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硫   16S
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外觀
黄色晶体


硫的原子光譜
概況
名稱·符號·序數 硫(Sulfur)·S·16
元素類別 非金屬氧族元素
·週期· 16·3·p
標準原子質量 32.066(4)
電子排布

[Ne] 3s2 3p4
2, 8, 6

硫的电子層(2, 8, 6)
歷史
發現 中国人(早于公元前2000年)
物理性質
物態 固體
密度 (接近室温
(斜方硫) 2.07 g·cm−3
密度 (接近室温)
(单斜硫) 1.96 g·cm−3
熔點時液體密度 1.819 g·cm−3
熔點 388.36 K,115.21 °C,239.38 °F
沸點 717.8 K,444.6 °C,832.3 °F
臨界點 1314 K,20.7 MPa
熔化熱 1.727 kJ·mol−1
汽化熱 45 kJ·mol−1
比熱容 22.75 J·mol−1·K−1

蒸汽壓

壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 375 408 449 508 591 717
原子性質
氧化態 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2
(强酸性
電負性 2.58(鲍林标度)
電離能

第一:999.6 kJ·mol−1
第二:2252 kJ·mol−1
第三:3357 kJ·mol−1

更多
共價半徑 105±3 pm
范德華半徑 180 pm
雜項
晶體結構

orthorhombic

硫具有orthorhombic晶體結構
磁序 抗磁性
電阻率 (20 °C)(无定形硫)
2×1015  Ω·m
熱導率 (无定形硫)
0.205 W·m−1·K−1
體積模量 7.7 GPa
莫氏硬度 2.0
CAS號 7704-34-9
最穩定同位素

主条目:硫的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
32S 95.02% 穩定,带16个中子
33S 0.75% 穩定,带17个中子
34S 4.21% 穩定,带18个中子
35S syn 87.32 d β 0.167 35Cl
36S 0.02% 穩定,带20个中子


是一种化学元素,在元素周期表中它的化学符号S原子序数是16。硫是一种非常常见的无味无嗅的非金属,纯的硫是黄色的晶体,又稱做硫磺。硫有许多不同的化合价,常見的有-2, 0, +4, +6等。在自然界中它经常以硫化物硫酸盐的形式出现,尤其在火山地区纯的硫也在自然界出现。对所有的生物来说,硫都是一种重要的必不可少的元素,它是多种氨基酸的组成部分,由此是大多数蛋白质的组成部分。它主要被用在肥料中,也广泛地被用在火药润滑剂杀虫剂抗真菌剂中。

主要特征[编辑]

纯的硫呈浅黄色,质地柔软,轻。与结成有毒化合物硫化氢后有一股臭味(臭鸡蛋味)。硫燃烧时的火焰是蓝色的,并散發出一种特别的硫磺味(二氧化硫的气味)。硫不溶于水但溶于二硫化碳。硫最常见的化学价是-2、+2、+4和+6。在所有的物态中(固态、液态和气态),硫都有不同的同素异形体,这些同素异形体的相互关系还没有被完全理解。晶体的硫可以组成一个由八个原子组成的环:S8

硫有两种晶体形式:斜方晶八面体和单斜棱晶体,前者在室温下比较稳定。

用途[编辑]

硫在工业中很重要,比如作为电池中或溶液中的硫酸。硫被用来制造火药。在橡胶工业中做硫化剂。硫还被用来杀真菌,用做化肥。硫化物在造纸业中用来漂白。硫酸盐在烟火中也有用途。硫代硫酸钠和硫代硫酸氨在照相中做定影剂。硫酸镁可用做润滑剂,被加在肥皂中和轻柔磨砂膏中,也可以用做肥料。

生理作用[编辑]

半胱氨酸蛋氨酸同型半胱氨酸牛磺酸等氨基酸和一些常见的含硫,因此硫是所有细胞中必不可少的一种元素。在蛋白质中,多肽之间的二硫键是蛋白质构造中的重要组成部分。有些细菌在一些类似光合作用的过程中使用硫化氢作为电子提供物(一般植物使用水来做这个作用)。植物以硫酸盐的形式吸收硫。无机的硫是铁硫蛋白的一个组成部分。在细胞色素氧化酶中,硫是一个关键的组成部分。

工业和发电厂燃烧释放出来的大量二氧化硫在空气中与水和氧结合形成硫酸,它造成酸雨降低水和土壤的pH值,对许多地区的自然环境造成巨大破坏。

历史[编辑]

在古代人类就已经认识硫了。中国人发明的火药硝酸钾和硫的混合物。1770年代安托万·拉瓦锡证明硫是一种元素。

来源[编辑]

陽明山國家公園地熱氣井與硫磺
陽明山國家公園氣井的硫磺

在自然界中硫主要以硫化物(如黄铁矿)和硫酸盐(如石膏)的形式出现,在热泉和火山地区也有纯的硫存在。除此以外一些矿物如辰砂方铅矿闪锌矿辉锑矿等也都是硫化物的矿物。煤和石油中也含少量硫,这是为什么在燃煤和石油时有二氧化硫被释放出来(酸雨)。今天许多国家要求燃烧煤和石油时被释放的二氧化硫要进行回收。这些被回收的硫是今天工业中使用的硫的一个重要来源。此过程通常通过一个叫做“克劳斯工艺”的过程来实现。另一个重要来源是硫矿。

在工业中,最重要的硫的化合物是硫酸。硫酸是所有工业过程中必不可少的一个原材料,因此硫酸的消耗量被看做是一个国家工业化程度的一个指标。在美国硫酸是所有生产得最多的化合物。

木卫一表面的黄色主要是它的火山释放的硫造成的。月球阿利斯塔克环形山中比较暗的地区可能是硫形成的。在许多陨石中有硫。基於人類對外星資源的興趣強烈提升,木衛一的硫磺也曾經是研究考慮開採的對象;然而成本驚人,除了構想以外,並未付諸實行。

化合物[编辑]

许多有机物难闻的味道来自于它们所含有硫化氢之类的化合物。这些化合物有一股特别的臭鸡蛋味道。硫化氢的溶液是酸性的,与金属反应形成金属的硫化物。铁的硫化物在大自然中很常见,被称为黄铁矿。有趣的是黄铁矿有半导体的特性。方铅矿硫化铅,也是第一种被发现的半导体。

聚合的氮化硫有金属特性,尽管它不含任何金属,这个复合物还显示特别的电学和光学特性。让熔化的硫速凝可以获得无晶态的硫,伦琴衍射显示其中含有由八个硫原子组成的环。这种硫在室温下不十分稳定,它渐渐恢复为晶体状态。

其它重要的硫的化合物有:

同素異形體[编辑]

  • 單斜硫:Monoclinic sulfur
    • 化學式:S8
    • 熔化硫於部份凝固後,倒出多餘液體,剩下無數之針形晶體即為單斜硫,熔點119.2度。
  • 彈性硫: Plastic sulfur
    • 化學式:S8
    • 為沸騰之硫注入冷水所得之軟黏體,有彈性。

硫形態.png

同位素[编辑]

硫有18种同位素,其中四种是稳定的:S-32(95.02%)、S-33(0.75%)、S-34(4.21%)和S-36(0.02%),除35S外,其它放射性同位素的半衰期都很短。硫-35由宇宙射线射击空气中的-40而导致,其半衰期为87天。

硫化物沉淀时根据温度的不同S-34的含量少许不同。假如在一个矿物中硫化物和碳酸盐同时存在的话,那么根据-13和硫-34的含量可以推算出矿物形成时矿水的pH值逸度

森林生态系统中,硫酸盐主要来自空气,少量来自矿物的风化。其中硫的同位素的不同含量可用来确定它们的来历。

注意[编辑]

在接触二硫化碳、硫化氢和二氧化硫时要非常小心。

二氧化硫可以在中与水结合成亚硫酸,亚硫酸可以导致肺出血窒息

硫化氢毒性非常高,甚至高于氰化物。虽然硫化氢的味道一开始非常强烈,但人的嗅觉很快就被它压抑了。因此受害人有可能未察觉它的存在。

参考[编辑]