Книга: Общая химия

127. Свойства и применение серы.

127. Свойства и применение серы.

При обычных давлениях сера образует хрупкие кристаллы желтого цвета, плавящиеся при 112.8°C; плотность ее 2,07 г/см³. Она нерастворима в воде, но довольно хорошо растворяется в сероуглероде, бензоле и некоторых других жидкостях. При испарении этих жидкостей сера выделяется из раствора в виде прозрачных желтых кристаллов ромбической системы, имеющих форму октаэдров, у которых обычно часть углов или ребер как бы срезана (рис. 112). Эта модификация серы называется ромбической.

Иной формы кристаллы получаются, если медленно охлаждать расплавленную серу и, когда она частично затвердевает, слить еще не успевшую застыть жидкость. При этих условиях стенки сосуда оказываются покрытыми изнутри длинными темно-желтыми игольчатыми кристаллами моноклинной системы (рис. 113). Эта модификация серы называется моноклинной. Она имеет плотность 1.96 г/см³, плавится при 119.3°C и устойчива только при температуре выше 96°C.

- 368 -

Рис. 112. Кристаллы ромбической серы (I и II).

Рис. 113. Кристалл моноклинной серы (III).

При более низкой температуре кристаллы моноклинной серы светлеют, превращаясь в октаэдры ромбической серы.

Определение молекулярной массы серы по понижению температуры замерзания ее растворов в бензоле приводит к заключению, что молекулы серы состоят из восьми атомов (S₈). Из таких же молекул S₈, имеющих кольцевое строение, построены кристаллы ромбической и моноклинной серы. Таким образом, различие в свойствах кристаллических модификаций серы обусловлено не различным числом атомов в молекулах (как, например, в молекулах кислорода и озона), а неодинаковой структурой кристаллов.

Интересны изменения, которые претерпевает сера, если медленно нагревать ее до кипения. При 112.8°C она плавится, превращаясь в желтую легкоподвижную жидкость. При дальнейшем нагревании жидкость темнеет, приобретая красновато-бурый цвет, и при температуре около 250°C становится настолько вязкой, что не выливается из опрокинутого сосуда. Выше 300°C жидкая сера снова становится подвижной, но цвет ее остается таким же темным. Наконец, при 444.6°C сера закипает, образуя оранжево-желтые пары. При охлаждении те же явления повторяются в обратном порядке.

Описанные изменения имеют следующее объяснение. При температурах, превышающих 150-160°C, кольцевые молекулы серы S₈ начинают разрываться. Образующиеся цепочки атомов соединяются друг с другом — получаются длинные цепи, вследствие чего вязкость расплава сильно увеличивается. Дальнейшее нагревание приводит к разрыву этих цепей, и вязкость серы вновь снижается.

Если расплавленную серу, нагретую до кипения, вылить тонкой струей В холодную воду, то она превращается в мягкую резиноподобную коричневую массу, растягивающуюся в нити. Эта модификация серы называется пластической серой. Пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает желтый цвет и постепенно превращается в ромбическую.

В парах серы с увеличением температуры число атомов в молекуле постепенно уменьшается: S₈-S₆-S₄-S₂-S. При 800-1400°C пары серы состоят главным образом из молекул S₂, при 1700°C — из атомов.

Сера — типичный неметалл. Со многими металлами, например с медью, железом, цинком, сера соединяется непосредственно с выделением большого количества теплоты. Она соединяется также почти со всеми неметаллами, но далеко не так легко и энергично, как с металлами.

- 369 -

Сера широко используется в народном хозяйстве. В резиновой промышленности ее применяют для превращения каучука в резину; своп ценные свойства каучук приобретает только после смешивания с серой и нагревания до определенной температуры. Такой процесс называется вулканизацией каучука (стр. 488). Каучук с очень большим содержанием серы называют эбонитом; это хороший электрический изолятор.

В виде серного цвета серу используют для уничтожения некоторых вредителей растений. Она применяется также для приготовления спичек, ультрамарина (синяя краска), сероуглерода и ряда других веществ. В странах, богатых серой, она служит сырьем для получения серной кислоты.