO2 ,
аналогично диспропорционирует и S2 O3
2S2 O3 = S + 3SO2 .
Из высших оксидов серы наиболее изучены SO2 -оксид серы IV (сернистый ангидрид) и SO3 -оксид серы VI (ангидрид серной кислоты).
Таблица 1.
Строение основных оксидов серы.
| Оксид. | S2 O | SO2 | SO3 |
Строение. |
S=S=O плоское |
S O O угловое |
O S O O К-во Просмотров: 303
Бесплатно скачать Курсовая работа: Сера и окружающая среда
|