Сера аллотропия серы физические и химические свойства серы применение серы: Сера. Аллотропия серы. Физические и химические свойства серы. Применение серы.

Содержание

Сера. Аллотропия серы. Физические и химические свойства серы. Применение серы

Сера. Аллотропия серы.
Физические и химические
свойства серы. Применение
серы.
Халькогены
Место в ПС
Перечислить
Откуда такое название
Строение атомов( зарисовать схемы
строения 2-3 эл-тов) , сделать вывод
Сера
• Строение атома
• Возможные степени окисления
Сера в природе
• Сера самородная
сульфаты
сульфиды
в живых организмах
Нахождение серы в природе
Сера является на 16-м
месте по
распространённости
в земной коре.
Встречается в свободном
(самородном) состоянии
и связанном виде.
В виде сульфатов — солей серной
кислоты – мирабилит (привести
примеры)
В виде сульфидов (привесмти примеры)
Пирит – «огненный камень»
Сера в
природе
Сера входит в состав
белков. Особенно
много серы в
белках волос,
рогов, шерсти.
Кроме этого сера
является составной
частью
биологически
активных веществ:
витаминов и
гормонов. При
недостатке серы в
организме
наблюдается
хрупкость и
ломкость костей,
выпадение волос.
Серой богаты бобовые растения
(горох, чечевица), овсяные хлопья, яйца
Физические свойства серы
• Твёрдое
кристаллическое
вещество желтого
цвета, без запаха
• Плохо проводит
теплоту и не проводит
электрический ток
• Сера в воде
практически не
растворяется
• Температура
плавления 1200С
• Вспомните, что такое Аллотропия (запишите)
• Составьте таблицу из 3 колонок (см след . слайд)
Аллотропные
модификации
серы
Ромбическая
Моноклинная
Пластическая
Ромбическая сера
Ромбическая
(α-сера) – S8,
желтого цвета,
t°пл.=113°C;
Наиболее
устойчивая
модификация
Моноклинная сера
Моноклинная
(β –сера)- S8,
темно-желтые
иглы,
t°пл. = 119°C;
устойчивая при
температуре более
96°С; при обычных
условиях
превращается в
ромбическую
Пластическая сера
Пластическая серакоричневая
резиноподобная
(аморфная) масса.
Она неустойчива и
через некоторое
время становится
хрупкой,
приобретёт желтый
цвет, т.е
превращается в
ромбическую серу
Химические свойства серы
(разделить на 2 колонки)
• Сера-восстановитель
(см след слайды)
• Сера-окислитель
Химические свойства серы
(восстановительные)
Сера проявляет в реакциях с сильными
окислителями:
S — 2ē S+2; S — 4ē S+4; S — 6ē S+6
1) C кислородом:
S + O2 t S+4O2
2S + 3O2 t ;Рt 2S+6O3
2)
С галогенами (кроме йода)
S + Cl2 S+2Cl2
3) С кислотами — окислителями:
S + 2h3SO4(конц) 3S+4O2 + 2h3O
S + 6HNO3(конц) h3S+6O4 + 6NO2 + 2h3O
Химические свойства серы
(окислительные)
S0 + 2ē S-2
4) Сера реагирует со щелочными металлами без
Сера самородная нагревания:
сульфиды
сульфаты
2Na + S Na S
2
c остальными металлами (кроме Au, Pt) — при
повышенной t :
2Al + 3S –t Al2S3
Cu + S –t CuS
5) С некоторыми неметаллами сера образует
бинарные соединения:
h3 + S h3S
2P + 3S P2S3
C + 2S CS2
Применение серы
Производство спичек
Медицина
Производство резины
Сельское хозяйство
Производство
серной
кислоты
Производство взрывчатых
веществ
Красители

Физические и химические свойства серы

Электронная конфигурация 1s22s22p63s23p4. Символ – S . Относительная атомная масса – 32 а.е.м. Температура кипения – 444,67С, плавления – 112,85С. Неметалл.

Химические свойства серы

Сера взаимодействует с простыми веществами – неметаллами, проявляя при этом свойства восстановителя. Непосредственно сера взаимодействует только с фтором. Реакции взаимодействия с другими металлами происходят при нагревании:

S + F2 = SF6;

2S + Cl2 = S2Cl2;

S + Cl2 = SCl2;

5S + 2P = P2S5;

S + H2 = H2S;

2S + C = CS2;

S + O2 = SO2;

2S + Br2 = S2Br2.

В реакциях взаимодействия с простыми веществами – металлами сера проявляет свойства окислителя.

Эти реакции протекают при нагревании и очень бурно:

2Na + S = Na2S;

Ca + S = CaS

2Al + 3S = Al2S3;

Fe + S = FeS.

Сера вступает в реакции взаимодействия со сложными веществами. Она способна растворяться в концентрированных кислотах и расплавах щелочей, причем в последнем случае сера диспропорционирует. Эти реакции происходят при кипении реакционной смеси:

3S + 6KOH = K2SO3 +2K2S + 3H2O;

S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O;

S + 2H2SO4 = 3SO2↑ + 2H2O.

При взаимодействии серы с сульфидами металлов происходит образование полисульфидов:

Na2S + S = Na2S2.

Физические свойства серы

Сера – кристаллическое вещество желтого цвета. Существует в виде двух аллотропных модификаций – α-серы (ромбическая кристаллическая решетка) и β-серы (моноклинная кристаллическая решетка), а также аморфной формы – пластическая сера (рис. 1). В кристаллическом состоянии сера построена из неплоских циклических молекул S8. Сера плохо растворяется в этаноле, хорошо в сероуглероде и жидком аммиаке. Не реагирует с жидкой водой и йодом.

Рис. 1. Формы существования серы.

Получение и применение серы

В промышленных масштабах серу получают из природных месторождений самородной серы. Сера является сырьем для производства серной кислоты. Е1 используют в бумажной промышленности, в сельском хозяйстве, в производстве резины, красителей, пороха и т.д. Широкое применение сера нашла в медицине, например, сера входит в состав различных мазей и присыпок, применяемых при кожных заболеваниях и т.

д.

Примеры решения задач

Урок № 12 — ХИМИЯ!FOREVER!

 Сера. Аллотропия серы. Физические и химические свойства серы. Применение

Сера (англ. Sulfur, франц. Sufre, нем. Schwefel) в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с самых древнейших времен. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, еще в доисторические времена. Именно из-за этих свойств сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Сера считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов. Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. 

Второе древнерусское название серы — жупел (сера горючая) — тоже содержит в себе понятие не только горючести, но и дурного запаха. Как объясняют филологи, нем. Schwefel имеет санскритский корень swep (спать, англо-саксонское sweblan — убивать), что, возможно, связано с ядовитыми свойствами сернистого газа.

Поработайте с тренажерам:

Посмотрите презентацию «СЕРА».

СЕРА.pptx

СЕРА.pptx


 Понаблюдайте за взаимодействием  серы и натрия.

Видео YouTube

Понаблюдайте за взаимодействием  серы и  цинка.
Видео YouTube

Поработайте с тренажерами:

Применение серы и её соединений

Вулканизация каучука, получение эбонита, производство спичек, пороха, в борьбе с вредителями сельского хозяйства, для медицинских целей (серные мази для лечения кожных заболеваний), для получения серной кислоты и т. д.

Сера и её соединения     «Леннаучфильм»

Видео YouTube


Сера, ее физические и химические свойства. – Документ 2 – УчМет

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
Сера, ее физические и химические свойства.

ФИО (полностью)

Овчинникова Светлана Михайловна

Место работы

государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 2 с. Обшаровка Приволжского района Самарской области

Должность

Учитель высшей категории

Предмет

Химия

Класс

9

Тема и номер урока в теме

Неметаллы. № 31

Базовый учебник

Габриелян О.С. М.,Дрофа, 2004 г.

Цель урока:

  • Охарактеризовать серу в свете трёх форм существования этого химического элемента: в форме атомов, простого вещества, а следовательно, и её аллотропию, а также формы некоторых соединений серы.

  • Химические свойства серы рассмотреть в свете окислительно-восстановительных реакций.

  • Закрепить навыки работы с помощью тренажера

Задачи:

— обучающие

  1. Рассмотреть строение атома серы согласно его положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, аллотропные модификации серы.

  2. Изучить физические и химические свойства серы, нахождение в природе, его области применения.

  3. Продолжить формирование умения учащихся работать с периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева.

  4. Совершенствовать умения составлять уравнения химических реакций.

-развивающие

  1. Развивать память и внимание учащихся.

  2. Формировать положительную мотивацию на изучение предмета химии.

  3. Учить применять имеющиеся знания в новой ситуации.

-воспитательные

  1. Показать значимость химических знаний  для современного человека.

Тип урока Комбинированный. Урок изучения нового материала

Формы работы учащихся

  • Индивидуальная

  • работа в парах;

  • самостоятельная работа с текстом учебника и ЭОР;

  • сотрудничество с учителем

  • прохождение тренажера.

Необходимое техническое оборудование

ПСХЭ, компьютер, мультимедийный проектор, Коллекция «Минералы», образец серы, вода, химический стакан, стеклянная палочка.

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

Этап урока

Название используемых ЭОР

(с указанием порядкового номера из Таблицы 2)

Деятельность учителя

(с указанием действий с ЭОР, например, демонстрация)

Деятельность ученика

Время

(в мин.)

1

2

3

5

6

7

1

Организационный момент

Приветствие учащихся, отмечает присутствующих учеников

1

2

Актуализация знаний

Актуализация и целеполагание.

2

3

Фронтальный опрос

На основании положения в ПС Д.И. Менделеева рассматривают строение атома.

1.Осуществляет фронтальный опрос

2.Контролирует деятельность учащихся

3.Организует взаимопомощь среди учащихся

4. Учит учащихся самостоятельно делать вывод

Записывают строение атома кислорода, серы и селена.

5

4

Изучение нового материала

Презентация учителя (приложение 2)

Использование ЭОР

1. Взаимодействие серы с натрием

2.Взаимодействие серы с медью

3.Горение серы в кислороде

Демонстрирует модули с ЭОР, параллельно рассматривает физические и химические свойства серы

Учащиеся самостоятельно записывают уравнения химических свойств серы в свете ОВР.

15

5

Выполнение лабораторной работы

Презентация учителя (приложение 2)

1. Контролирует деятельность учащихся

3. Организует взаимопомощь среди учащихся

4. Учит учащихся самостоятельно делать вывод

Учащиеся самостоятельно записывают свои наблюдения и выводы.

7

6

Самостоятельная работа с учебником и ЭОР

1. Применение серы и ее соединений

.

Направляет учащихся самостоятельно

вести поиск информации

Находят информацию о применение серы

3

7

Домашнее задание

1. Текст учебника

№ 21, упр.№ 1,3,4

Делает комментарий к выполнению домашней работы

Записывают домашнее задание

2

8

Выставление оценок

Выставляет оценки в журнал

Выставляют оценки в дневник Высказывают свои мнения

2

9

Закрепление.

Тренажер «Химические свойства серы»

Контролирует деятельность учащихся

Выполняют тренажер

7

10

Рефлексия

Благодарит за работу и выясняет отношение к изученному материалу

Высказывают свои мнения

1

Приложение № 1 к плану-конспекту урока

Сера, ее физические и химические свойства.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ДАННОМ УРОКЕ ЭОР

Приложение № 2 к плану-конспекту урока

Сера, ее физические и химические свойства.

Презентация учителя химии Овчиннникова С.М. (представлена в файле)

________________________________КОНЕЦ ФОРМЫ___________________________

 

Аллотропия серы — Справочник химика 21


    Назовите аллотропные модификации серы. Чем объясняется аллотропия серы  [c.230]

    Опыт 1. Аллотропия серы (опыт проводится под тягой ). [c.227]

    Аллотропия серы обусловлена не разным числом атомов в молекуле, как у кислорода, а различным строением восьмиатомных молекул 5в. При нагревании до 112°С сера превращается в желтую легко-подвижную жидкость, при 250 С приобретает красно-бурый цвет и вязкость, выше 300 °С снова становится жидкой. Наконец, при 444,6 °С она закипает, выделяя оранжево-желтые пары. Эти превращения — результат изменений в строении молекул серы. В кристаллах серы молекулы Зе имеют кольчатое строение  [c.382]

    ТЕМПЕРАТУРЫ ПРЕВРАЩЕНИЯ. АЛЛОТРОПИЯ СЕРЫ [c.58]

    Опыт 1. Аллотропия серы [c.184]

    Аналогично объясняется аллотропия серы и многих других простых веществ. [c.267]

    Аллотропы серы — энантиотропные (см, гл, 14) когда простое вещество существует в нескольких кристаллических формах, лишь одна из которых устойчива, говорят о его монотропии (аллотропы фосфора). [c.501]

    Элементы подгруппы серы, строение их атомов, восстановительно-окислительные свойства. Аллотропия серы. Соединения серы и ее аналогов с водородом. Сульфиды и полисульфиды и их свойства. [c.105]

    Аллотропия серы. Сера образует аллотропические видоизменения. Наиболее распространена октаэдрическая сера (рис. 66)—кристаллы желтого цвета уд. в. 2,05, плавящиеся при 113° С, хорошо растворимые в сероуглероде СЗа- При застывании расплавленной серы образуются кристаллы иной формы—п ризматическая сера (рис. 67). Призматическая сера при обыкновенной температуре постепенно переходит в октаэдрическую. Температура плавления призматической серы 119° С, уд. в. 1,96. Она тоже растворяется в сероуглероде. [c.212]

    Соотношение между серой, металлами и кислородом. Сера в природе. Извлечение (391), свойства, изменения серы. Диморфизм и аллотропия серы. ]3ес ее частицы. Сероводород (403), образование, получение, свойства, реакции с металлическими солями. Свойства сернистых металлов (415). Многосернистый водород. [c.58]

    Вопрос об аллотропии серы рассмотрен довольно подробно в большинстве учебников химии. Во всех формах, представляющих интерес, атомы серы соединены друг с другом в цепи и кольца разного размера. Это свидетельствует о том, что для химии серы характерна тенденция к образованию цепей из одинаковых атомов. В двух важнейших кристаллических аллотропах — ромбической сере (устойчивой при комнатной температуре) и моноклинной сере (метастабильной при комнатной температуре и устой- [c.304]


    Сера может существовать в виде различных аллотропных модификаций. Аллотропия серы обусловлена образованием молекул с различным числом атомов и различными способами построения кристаллов. Устойчивой при обычных температурах модификацией является ромбическая сера (За) [1, 4, 7, 57]. Она желтого цвета, обладает малой электропроводностью и теплопроводностью, хорошо растворима в сероуглероде, ограниченно—в органических растворителях (см. 1.4). Точка плавления За 112,8°С. При быстром нагревании За расплав представляет смесь серы Зх и 3 . При температуре 112,8° ромбическая сера находится в равновесии только с серой 3,.. Из расплава, в котором находятся в равновесии сера 3 . и сера 3, ромбическая сера выкристаллизовывается при 110,2°С. Кристаллы ромбической серы построены из неплоских восьмичленных циклов Зз [7, 57, 58]. О физических свойствах сс-серы см. 1.3.1. [c.14]

    Черная сера наблюдается при конденсации паров серы, состоящих из двухатомных молекул [79, 143, 144]. Существование данного аллотропа серы окончательно не доказано. [c.17]

    При термическом возбуждении серы практически трудно подобрать условия, чтобы в реакции участвовал лишь один из возможных аллотропов серы. Химическая активность серы при [c.34]

    Элементарная сера в нормальных условиях существует в виде твердого кристаллического вещества — ромбической серы. При 368,5° К ромбическая сера превращается в другую кристаллическую модификацию серы — моноклиническую. Рентгенографическое исследование кристаллической структуры ромбической серы [4150] показало, что она состоит из кольцевых молекул За. В специальных условиях были получены также другие аллотропические модификации кристаллической серы. Так, при резком охлаждении паров серы до температуры жидкого азота Райсом [3428, 3427] были получены пурпурная и зеленая сера 1. Девидом и Хейманом [1270] было найдено, что в ударной волне при давлении в 230 ООО атм ромбическая сера превращается в новую аллотропическую модификацию, обладающую высокой электропроводностью и поэтому названную металлической серой. Обстоятельное исследование аллотропии серы было проведено Эрметсэ [1487—1489]. [c.309]

    Известна с древнейших времен (за 2000 лет до н.э.). Элементарную природу серы установил французский химик Лавуазье. В 1822 г, Ми-черлих обнаружил аллотропию серы. Название элемента связано с его цветом — от латинского sulfur светло-желтый. Русское название сера происходит от санскритского сира , что также означает светло-желтый имеето-я и другое древнерусское название серы жупель — сера горючая. [c.340]

    Домашняя подготовка. Элементы подгруппы серы (строение их атомов). Распространение и добыча серы Аллотропия серы. Соединение серы и ее аналогов с водородом. Сульфиды и полисульфиды их свойства. Соединения четырехвалентной серы и их окислительно-восстановительные свойства. Окислы (оксиды) шестивалентной серы и ее аналогов. Получение серного ангидрида и серной кислоты. Свойства серной кислоты. Сульфаты, персульфаты, тиосоедине-ния, их структурные формулы. [c.189]

    Устойчивой прн обычных условиях твердой модификацией серы является ромбическая сера (5а). Известны и другие твердые аллотропы серы (см. 1.2), которые имеют склонность переходить в а-серу. Ромбическая сера построена из неплоских молекул циклооктасеры [4, 8—10]. Детально изучена кристаллическая структура Sa [157—169]. Параметры кристаллической [c.18]

    Другим стабильным кристаллическим аллотропом серы является -моноклиническая сера. — epa образуется при медленном [c.18]

    Таким образом, в настоящее время известны аллотропные формы серы 8п с п=6—12, 18, 20. Среди этих аллотропов 312 — относительно устойчивая молекула, имеющая наибольшую точку плавления (148°). Устойчивость молекулы З12 подтверждается соответствующими расчетными данными [64]. Молекула Зд немного стабильнее, чем Зе Зб, З9, Зю, Зц легко полимеризуют-ся выше 60°С [10]. Имеются доказательства, что превращение циклических молекул Зе, 87 и других в цикло-З , осуществляемое в растворах соответствующего аллотропа серы в органическом растворителе при действии инициатора (свет, кислород воздуха, триэтиламин, смесь 8О2 или Н З с триэтиламином), протекает по схеме расщепление цикла— -полимеризация—>-— -деполимеризация [8, 26, 65, 66]. Известно также, что активность молекулы 12 в качестве кислоты Льюиса при реакции с дифенил-о-толилфосфином выше, чем у молекул Зе, но ниже, чем у Зб [67]. Однако достаточно полных данных для систематического сравнения стабильности и реакционной способности Зе и других аллотропов 3 пока еще не имеется. Мало известно и о строении молекул 85-12 в газовой фазе. [c.36]


Физические и химические свойства серы

Сера – довольно распространенный в природе химический элемент (шестнадцатый по содержанию в земной коре и шестой – в природных водах). Встречаются как самородная сера (свободное состояние элемента) так и ее соединения.

Сера в природе

В числе важнейших природных минералов серы можно назвать железный колчедан, сфалерит, галенит, киноварь, антимонит. В Мировом океане содержится в основном в виде сульфатов кальция, магния и натрия, обуславливающих жесткость природных вод.

Как получают серу?

Добыча серных руд производится разными методами. Основным способом получения серы является ее выплавка непосредственно в местах залегания.

Открытый способ добычи предусматривает использование экскаваторов, снимающих породные пласты, которые покрывают серную руду. После дробления пластов руды взрывами их направляют на сероплавильный завод.

В промышленности серу получают как побочный продукт процессов в печах для плавки, при нефтепереработке. В больших количествах она присутствует в природном газе (в виде сернистого ангидрида или сероводорода), при добыче которого откладывается на стенках применяемого оборудования. Уловленную из газа мелкодисперсную серу используют в химической промышленности в качестве сырья для производства различной продукции.

Данное вещество можно получать и из природного сернистого газа. Для этого используется метод Клауса. Он заключается в применении «серных ям», в которых происходит дегазация серы. Результатом является модифицированная сера, широко использующаяся в производстве асфальта.

Основные аллотропические модификации серы

Сере присуща аллотропия. Известно большое количество аллотропических модификаций. Наиболее известными являются ромбическая (кристаллическая), моноклинная (игольчатая) и пластическая сера. Первые две модификации являются устойчивыми, третья при затвердевании превращается в ромбическую.

Физические свойства, характеризующие серу

Молекулы ромбической (α-S) и моноклинной (β-S) модификаций содержат по 8 атомов серы, которые соединены в замкнутый цикл одинарными ковалентными связями.

В обычных условиях сера имеет ромбическую модификацию. Представляет собой желтое твердое кристаллическое вещество с плотностью 2,07 г/см3. Плавится при 113 °C. Плотность моноклинной серы составляет 1,96 г/см3, температура ее плавления равна 119,3 °C.

При плавлении сера увеличивается в объеме и становится желтой жидкостью, которая буреет при температуре 160 °C и превращается в вязкую темно-коричневую массу при достижении около 190 °C. При температурах, превышающих это значение, вязкость серы уменьшается. При около 300 °C она снова переходит в жидкое текучее состояние. Это объясняется тем, что в процессе нагревания сера полимеризуется, с повышением температуры увеличивая длину цепочки. А при достижении температурного значения свыше 190 °C наблюдается разрушение полимерных звеньев.

При охлаждении расплава серы естественным путем в цилиндрических тиглях образуется так называемая комовая сера — ромбические кристаллы крупных размеров, имеющие искаженную форму в виде октаэдров с частично «срезанными» гранями или углами.

Если расплавленное вещество подвергнуть резкому охлаждению (к примеру, при помощи холодной воды), то можно получить пластическую серу, представляющую собой упругую каучукоподобную массу коричневатого или темно-красного цвета с плотностью 2,046 г/см3. Данная модификация, в отличие от ромбической и моноклинной, является неустойчивой. Постепенно (в течение нескольких часов) она меняет окраску на желтую, становится хрупкой и превращается в ромбическую.

При замораживании паров серы (сильно нагретых) жидким азотом образуется ее пурпурная модификация, которая является устойчивой при температурах ниже минус 80 °C.

В водной среде сера практически не растворяется. Однако характеризуется хорошей растворимостью в органических растворителях. Плохо проводит электричество и тепло.

Температура кипения серы равна 444,6 °C. Процесс кипения сопровождается выделением оранжево-желтых паров, состоящих преимущественно из молекул S8, которые при последующем нагревании диссоциируют, в результате чего образуются равновесные формы S6, S4 и S2. Далее при нагревании происходит распад крупных молекул, и при температуре выше 900 градусов пары состоят практически только из молекул S2, диссоциирующих на атомы при 1500 °С.

Какими химическими свойствами обладает сера?

Сера является типичным неметаллом. Химически активна. Окислительновосстановительные свойства серы проявляются по отношению к множеству элементов. При нагревании легко соединяется практически со всеми элементами, что объясняет ее обязательное присутствие в металлических рудах. Исключение составляют Pt, Au, I2, N2 и инертные газы. Степени окисления, которые проявляет сера в соединениях, -2, +4, +6.

Свойства серы и кислорода обуславливают горение ее на воздухе. Результатом такого взаимодействия является образование сернистого (SO2) и серного (SO3) ангидридов, использующихся для получения сернистой и серной кислот.

При комнатной температуре восстановительные свойства серы проявляются только в отношении фтора, в реакции с которым образуется гексафторид серы:

При нагревании (в виде расплава) взаимодействует с хлором, фосфором, кремнием, углеродом. В результате реакций с водородом кроме сернистого водорода образует сульфаны, объединенные общей формулой H2SХ.

Окислительные свойства серы наблюдаются при взаимодействии с металлами. В некоторых случаях можно наблюдать довольно бурные реакции. В результате взаимодействия с металлами образуются сульфиды (сернистые соединения) и полисульфиды (многосернистые металлы).

При длительном нагревании вступает в реакции с концентрированными кислотами-окислителями, окисляясь при этом.

Далее рассмотрим основные свойства соединений серы.

Диоксид серы

Оксид серы (IV), называемый также диоксидом серы и ангидридом сернистым, представляет собой газ (бесцветный) с резким удушающим запахом. Имеет свойство сжижаться под давлением при комнатной температуре. SO2 является кислотным оксидом. Характеризуется хорошей растворимостью в воде. При этом образуется слабая, неустойчивая сернистая кислота, существующая только в водном растворе. В результате взаимодействия сернистого ангидрида со щелочами образуются сульфиты.

Отличается довольно высокой химической активностью. Наиболее ярко выраженными являются восстановительные химические свойства оксида серы (IV). Такие реакции сопровождаются повышением степени окисления серы.

Окислительные химические свойства оксида серы проявляются в присутствии сильных восстановителей (например, оксида углерода).

Триоксид серы

Триоксид серы (ангидрид серный) — высший оксид серы (VI). В обычных условиях представляет собой бесцветную легколетучую жидкость, характеризующуюся удушающим запахом. Имеет свойство застывать при температурных значениях ниже 16,9 градуса. При этом образуется смесь разных кристаллических модификаций твердого триоксида серы. Высокие гигроскопические свойства оксида серы обуславливают его «дымление» в условиях влажного воздуха. В результате образуются капельки серной кислоты.

Сероводород

Сероводород является бинарным химическим соединением водорода и серы. H2S — это ядовитый бесцветный газ, характерными особенностями которого являются сладковатый вкус и запах протухших яиц. Плавится при температуре минус 86 °С, кипит при минус 60 °С. Неустойчив термически. При температурных значениях выше 400 °С происходит разложение сернистого водорода на S и H2. Характеризуется хорошей растворимостью в этаноле. В воде растворяется плохо. В результате растворения в воде образуется слабая сероводородная кислота. Сероводород является сильным восстановителем.

Огнеопасен. При его горении в воздухе можно наблюдать синее пламя. В больших концентрациях способен вступать в реакции со многими металлами.

Серная кислота

Серная кислота (H2SO4) может быть разной концентрации и чистоты. В безводном состоянии является бесцветной маслянистой жидкостью, не имеющей запаха.

Значение температуры, при котором вещество плавится, составляет 10 °С. Температура кипения равна 296 °С. В воде растворяется хорошо. При растворении серной кислоты образуются гидраты, при этом выделяется большое количество теплоты. Температура кипения всех водных растворов при давлении 760 мм рт. ст. превышает 100 °С. Повышение точки кипения происходит с увеличением концентрации кислоты.

Кислотные свойства вещества проявляются при взаимодействии с основными оксидами и основаниями. H2SO4 является двухосновной кислотой, за счет чего может образовывать как сульфаты (средние соли), так и гидросульфаты (кислые соли), большинство из которых растворимы в воде.

Наиболее ярко свойства серной кислоты проявляются в окислительно-восстановительных реакциях. Это объясняется тем, что в составе H2SO4 у серы высшая степень окисления (+6). В качестве примера проявления окислительных свойств серной кислоты можно привести реакцию с медью:

  • Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2.

Сера: полезные свойства

Сера является микроэлементом, необходимым для живых организмов. Является составной частью аминокислот (метионина и цистеина), ферментов и витаминов. Данный элемент принимает участие в образовании третичной структуры белка. Количество химически связанной серы, содержащейся в белках, составляет по массе от 0,8 до 2,4%. Содержание элемента в организме человека составляет около 2 граммов на 1 кг веса (то есть примерно 0,2% составляет сера).

Полезные свойства микроэлемента трудно переоценить. Защищая протоплазму крови, сера является активным помощником организма в борьбе с вредными бактериями. От ее количества зависит свертываемость крови, то есть элемент помогает поддерживать ее достаточный уровень. Также сера играет не последнюю роль в поддержании нормальных значений концентрации желчи, вырабатываемой организмом.

Часто ее называют «минералом красоты», поскольку она просто необходима для сохранения здоровья кожи, ногтей и волос. Сере присуща способность предохранять организм от различных видов негативного воздействия окружающей среды. Это способствует замедлению процессов старения. Сера очищает организм от токсинов и защищает от радиации, что особенно актуально в настоящее время, учитывая современную экологическую обстановку.

Недостаточное количество микроэлемента в организме может привести к плохому выведению шлаков, снижению иммунитета и жизненного тонуса.

Сера – участница бактериального фотосинтеза. Она является составляющей бактериохлорофилла, а сернистый водород — источником водорода.

Сера: свойства и применение в промышленности

Наиболее широко сера используется для производства серной кислоты. Также свойства данного вещества позволяют применять его для вулканизации каучука, в качестве фунгицида в сельском хозяйстве и даже лекарственного препарата (коллоидная сера). Кроме того, серу используют для производства спичек и пиротехнических составов, она входит в состав серобитумных композиций для изготовления сероасфальта.

Свойства аллотропных модификаций серы. Физические и химические свойства серы. Сера: полезные свойства

Способность химического элемента существовать в виде двух или нескольких простых веществ, отличающихся лишь числом атомов в молекуле, либо строением. Углерод

Признаки

Алмаз (С)

Графит (С)

Состав молекулы

атомы углерода

атомы углерода

Прозрачный

Серо-чёрное вещество, с металлическим блеском, жирное на ощупь

Агрегатное состояние

Очень твёрдый

Теплопроводность и электропроводность

Не проводит тепло и электричество

Проводит тепло и электричество

Тип кристаллической решётки

Аллотропия углерода обусловлена различным расположением атомов в кристаллической решётке

Алмаз и графит-атомная кристаллическая решётка, Фулерен-молекулярная (С 60)

Кислород существует в виде двух аллотропных модификаций –O 2 и О 3

Вещество, формула которого O2, встречается в атмосфере, гидросфере, земной коре и живых организмах. Около 20% атмосферы образовано двухатомными молекулами кислорода. В стратосфере на высоте примерно 12–50 км от земной поверхности находится слой, получивший название «озоновый экран». Его состав отражает формула O3. Озон защищает нашу планету, интенсивно поглощая опасные лучи красного и ультрафиолетового спектра Солнца.

Сравнение кислорода и озона

Признаки

Кислород

Озон

Состав молекулы

2 атома кислорода

3 атома кислорода

Строение

Агрегатное состояние и цвет

Бесцветный прозрачный газ либо бледно-голубая жидкость

Голубой газ, жидкость синего цвета, темно-фиолетовое твердое вещество

Отсутствует

Острый, напоминающий о грозе, свежескошенном сене

Температура плавления (°С)

Точка кипения (°С)

Плотность (г/л)

Растворимость в воде

Мало растворяется

Лучше, чем у кислорода

Химическая активность

При обычных условиях стабилен

Легко разлагается с образованием кислорода

Тип кристаллической решётки

Молекулярная

Молекулярная

Аллотропия кислорода и озона обусловлена различным числом кислорода в молекулах веществ.

Аллотропия кислорода

Кислород О 2

Озон О 3

Физические свойства

Кислород — один из самых часто встречающихся элементов в природе, в атмосфере на его долю приходится 21%. Он поддерживает жизнь на планете и делает возможным горение. Самый распространенный элемент на Земле, является компонентом большинства горных пород и минералов. Более 60% массы человеческого тела приходится на кислород.

Бесцветный, не обладающий запахом газ — кислород, плохо растворим в воде и немного тяжелее воздуха. При охлаждении до -183С кислород становится прозрачной голубоватой жидкостью с плотностью, превышающей плотность воды.

Озон О 3 находится в стратосфере на высоте 25-50 километров, образуя озоновый слой.

Озон образуется при разложении кислорода под воздействием ультрафиолетовых солнечных лучей, а также при атмосферных разрядах.

Свое название он получил благодаря сильному запаху (от греческого слова ozon– душистый).

Это бледно-голубой нестабильный газ. Легко растворяется в воде, обладает бактерицидными свойствами и используется для дезинфекции воды и воздуха. В больших количествах озон опасен. Благодаря своей способности поглощать ультрафиолетовые лучи, озон защищает живые организмы – людей, животных и растения – от опасного УФ-излучения Солнца.

Аллатропия фосфора

Признаки

Красный фосфор(Р)

Белый фосфор(Р 4)

Состав вещества

атомы фосфора

Молекулы фосфора

Кирпично-красный

Желтовато-воскообразное вещество

Без запаха

Запах чеснока

Растворимость

Растворяется в воде и сероуглероде

Не растворяется в воде, хорошо растворяется в сероуглероде

Влияние на организм

Не ядовит

Ядовитое вещество

Свечение в темноте

Не светится

Светится

Химическая активность

Менее химически активен, горит при поджигании

Более химически активен, самовоспламеняется на воздухе

Тип кристаллической решётки

Молекулярная

Аллотропия фосфора обусловлена различной кристаллической решёткой

Аллатропия серы

Признаки

Сера ромбическая(S8)

Сера пластическая (S)

Состав вещества

Молекулы Серы

Атомы серы

Тёмно-коричневый

Без запаха

Без запаха

Агрегатное состояние

Тянется как резина

Температура плавления

Легкоплавкая, +112,8 0 С.

Плавится хуже, +444,6 0 С

Тип кристаллической решётки

Молекулярная

Аллотропия серы обусловлена различной кристаллической решёткой

ромбическая , моноклинная и пластическая .

Сера расположена в VIа группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
На внешнем энергетическом уровне серы содержится 6 электронов, которые имеют 3s 2 3p 4 . В соединениях с металлами и водородом сера проявляет отрицательную степень окисления элементов -2, в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – положительные +2, +4, +6. Сера – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения может быть окислителем и восстановителем.

Сера встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.

Важнейшие природные соединения серы:

FeS 2 — железный колчедан или пирит,

ZnS — цинковая обманка или сфалерит (вюрцит),

PbS — свинцовый блеск или галенит,

HgS — киноварь,

Sb 2 S 3 — антимонит.

Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах, в природных водах (в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды). Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

Аллотропия — это способность одного и того же элемента существовать в разных молекулярных формах (молекулы содержат разное количество атомов одного и того же элемента, например, О 2 и О 3 , S 2 и S 8 , Р 2 и Р 4 и т.д).

Сера отличается способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны S 8 , образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета.

Открытые цепи имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую).

1) ромбическая — S 8

t°пл. = 113°C; r = 2,07 г/см 3

Наиболее устойчивая модификация.

2) моноклинная — темно-желтые иглы

t°пл. = 119°C; r = 1,96 г/см 3

Устойчивая при температуре более 96°С; при обычных условиях превращается в ромбическую.

3) пластическая — коричневая резиноподобная (аморфная) масса

Неустойчива, при затвердевании превращается в ромбическую

  1. Промышленный метод — выплавление из руды с помощью водяного пара.
  2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода):

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O

  1. Реакция Вакенродера:

2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O

Окислительные свойства серы
(
S 0 + 2ē S -2 )

1) Сера реагирует со щелочными без нагревания:

S + O 2 – t° S +4 O 2

2S + 3O 2 – t °; pt → 2S +6 O 3

4) (кроме йода):

S + Cl 2 S +2 Cl 2

S + 3F 2 SF 6

Со сложными веществами:

5) c кислотами — окислителями:

S + 2H 2 SO 4 (конц) 3S +4 O 2 + 2H 2 O

S + 6HNO 3 (конц) H 2 S +6 O 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

Реакции диспропорционирования:

6) 3S 0 + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O

7) сера растворяется в концентрированном растворе сульфита натрия:

S 0 + Na 2 S +4 O 3 → Na 2 S 2 O 3 тиосульфат натрия

Аллотропией называют способность атомов одного элемента формировать разные типы простых веществ. Так образуются соединения, отличные друг от друга.

Аллотропные модификации являются стабильными. В условиях постоянного давления при определенной температуре эти вещества могут переходить одни в другие.

Аллотропные модификации могут образовываться из молекул, имеющих разное количество атомов. Например, элемент Кислород образует озон (О3) и собственно вещество кислород (О2).

Аллотропные модификации могут быть имеющими разное К таким соединениям можно отнести, например, алмаз и графит. Указанные вещества — аллотропные модификации углерода. Этот химический элемент может образовывать пять гексагональный и кубический алмаз, графит, карбин (в двух формах).

Гексагональный алмаз обнаружен в метеоритах и получен в лабораторных условиях при продолжительном нагревании под воздействием очень высокого давления.

Алмаз, как известно, является самым твердым из всех веществ, существующих в природе. Применяется он при бурении горных пород и резке стекла. Алмаз представляет собой бесцветное прозрачное которое обладает высокой светопреломляемостью. Кристаллы алмазов имеют кубическую гранецентрированную решетку. Половина атомов кристалла располагается в центрах граней и вершинах одного куба, а остальная половина атомов — в центрах граней и вершинах другого куба, который смещен относительно первого по направлению пространственной диагонали. Атомы формируют тетраэдрическую трехмерную сетку, в которой они имеют

Из всех простых веществ только в алмазе присутствует максимальное количество атомов, которые располагаются очень плотно. Поэтому соединение является очень прочным и твердым. Прочные связи в углеродных тетраэдрах обеспечивают высокую химическую стойкость. На алмаз может воздействовать только фтор или кислород при температуре восемьсот градусов.

Без доступа воздуха при сильном нагреве алмаз превращается в графит. Это вещество представлено кристаллами темно-серого имеет слабый металлический блеск. На ощупь вещество маслянистое. Графит устойчив к нагреванию, обладает сравнительно высокой тепло- и электропроводностью. Вещество применяют при изготовлении карандашей.

Карбин получают синтетическим путем. Это твердое вещество черного цвета со стеклянным блеском. Без доступа воздуха при нагревании карбин превращается в графит.

Существует еще одна форма углерода — аморфный неупорядоченную структуру получают при нагревании углеродосодержащих соединений. Большие залежи угля обнаруживаются в природных условиях. При этом вещество имеет несколько сортов. Уголь может быть представлен в виде сажи, костяного угля или кокса.

Как уже было указано, аллотропные модификации одного элемента характеризуются разной межатомной структурой. Кроме того, они наделены различными химическими и физическими свойствами.

Сера является еще одним элементом, способным к аллотропии. Это вещество применяется человеком с давних времен. Существуют разные аллотропные модификации серы. Наиболее популярной является ромбическая. Она представлена твердым веществом желтого цвета. Ромбическая сера не смачивается водой (плавает на поверхности). Это свойство применяется при добыче вещества. Ромбическая сера растворима в органических растворителях. Вещество обладает плохой электро- и теплопроводностью.

Кроме этого, существует пластическая и моноклинная сера. Первая представляет собой коричневую аморфную (похожую на резину) массу. Она образуется, если в холодную воду вылить расплавленную серу. Моноклинная представлена в виде темно-желтых игл. Под влиянием комнатной (или приближенной к ней) температуре обе эти модификации переходят в ромбическую серу.

Положение кислорода и серы в периодической системе химических элементов, строение их атомов. Озон – аллотропная модификация кислорода

ПОДГРУППА КИСЛОРОДА (ХАЛЬКОГЕНЫ) В подгруппу кислорода входят элементы: кислород, сера, селен, теллур, полоний. ХАЛЬКОГЕНЫ В ПРИРОДЕ Положение в таблице Свойства элементов VI-A подгруппы.

Кислород и сера имеют одинаковое строение внешнего энергетического уровня –ns 2 np 4 , где n – номер периода.

Кислород O 2

(К. В. Шееле 1772 г., Дж. Пристли 1774 г.)

Самый распространенный элемент на Земле в воздухе — 21% по объему; в земной коре — 49% по массе; в гидросфере — 89% по массе; в составе живых организмов— до 65% по массе.

АЛЛОТРОПИЯ КИСЛОРОДА

Строение атома

Химические свойства

Взаимодействие веществ с кислородом называется окислением .

С кислородом реагируют все элементы, кроме Au, Pt, He, Ne и Ar, во всех реакциях (кроме взаимодействия со фтором) кислород — окислитель.

С неметаллами

S + O 2 → SO 2

2H 2 + O 2 → 2H 2 O

С металлами

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 →2CuO (при нагревании)

Со сложными веществами

4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O

CH 4 + 2O 2 →CO 2 + 2H 2 O

Горение в кислороде

2. Действием серной кислоты на пероксид бария

3BaO 2 + 3H 2 SO 4 → 3BaSO 4 + 3H 2 O + O 3 ­

Получение и обнаружение озона

Химические свойства

Озон химически активнее кислорода. Активность озона объясняется тем, что при его разложении образуется молекула кислорода и атомарный кислород, который активно реагирует с другими веществами.

O 3 → O 2 + O (озон неустойчив)

Например, озон легко реагирует с серебром, тогда как кислород не соединяется с ним даже при нагревании:

6Ag + O 3 → 3Ag 2 O

Т. е. озон — сильный окислитель:

2KI + O 3 + H 2 O → 2KOH + I 2 + O 2

Озон в природе

Обесцвечивает красящие вещества, отражает УФ — лучи, уничтожает микроорганизмы. Озон является постоянным компонентом атмосферы Земли и играет важную роль для поддержания на ней жизни. В приземных слоях земной атмосферы концентрация озона чрезвычайно мала и составляет величину порядка 10-7 — 10-6%. Однако с увеличением высоты концентрация озона резко возрастает, проходя через максимум на высоте 20-30 км. Общее содержание озона в атмосфере может быть охарактеризовано слоем озона, приведённого к нормальным условиям (0°С, 1 атм ), и составляет толщину около 0,4-0,6 см. Общее содержание озона в атмосфере переменное, и колеблется в зависимости от времени года и географической широты. Как правило, концентрация озона больше в высоких широтах и максимальна весной, а минимальна осенью. Известно, что атмосферный озон играет ключевую роль для поддержания жизни на земле, выступая в качестве защитной составляющей для живых организмов от жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца. С другой стороны, озон является весьма эффективным парниковым газом, и, поглощая инфракрасное излучение поверхности Земли, препятствует её охлаждению. Установлено, что нахождение и перемещение масс озона в атмосфере Земли существенно влияет на метеорологическую обстановку на планете.

Применение озона обусловлено его свойствами

1. сильного окисляющего агента:

· для стерилизации изделий медицинского назначения

· при получении многих веществ в лабораторной и промышленной практике

· для отбеливания бумаги

· для очистки масел

2. сильного дезинфицирующего средства:

· для очистки воды и воздуха от микроорганизмов (озонирование)

· для дезинфекции помещений и одежды

Одним из существенных достоинств озонирования, по сравнению с хлорированием, является отсутствие токсинов после обработки. Тогда как при хлорировании возможно образование существенного количества токсинов и ядов, например, диоксина.

Сера. Аллотропия серы. Физические и химические свойства серы. Применение

СЕРА S Cера в природе Самородная сера Украина, Поволжье, Центральная Азия и др Сульфиды PbS — свинцовый блеск Cu 2 S – медный блеск ZnS – цинковая обманка FeS 2 – пирит, серный колчедан, кошачье золото H 2 S – сероводород (в минеральных источниках и природном газе) Белки Волосы, кожные покровы, ногти… Сульфаты CaSO 4 x 2H 2 O — гипс MgSO 4 x 7H 2 O – горькая соль (английская) Na 2 SO 4 x 10H 2 O – глауберова соль (мирабилит) Физические свойства Твердое кристаллическое вещество желтого цвета, нерастворима в воде, водой не смачивается (плавает на поверхности), t° кип = 445°С Аллотропия Для серы характерны несколько аллотропных модификаций:

Взаимопревращение аллотропных модификаций серы

Строение атома серы

Размещение электронов по уровням и подуровням

Получение серы

1. Промышленный метод — выплавление из руды с помощью водяного пара.

2. Неполное окисление сероводорода (при недостатке кислорода).

2H 2 S + O 2 = 2S + 2H 2 O

3. Реакция Вакенродера

2H 2 S + SO 2 = 3S + 2H 2 O

Химические свойства серы

Неметаллы.Аллотропия.

Неметаллы, химические элементы, которые образуют простые тела, не обладающие свойствами, характерными для металлов. К неметаллам относятся 22 элемента. Только два неметалла — углерод и сера — были известны в древности. В 13 в. был получен мышьяк, в 17 в. открыты водород и фосфор, в конце 18 в. — кислород, азот, хлор, теллур. В 1789 А. Л. Лавуазье включил эти неметаллы в список простых веществ (кроме хлора, который тогда считали окисленной соляной кислотой). В 1-й половине 19 в. были получены бром, иод, селен, кремний, бор. Изолировать фтор и открыть инертные газы удалось лишь в конце 19 в. Астат получен искусственно в 1940.

1. Положение неметаллов в ПС.

Неметаллы находятся в верхнем правом углу ПС над диагональю В – Аt.

Расположены в главных подгруппах 4 — 8 групп.

Физические свойства.

а) Агрегатное состояние.

  • Твердые вещества: бор, углерод, кремний, фосфор, сера, мышьяк, селен, теллур, йод, астат;
  • Жидкости: бром – красно – бурая жидкость с тяжелым неприятным запахом;
  • Газы: водород, азот, кислород, фтор, хлор и инертные газы.

Особыми являются инертные или благородные газы. Инертные газы не имеют цвета и запаха. И являются одноатомными. Инертные газы считаются благородными. Обладают более высокой электропроводностью (по сравнению с другими) и, при прохождении через них тока, ярко светятся.

  • Неон — огненно красным светом.
  • Гелий — ярко-жёлтым светом.
  • Аргон – синим светом.
  • Криптон – светло- желтым светом.
  • Ксенон – фиолетовым светом.

Несмотря на свою инертность, эти газы находят широкое применение:

Гелием заполняют воздушные шары и дирижабли.

Аргон в качестве защитной среды при сварке (дуговой, лазерной, контактной и т. п.) как металлов, так и неметаллов.

Все указанные неметаллы (водород, кислород, азот, фтор и хлор) имеют двухатомные молекулы. Водород, кислород и азот бесцветны, фтор имеет светло – зеленый цвет, хлор – желто – зеленый.

б) Не имеют металлического блеска (исключение – графит, йод)

в) Большинство не проводят электрический ток (кроме кремния и графита)

г) Хрупкие.

Аллотропия.

Явление, при котором один химический элемент образует несколько простых веществ.

Причины аллотропии:

Разный состав молекул (О2 и О3)

Разное строение (алмаз, графит)

Аллотропные видоизменения кислорода

О 3 = О 2 + О

Аллотропные видоизменения серы

Существует три аллотропные модификации серы: ромбическая, моноклинная и пластическая. Ромбическая и моноклинная модификации построены из циклических молекул S8, размещенных по узлам ромбической и моноклинной решеток. Молекула S8 имеет форму короны, длины всех связей – S – S – равны 0,206 нм и углы близки к тетраэдрическим 108°.
Пластическая модификация серы образована спиральными цепями из атомов серы с левой и правой осями вращения. Эти цепочки скручены и вытянуты в одном направлении.
При комнатной температуре устойчива ромбическая сера. При нагревании она плавится, превращаясь в желтую легкоподвижную жидкость, при дальнейшем нагревании жидкость загустевает, так как в ней образуются длинные полимерные цепочки. При медленном охлаждении расплава образуются темно-желтые игольчатые кристаллы моноклинной серы, а если вылить расплавленную серу в холодную воду, получится пластическая сера – резиноподобная структура, состоящая из полимерных цепочек. Пластическая и моноклинная сера неустойчивы и самопроизвольно превращаются в ромбическую.

Элемент, Факты, Свойства, Производство, Использование

Факты об элементе серы

Сера , также называемая серой, представляет собой неметаллический химический элемент группы 16 или VIA (семейство Chalgens) периодической таблицы с символом S и атомным номером 16. Чистая сера имеет бледно-желтый цвет, не имеет вкуса, не имеет порядка, хрупкое твердое вещество, плохо электрически проводник и нерастворим в воде. Он широко используется для производства серной кислоты в химической промышленности. Он образует большое количество аллотропов со сморщенными кольцами или длинноцепочечными атомами серы.В химии, кроме золота и платины, он реагирует с большинством элементов, образуя большое количество металлических и неметаллических химических соединений.

Свойства серы

Самая внешняя квантовая оболочка состоит из электронной конфигурации s 2 p 4 с вакантной d-орбиталью. Из-за наличия вакантной d-орбитали он показывает разную степень окисления или состояния в разных типах химических соединений. Наиболее распространенные степени окисления -2, +4, +6.

Химические соединения Номер окисления
Сероводород (H 2 S) – 2
Диоксид серы (SO 2 ) + 4
Серная кислота (H 2 SO 4 ) + 6

Некоторые физические и химические свойства элемента приведены ниже в таблице,

Свойства серы
Атомный номер 16
Атомный вес 32. 66
Электронная конфигурация 2 2 2п 6 2 2п 4
Температура плавления белый – 44,15 °C
красный – 590 °C
Точка кипения белый – 280,5 °C
Плотность 2,07 г/см 3 (альфа)
1,96 г/см 3 (бета)
1,92 г/см 3 (гамма)
Номер или степень окисления -2, +4, +6
Энергия ионизации 1-й – 999.6 кДж/моль
2-я – 2252 кДж/моль
Электроотрицательность 2,58 (шкала Полинга)
Молярная теплоемкость
белый – 22,75 Дж моль -1 К -1

Сера в периодической таблице

Сера находится в группе 16 (VIB) периодической таблицы. Это член группы кислорода, селена, теллура и группы полония. Все вместе они называются халькогенами.В 1809 году французские химики Луи-Жозеф Гей-Люссак и Луи-Жак Тенар предполагают наличие серы в природе. Он имеет четыре стабильных изотопа, таких как 32 S, 33 S, 34 S и 36 S.

.

Химические свойства

Самая внешняя квантовая оболочка состоит из электронной структуры s 2 p 4 с вакантной d-орбиталью. Элемент может использовать свои вакантные d-орбитали для химической связи, предлагая придать валентности 2, 4 и 6.Элементу не хватает всего двух электронов до следующей конфигурации благородного газа, которая может быть достигнута в основном за счет образования ковалентной связи.

Почему сера неметалл?

Энергия ионизации обычно высока и уменьшается вниз по группе таблицы Менделеева. Нормальная тенденция металлического характера увеличивается с увеличением атомного номера. Следовательно, в группе 16 кислород и сера являются неметаллами, селен и теллур являются металлоидами или полупроводниками, а полоний является металлом.

Где содержится сера?

Это десятый по распространенности химический элемент во вселенной Земли, известный из древней истории. Сера содержится во многих распространенных минералах, таких как гипс (CaSO 4 , 2H 2 O), галенит (PbS), пирит (FeS 2 ), киноварь (HgS). Он также встречается в виде сероводорода в природном газе, нефти и сероорганических соединений в угле. Самородная сера встречается во многих местах на земле и во многих органических соединениях, таких как волосы, шерсть, яичный белок, чеснок, лук и чечевица.

Производственный процесс

Сегодня почти 25 процентов этого элемента производится из природного газа, нефти и руд, содержащих серосодержащие материалы. Обычно его извлекают из подземных месторождений с помощью процесса Фраша. Три концентрические трубы погружены в слой серы земли (от 150 до 200 метров ниже поверхности), элемент расплавляется перегретой водой и выталкивается вверх воздушным компрессором для извлечения элемента. Сульфатные руды, подобные гипсу, обрабатывают углеродом для получения сульфида металла.Сульфид металла реагирует с кислотой с образованием сероводорода, который преобразует серу в процессе самовосстановления.

Завод по переработке природного газа

В последнее время большое количество серы извлекается в процессе переработки природного газа, который содержит от 15 до 20 процентов сероводорода. Сероводород, поглощенный моноэтаноламином, следует за частичным окислением. Элемент производится путем самовосстановления между H 2 S и SO 2 на химическом катализаторе Fe 2 O 3 /Al 2 O 3 при 300 °C.

Удаление серы из сырой нефти

Миллион тонн элемента, обнаруженного в Соединенных Штатах и ​​Японии, извлеченного в результате удаления серы из сырой нефти. Его можно удалить из сырой нефти путем обработки сырой нефти щелочным раствором плюмбита натрия для уменьшения загрязнения воздуха.

Аллотропы серы

Аллотроп содержит припаркованное кольцо от 6 до 20 атомов. Аллотроп практически отличается разными типами единиц упаковки и разным отталкиванием между неподеленными парами электронов на соседних атомах.Циклогексасера ​​и циклооктасера ​​содержат гофрированные кольца.

Что такое ромбическая сера?

Наиболее распространенной формой серы является орторомбическая форма (S α ) с кольцом S 8 в форме короны. При 95,5 ºC он медленно переходит в моноклинную форму (S β ) с кольцом S 8 , но в другой упаковке.

Что такое моноклинная сера?

Моноклинную форму получают путем кристаллизации расплавленной серы при температуре около 100 °C с последующим быстрым охлаждением до комнатной температуры.Третью кристаллическую твердую разновидность, γ-моноклинную форму, получают из горячих концентрированных растворов серы в CS 2 или этиловом спирте или путем медленного охлаждения расплавленного элемента примерно до 150 °C.

Цикло S 6 , также называемое серой Энгеля, было получено Энгелем в 1891 году добавлением хлористого водорода к насыщенному раствору тиосульфата натрия при 0 °C. Виды цепей под общим названием катена-S доступны в очень метастабильных формах, таких как каучукообразная, пластичная, ламинарная, волокнистая и т. д.Жидкая сера (температура плавления 115 °С) почти полностью состоит из молекулы S 8 .

Вязкость серы при температуре

Вязкость прозрачной желтой жидкости сначала уменьшается с повышением температуры, но после 159 °C вязкость резко возрастает и достигает максимума. После этого плавно падают до точки кипения. Изменения за счет разрыва колец S 8 на бирадикалы с неспаренными электронами в терминальных S-атомах.

Соединения серы

Он соединяется с большинством элементов таблицы Менделеева, образуя множество соединений со степенями окисления -2, +4 и +6.Это второй элемент после углерода, который проявляет свойства катенации из-за образования кольца или цепи. Гидрид, сульфиды, оксиды, оксокислоты и соли являются наиболее распространенными примерами соединений серы.

Сероводород

Сероводород или сероводород является наиболее известным гидридом серы в форме прямого соединения элемента с водородом. Большое количество сероводорода получают при удалении серы из нефти. Он широко используется в качестве восстановителя в химических лабораториях.Вода, образованная кислородом элемента группы 16, является жидкостью из-за наличия водородной связи, но сероводород представляет собой газ из-за отсутствия такой связи. Имеет характерный запах тухлых яиц.

Сульфиды металлов

Все металлы (кроме золота и платины) реагируют с S с образованием сульфидов металлов. Это ионные соединения, содержащие отрицательно заряженные сульфид-ионы (S -2 ). Сульфиды железа, никеля, меди, кобальта и цинка являются привозными рудами соответствующих металлов.

Оксиды серы

SO 2 и SO 3 представляют собой основные оксиды серы, полученные путем нагревания элемента воздухом или кислородом. Оксиды растворяются в воде с образованием сернистой и серной кислот. Серная кислота является важным химическим веществом и основным загрязнителем, вызывающим загрязнение воздуха, почвы или кислотные дожди в окружающей среде Земли.

Прочие соединения

Реагирует с фтором с образованием гексафторида серы (SF 6 ), который используется в качестве изолятора в электрических устройствах.Это важная составляющая тела растений и животных. Многие белки и аминокислоты, такие как цистеин, цистин и метионин, содержат атом S. Он включает в себя многие важные метаболические реакции живого организма.

Использование серы

  • Он широко (88 процентов от общего использования) используется в производстве серной кислоты, которая является важнейшим химическим веществом в промышленности и состоянии народного хозяйства.
  • Другие важные области применения серы включают вулканизацию каучука, производство сероуглерода (CS 2 ), производство искусственного шелка, лекарств, инсектицидов и фунгицидов.
  • Сернистая кислота и SO 2 являются важным отбеливающим агентом в сахарной и бумажной промышленности.
  • Серная кислота, полученная из серы или ее соединений, в основном используется для изготовления фосфорных и сульфатно-аммонийных удобрений. Серная кислота также используется для производства моющих средств, красок, пигментов, вискозы, нефтепродуктов, листового металла, аккумуляторов, взрывчатых материалов и других различных видов продукции.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Сера — обзор | ScienceDirect Topics

9.1 ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО СЕРЫ

Сера широко распространена в земной коре, но только в пределах около 0.1% по массе. Он встречается здесь главным образом в виде элемента, в виде сульфидов и сульфатов. Годовая масса производимой в мире серы примерно в два раза превышает массу гидроксида натрия, еще одного важного химического товара, поэтому сера занимает важное место на химическом рынке. Однако, в соответствии с разнообразными геологическими формами, в которых встречается сера, ее неравномерным распределением в земной коре и различиями в степени индустриализации страны, существуют значительные различия в уровне производства по странам (таблица 9.1). Влияние этих разнообразных факторов отражается на уровне производства на душу населения. Польша и Канада имеют природные факторы, которые делают производство серы выгодным и производят около 150 и 300 кг на душу населения в год. Эти цифры намного выше, чем от 25 до 50 кг на душу населения в год, производимые Японией, США и СССР, другими крупными производителями. Таким образом, на уровень производства серы в стране заметное влияние оказывают природные и рыночные факторы, что делает его плохим показателем уровня промышленной активности страны.

Таблица 9.1. Основные мировые производители Серы а

29 USA
тысяч метрических тонн
1960 1970 1980 1990 2000
Канада 249 4. 440 7405 6790 9946
Китай 244 250 2300 5370 5560
Франция 791 1736 2213 1050 +1110
Япония 256 343 2784 2630 3486
Mexico 1.349 1381 2252 2410 1.325
Польша 25 2711 5 535 4 900 1, 813
Испания 42 1 278 1 236 1 150 708
5898 8678 11866 11600 10300
СССР 863 1600 11000 9030 5900 с
Западная Германия 84 176 1775 +1550 б 1240 б
Другое 8769 9744 7665 11320 16712
Мир 18690 32 480 56 635 57 800 58 100

Чтобы справиться с различными формами, в которых встречается сера, использовались различные методы (таблица 9. 2). Например, около 85% производства серы в Канаде приходится на сульфиды, удаляемые из природного газа для его «подслащивания». Он является результатом или непроизвольным побочным продуктом добычи природного газа, а не продуктом, который ищут сами по себе. Польша, с другой стороны, получает около 80% своего годового объема серы, используя технологию извлечения природной серы Frasch, которая более непосредственно реагирует на рынки с точки зрения объема производства.

Таблица 9.2. Источники производства серы для основных производителей в 2000 г., в процентах от общего объема a

SA Россия Мир
Первичная элементный:
Фраш 81,7 8,7 4,2
Native 0,9 1,2
Пирит 5,9 7,7
Побочный продукт:
Уголь
11. 7 14,4 10,0 19,5
19,6 83,1 13,3
88,3 3,9 61,8 19,3
27,4 б
Разное 10,2 7,6
Итого, процент 100 100 100 100 100 100
(тыс. Тонн) (9 946) (1,813) (10 300) (10 300) (5 900) (5 900) (58 100)

для U.S., крупнейшего в мире производителя серы, картина гораздо более разнообразна, причем преобладает извлечение серы при переработке нефти. Переработка природного газа вносит наибольший вклад в российскую серную промышленность, как и в Канаде.

Крупномасштабное производство серы как процесс является вторичным по отношению к производству природного газа, развитого в Канаде с 1951 года, когда был построен первый завод [2]. Поскольку эта сера является побочным продуктом производства газа, ее цена слабо связана с себестоимостью производства.Фигура. 9.1 показывает, что в пределах разницы в транспортных расходах принудительное производство серы в Канаде имело тенденцию сдерживать американские цены на серу. Рост стоимости энергии значительно увеличил стоимость серы Frasch, а развитие более упорядоченной структуры сбыта в Канаде помогло привести цены на серу в Северной Америке к более реалистичному уровню.

Рисунок 9.1. Влияние рыночных и нерыночных факторов на цену серы в долларах США. Спотовые цены указаны для U.С. после 1978 г. для упрощения сравнения.

Традиционно почти 90% всей производимой серы перерабатывается в серную кислоту [3]. Хотя это рынок с широкой базой, он не является гибким по объему. Единственными другими значительными видами использования серы являются целлюлозно-бумажная промышленность, около 5%, и производство сероуглерода, 2,5%, что не является достаточно значительным, чтобы оказать серьезное влияние на рынки серы. Следовательно, поиск новых жизнеспособных способов использования серы стимулировался низкими ценами и широко распространенным излишком серы в конце 1960-х и начале 1970-х годов.Производство серы (или двуокиси серы), связанное с другими отраслями, такими как переработка природного газа или выплавка сульфидных руд, недавно стало важным вкладом в серную промышленность. Это произошло из-за того, что в этих секторах все чаще применялась локализация сернистого газа, а не сброс и рассеивание, с растущим признанием ущерба окружающей среде от этого источника (глава 3).

Серные плиты с закрытыми порами, отлитые на месте из расплава, прошли успешные испытания для изоляции дорожного полотна в арктических регионах для предотвращения повреждений, вызванных морозом [4].В этом приложении всего 10 см пены могут заменить 120 см гравия. Введение до 40% серы по весу в составы асфальтобетона позволяет получить готовое дорожное покрытие с лучшей гибкостью при низких температурах и достаточной твердостью, чтобы его можно было использовать при высоких летних температурах [5]. Возможен также материал дорожного покрытия, в котором сера плюс «добавка» могут полностью заменить битум на нефтяной основе в качестве связующего заполнителя [6]. Серу также можно использовать в качестве прочной дорожной краски, наносимой в виде расплава. Этот маркер шоссе может принимать движение в течение нескольких секунд после применения.

Применение серы в строительстве также было протестировано. Было обнаружено, что переплетенные кирпичи, сделанные преимущественно из серы, ускоряют строительство, но обладают присущей им пожарной опасностью, что ограничивает их использование. Бетонные блоки, пропитанные расплавленной серой, показали более чем десятикратное увеличение прочности на сжатие, с 5,9 до 83,9 МПа (мегапаскалей; 1 МПа ≡ 10 6 Н/м 2 ), при одновременном повышении прочности на растяжение. от 1,3 МПа до 8,5 МПа при содержании серы 13–15 % [7].Это также повышает его химическую стойкость. Было обнаружено, что бамбук, покрытый серой, является экономичным, но эффективным средством для армирования бетона в качестве замены стали в районах, где бамбук встречается в природе.

Добавление серы в почву с дефицитом серы может повысить урожайность на 1000% и более, особенно для семенных культур с высоким содержанием серы [8]. Дефицит серы в почве традиционно корректируется внесением сульфатосодержащих удобрений, таких как сульфат аммония и суперфосфат (раздел 10.5). Однако сегодня методы применения серы были расширены за счет включения самой тонкодисперсной серы в слабогранулированной форме или в виде 10–12% раствора серы в безводном аммиаке в качестве способов повышения содержания серы в составе удобрения. Другие вариации на эту тему включают покрытие хорошо растворимых азотных удобрений, таких как мочевина, серой для обеспечения медленного высвобождения и, следовательно, большей долгосрочной эффективности серы и других питательных веществ [9].

Очевидно, что некоторые из этих видов использования превращаются в жизнеспособные рынки серы.Тем не менее, выравнивание роста производства серы в процессах регенерации и увеличение спроса на серу для традиционных целей компенсировали эту острую потребность в новых рынках.

Стабилизация гамма-серы при комнатной температуре, позволяющая использовать карбонатный электролит в батареях Li-S

Характеристика материала

На рисунке 1 схематично показан элемент Li–S с моноклинным катодом на основе гамма-серы в карбонате. электролит. Изображения сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на фиг.2а показана гладкая поверхность УНВ со средним диаметром ~150 нм. После осаждения серы в автоклаве изображения СЭМ показывают постоянно грубую морфологию волокна, что свидетельствует об однородном и конформном покрытии серы (рис. 2b). В нескольких областях видны блоки серы, отложенные в промежутках между волокнами. В целом эти изображения дают четкое свидетельство того, что сера находится в основном на внешней поверхности УНВ. Чтобы лучше понять влияние отложений серы на площадь поверхности и размеры пор УНВ, был проведен анализ площади поверхности по методу БЭТ.На рисунке 2d, e показаны графики изотермы поглощения/десорбции N 2 и распределение пор по размерам УНВ до и после осаждения серы. Для УНВ поглощение газа увеличивается до высокого значения при низком относительном давлении ( P / P 0  < 0,05), а изотерма адсорбции имеет плато при среднем и высоком относительном давлении. Петля гистерезиса при P / P 0  = 0,2–1,0 представляет мезопористость. Изотерма адсорбции представляет собой комбинацию изотерм IUPAC типов I и IV, которая подтверждает наличие как микро-, так и мезопор на УНВ 23 .Однако после осаждения серы в автоклаве изотерма показывает значительно более низкое поглощение газа, что свидетельствует об уменьшении пор на поверхности. Распределение пор по размерам на рис. 2e показывает, что УНВ изображают мультимодальную структуру пор в наномасштабном режиме. После осаждения серы УНВ демонстрируют огромное уменьшение площади поверхности (3,14   м 2   г -1 ), что свидетельствует о заполнении пор серой. Структурные параметры пор всех материалов приведены в таблице 1. Данные БЭТ и СЭМ показывают, что сера частично заключена в углеродных нанопорах. Тем не менее, есть четкие доказательства присутствия несвязанной серы на внешней поверхности углерода. На рисунке 2f показан термогравиметрический анализ УНВ с осаждением серы, проведенный в инертной атмосфере азота при скорости нагрева 10 °C· мин −1 от комнатной температуры до 600 °C. Кривая термогравиметрического анализа (ТГА) показывает небольшую начальную потерю массы при температуре ниже 100°С, связанную с испарением адсорбированной влаги. При температуре выше 100°C мы наблюдаем непрерывную потерю веса в широком диапазоне температур вплоть до 300°C с двумя различными скоростями разложения.Плавление серы происходит при 119 °С, и сера начинает испаряться. Широкий диапазон температур разложения и несколько скоростей разложения, наблюдаемые в ТГА, дополнительно подтверждают частичное удержание серы в порах. В то время как более высокая скорость потери веса при более низкой температуре свидетельствует об испарении открытой незамкнутой серы, более низкая скорость потери при более высокой температуре может быть связана с серой, заключенной в микро/мезопорах. Содержание серы в композите УНВ/Т, определенное методом ТГА, составило ~50 мас.%.

Рис.1: Схема разряда литий-серного аккумулятора в электролите на карбонатной основе.

Гамма-моноклинная сера осаждается на внешней поверхности углеродных нановолокон. Желтые шарики обозначают поверхностно-осажденную гамма-моноклинную серу, красные шарики обозначают сульфид лития, продукт, образовавшийся после восстановления серы.

Рис. 2: Характеристика материалов CNF.

a СЭМ-изображения УНВ до осаждения. b СЭМ-изображения УНВ после осаждения серы, (врезка) увеличенное изображение хорошо осажденных частиц серы УНВ. c СЭМ-изображение поперечного сечения УНВ после осаждения, показывающее отложение серы по всему катоду. d Изотермы, полученные до и после осаждения серы на УНВ. e Распределение размеров пор УНВ до и после осаждения серы. f Кривые ТГА УНВ с осаждением серы в среде аргона.

Таблица 1 Измерения площади поверхности и объема пор УНВ до и после термической обработки.

На рисунке 3a показаны рентгеновские дифрактограммы (XRD) при комнатной температуре чистых УНВ и после осаждения серы.Голые УНВ не показывают значительных дифракционных пиков. Широкий горб виден около 2 тета 20–30 ° из-за аморфной природы углерода в УНВ. Однако после осаждения серы мы видим редкую и метастабильную фазу серы — моноклинную γ-фазу. Это поразительное поведение, так как из 24 аллотропов серы, открытых за последние 200 лет, известны только орторомбические-альфа (S 8 ), ромбоэдрические (S 6 ), гексагональные (S 8 ) и полимерные аллотропы. быть стабильным при комнатной температуре 28,29 .Из них орторомбическая альфа является наиболее стабильной фазой серы при комнатной температуре. Единственной хорошо изученной моноклинной фазой является β-моноклинная фаза, которая, как известно, появляется при нагревании α-орторомбической фазы до >94,4 °C. Ниже этой температуры β-моноклинная фаза быстро превращается обратно в стабильную α-ромбическую 28,29,30 . Тем не менее, повторяющиеся сигнатуры XRD после обработки осаждением серы показывают присутствие γ-моноклинной серы в наших образцах при комнатной температуре. Из различных цикло-окта-полиморфов серы редко наблюдается γ-моноклинная сера, которая, как известно, находится в нефтяных скважинах и имеет температуру плавления 106.8 °C 28 . Тем не менее, прогресс в разработке и понимании этой структуры 30 практически отсутствует. Только в нескольких сообщениях (<5) за последние два столетия даже упоминалось о присутствии γ-моноклинной серы при комнатной температуре с коротким временем жизни 31,32 . Например, Ватанабэ в 1974 году подтвердил синтез γ-моноклинной серы (γ-S) путем обработки этилксантогената меди пиридином, однако кристаллы γ-S вскоре превратились в стабильную орторомбическую α-серу при комнатной температуре 30 . В нашем случае мы изучили стабильность нашей фазы (γ-S) в течение 2+ лет при комнатной температуре, и она остается стабильной, не показывая признаков фазового перехода (дополнительный рисунок 1).

Рис. 3: Фазовые и поверхностные характеристики УНВ и γ-УНВ.

Рентгенограмма CNF, γS-CNF и рассчитанная картина γS. b , c SEM-изображение γS-CNF, показывающее хорошо распределенное отложение серы и картирование элементов EDS. d f РФЭС-спектры S, O и C на γS-УНВ.

Однако, почему сера стабилизировалась с моноклинной гамма-кристаллической структурой после осаждения в наших образцах, в настоящее время неясно. Недавнее исследование стабилизации метастабильной серы методом DFT показывает, что углерод-хозяин может способствовать стабилизации моноклинной фазы серы, если число атомов углерода превышает 0,3 на единицу кристаллической структуры S 8 33 . Кроме того, недавно было предложено Moon et al. что углерод способствует формированию и помогает сохранять моноклинную структуру при комнатной температуре в течение более длительного времени 31 .В нашем исследовании мы предполагаем, что (γ-S) фаза, образующаяся при повышенных температурах, проникает в пористые углеродные структуры и сохраняет свою кристаллическую структуру даже после охлаждения за счет локальной плотности углерода внутри пор. Эта уникальная кристаллическая структура, однажды захваченная порами, возможно, распространяется по блокам серы, включая те, которые отложены снаружи в «неограниченном» состоянии.

На рис. 3b, c показано изображение EDX и соответствующее изображение SEM с малым увеличением, демонстрирующее равномерное распределение серы.Чтобы подтвердить химический состав и свойства поверхности исходных катодов УНВ на основе γ-моноклинной серы (γS-УНВ), были выполнены измерения XPS, результаты представлены на рис. 3d–f. Обзорные спектры (дополнительный рисунок 2) показывают наличие пиков C 1s , S 2p и O 1s в композите. Пики с центром в спектрах 284,6, 531,0 и 533  эВ соответствуют C1s, O1s и адсорбированной поверхностной гидроксильной группе (-OH), соответственно 34 .На рисунке 3d показаны спектры композита S 2p с высоким разрешением. Пик S 2p 3/2 при 163,7 эВ и пик S 2p 1/2 при 164,9 эВ с соотношением площадей 1:2 и Δ E 1,18 эВ являются характеристиками твердой серы в композите . 35 . Другой широкий пик с центром при 168,8 эВ может быть связан с поверхностным окислением серы во время обработки высокотемпературным осаждением серы. Гладкий лоренцев асимметричный пик углерода дополнительно подтверждает, что сера не вступает в реакцию с оголенной поверхностью углерода.

Электрохимическая характеристика

На рисунке 4 показана оценка электрохимических характеристик γS-CNF, используемых в качестве отдельно стоящих катодов в батарейках типа CR 2032 с эталоном/счетчиком в виде лития. Электролиты на основе эфира и карбоната использовались для понимания электрохимического явления в каждой системе. Из-за изолирующей природы серы спектроскопия электрохимического импеданса (ЭИС) была впервые проведена на серном катоде с временем покоя и без него (дополнительный рис.3). Первоначально результаты демонстрируют небольшое поверхностное сопротивление переносу заряда (~ 110 Ом), что указывает на хорошую проводимость электрода и эффективный межфазный контакт, который еще больше уменьшается со временем покоя (~ 30 Ом). Электрод демонстрирует обратимое электрохимическое окислительно-восстановительное поведение в обоих электролитах. Однако профили заряда-разряда сильно различаются (рис. 4а). Профиль заряда-разряда эфирного электролита демонстрирует стандартное поведение с двумя плато, как сообщалось в большинстве предшествующих литературных отчетов 1,6 .Первое плато при 2,3 В связано с превращением серы в длинноцепочечные полисульфиды, а второе плато при 2,1 В представляет собой превращение длинноцепочечных полисульфидов в Li 2 S 2 и Li 2 S (2,1 В). Однако те же катоды γS-УНВ в карбонатных электролитах демонстрируют единственное плато при 2,0 В в первом и всех последующих циклах разряда и 2,2 В в профилях заряда, что указывает на возможность полисульфидной дигрессии с прямым образованием сульфида лития в карбонатном электролите.Это преобразование твердого состояния в твердое, возможно, также приводит к более высокому перенапряжению, что объясняет более низкое напряжение плато, наблюдаемое в карбонатных электролитах. Электрохимическое поведение соответствует профилям CV, где ячейки с эфирным электролитом показывают два пика, а ячейки с карбонатным электролитом показывают только один пик, как показано на рис. 4b.

Рис. 4: Электрохимическая характеристика γS-УНВ.

a Зарядно-разрядные характеристики γS-УНВ в эфирном электролите (ДМЭ: ДОЛ) и карбонатном электролите (ЭК: ДЭК). b Кривые циклической вольтамперометрии γS-УНВ в эфирном электролите (ДМЭ: ДОЛ) и карбонатном электролите (ЭК: ДЭК) при 0,1 мВ·с -1 . c Стабильность γS-УНВ при циклировании в ЭК: ДЭК при скорости тока 0,5 C d Профили заряда-разряда γS-УНВ при различных числах циклов. e График анализа дифференциальной емкости γS-CNF, показывающий один пик в цикле заряд-разряд. f График Найквиста для катода γS-УНВ в зависимости от напряжения во время цикла зарядки-разрядки.Ячейки были собраны с загрузкой S 0,5 мг·см 2 с использованием ~50 % серы в катоде и соотношением E/S, равным 20.

На рис. с использованием карбонатного электролита, испытанного при силе тока 0,5 C. Ячейки обладают емкостью 800 мА·ч·г -1 после первых нескольких циклов, а затем распадаются всего на 0,04 %. Батареи по-прежнему сохраняют емкость 658 мА·ч·г −1 даже после 4000 циклов заряда-разряда. Насколько нам известно, это самая высокая обратимая мощность, достигнутая после 4000 циклов на сегодняшний день.Первоначальное падение емкости может быть связано с потерей контакта из-за увеличения объема во время циклирования, которое стабилизируется по мере продолжения циклирования. В литературе хорошо известно, что чистые литиевые аноды без покрытия нестабильны и обычно имеют низкую скорость, поскольку большой ток резко способствует образованию литиевых дендритов. Тем не менее, чтобы сосредоточить внимание в нашей работе на разработке катода и его способности работать с одним плато в карбонатном электролите, мы использовали избыточный (густой) литий, поэтому ожидается, что анод не будет ограничивающим фактором.Цифровые изображения Postmortem (дополнительный рис. 4) после вскрытия ячейки показывают толстый слой мертвого пористого лития на аноде. Соскоб верхней части показывает чистый литиевый анод. Мы считаем, что толстая литиевая фольга, используемая в качестве противоэлектрода/электрода сравнения в наших элементах, способствует длительному циклированию. Однако в будущем потребуются стратегии стабилизации анода для уменьшения толщины Li, сведения к минимуму непрерывных побочных реакций Li с электролитом и для равномерного осаждения Li.4d, профиль разряда продолжает демонстрировать одно плато в течение всего срока службы, составляющего 4000 циклов. Снижение емкости после циклирования, возможно, связано с реакцией карбонатных электролитов. Это установлено из недавнего отчета Yim et al. что полисульфиды (если они образуются) атакуют карбонаты посредством реакции нуклеофильного замещения с образованием необратимых продуктов — тиокарбоната и этиленгликоля — и отключают дальнейшую электрохимическую активность после первого цикла 21 .Таким образом, наши данные свидетельствуют о том, что эти клетки на основе γS-CNF продолжают следовать по пути полисульфидной дигрессии на протяжении всего цикла в карбонатном электролите, что объясняет не только непрерывную работу батареи, несмотря на присутствие карбонатных частиц, но и нашу превосходную циклическую стабильность в 4000 циклов. . Для сравнения долговременной стабильности мы показали данные циклирования γS-CNF в эфирном и карбонатном электролите с аналогичной загрузкой серы и скоростью тока 1C (дополнительный рисунок 5). Катод в эфирном электролите следует стандартному маршруту с полисульфидами в качестве промежуточных продуктов с разрядом на двух плато. Здесь мы видим постепенное снижение производительности из-за ожидаемого перемещения полисульфидов и последующей потери активного материала. Чтобы продемонстрировать пагубные последствия челночного перемещения в эфирном электролите, мы провели циклическое испытание с добавлением и без добавления LiNO 3 , поскольку он играет ключевую роль в пассивации поверхности лития (дополнительный рисунок 6). Результаты показывают улучшенную стабильность и постепенное снижение емкости при добавлении LiNO 3 .

Чтобы дополнительно подтвердить это уникальное электрохимическое поведение γS-CNFs в карбонатных электролитах и ​​получить информацию о механизме реакции, мы провели анализ дифференциальной емкости (d Q /d V ) и EIS в зависимости от напряжения.Мы видим постоянный одиночный пик на графике d Q /d V для 2000 циклов, что еще больше подтверждает наш вывод об однофазном преобразовании. Пики минимально смещаются во время циклирования, что указывает на хорошую целостность материала и минимальное увеличение сопротивления во время циклирования. В качестве следующего шага были проведены ЭИС-измерения литиевых полуэлементов с γS-УНВ в качестве композитных катодов при различных потенциалах во время циклов заряд-разряд. Хотя из-за сложности сборки любой батареи прямая и количественная интерпретация данных EIS нетривиальна.Тем не менее, он может предоставить важную информацию о качественных тенденциях. На рисунке 4f представлены типичные графики Найквиста для наших литий-серийных аккумуляторов, иллюстрирующие тенденции их импеданса в зависимости от напряжения. Как видно на этом рисунке, типичный график Найквиста состоит из полукруга в диапазоне высоких и средних частот, что связано с межфазным сопротивлением переносу заряда. Сопротивление переноса заряда ( R ct ) и последовательное сопротивление монотонно уменьшаются по мере продвижения катодной кривой в сторону более низкого потенциала для всего цикла разряда.Тенденция меняется на противоположную, когда аккумулятор заряжается до более высокого потенциала. Это наблюдение противоречит литературным данным, в которых R серии сначала уменьшается, а затем снова увеличивается в том же цикле разряда из-за образования растворимых полисульфидов при промежуточных напряжениях 36,37,38 . Эти промежуточные полисульфиды значительно снижают R s и R ct из-за исчезновения обоих твердых изоляционных материалов — исходного реагента, серы, и конечного продукта, Li 2 S.Стоит отметить, что в литературе R ct окончательно разряженной ячейки все же остается ниже исходного R ct (при OCV) из-за пониженного сопротивления Li 2 S по сравнению с чистым сера 39 . Монотонное уменьшение R s и R ct при разряде в нашей работе является дополнительным свидетельством того, что мы исключаем образование полисульфидов.

Чтобы оценить практическое применение нашей системы Li-S на карбонатной основе, мы запустили наши ячейки с катодами γS-CNF при различных скоростях C и нагрузках.Как было показано ранее, эти батареи демонстрируют стабильную емкость при температуре 0,5 C в течение более 4000 циклов. Чтобы продемонстрировать работу аккумуляторов в суровых условиях, мы протестировали аккумуляторы на длительное циклирование при температуре 0,1 °C (рис.  5а). Аккумуляторы обеспечивали стабильную емкость ~550 мА·ч·г −1 в течение более 1000 циклов с небольшим спадом 0,0015% и кулоновским КПД ≥99%. Кроме того, эти аккумуляторы демонстрируют отличные показатели производительности с емкостью 1170, 1080, 980, 900, 750, 600 и 410  мА·ч·г −1 при 1, 2, 5, 10, 15, 30 и 40 C. , соответственно (рис.5б). Интересно видеть, что эти элементы демонстрируют емкость 400 мАч/г даже при 40 C, что соответствует времени разрядки и зарядки всего ~30 с. Традиционные батареи на основе эфира работают только при температуре до 2 C, при которой производительность значительно ухудшается. На рисунке 5c показано, что наши элементы демонстрируют аналогичный одиночный плато-разряд при всех скоростях C. Такая скоростная способность предполагает эффективный наноразмерный контакт между γ-моноклинной серой и исходными УНВ и хороший межфазный контакт электрод-электролит благодаря трехмерной пористой архитектуре между волокнами.Кроме того, свободный от связующего формат CNF-хозяина, как мы полагаем, обеспечивает непрерывный электронный путь, несмотря на присутствие изолирующей серы. Это уникально по сравнению с традиционными катодами на основе суспензии, в которых порошки углерода и серы смешиваются вместе с ограничением или отсутствием контроля над пространственной морфологией, ухудшающей общую проводимость композита. На рисунке 5d показаны данные циклирования для более высоких коммерчески значимых загрузок серы. Клетки с 5 мг·см 2 серы демонстрируют стабильное циклирование в течение 300 циклов при 0.1 C (2,35 мА·ч·см −2 ). Это открытие демонстрирует, что неограниченное осаждение серы с использованием γ-S-CNF может проложить путь к коммерчески значимым нагрузкам серы в карбонатных электролитах.

Рис. 5: Анализ производительности и высокой нагрузки γS-CNF.

a Длительное циклирование γS-УНВ при низкой скорости тока 0,1 C при 1,2 мг·см −2 нагрузка. b Скорость работы γS-CNF в карбонатном электролите при 0,5 мг·см −2 . c Профили заряда-разряда γS-УНВ при различных скоростях C. d Длительный цикл как функция более высокой нагрузки. Ячейки были собраны с переменным содержанием серы 1,2–5,03 мг·см −2 с использованием ~50 % серы по массе и соотношением E/S, равным 20. электролит и батарея отключаются после первого цикла, как показано Kim et al. При сравнении нашей работы с этими предыдущими безуспешными исследованиями серы в карбонатных электролитах бросается в глаза разительное отличие в кристаллической структуре серы в наших катодах.В большей части литературы по Li-S, независимо от электролита, используется α-орторомбическая сера, которая является наиболее стабильным аллотропом серы при комнатной температуре. Поэтому вполне вероятно, что поведение одного плато, наблюдаемое обратимо и стабильно в течение 4000 циклов в нашей работе, напрямую связано с ролью γ-моноклинной фазы.

Недавно Каскель и его коллеги продемонстрировали влияние пористых углеродных структур в Li-S батареях на межфазную фазу катодного электролита (CEI) при их использовании в электролитах на основе карбонатов 27 . Они использовали коммерческий микро-/мезопористый углерод, а также микропористый углерод собственной разработки на основе карбида. Они показали, что развитие SEI на катоде (CEI) приводит к высокой необратимой потере емкости в первом цикле, при этом полученные разрядные емкости превышают теоретическую емкость серы. Это увеличение емкости в первом цикле связано с разложением органического электролита, поскольку потенциал падает ниже 1 В относительно Li/Li + для образования CEI в первом цикле.Кроме того, Аурбах и др. продемонстрировали разложение ионных жидкостей (ИЖ) и органических электролитов для развития CEI на границе раздела фаз катода и пришли к выводу, что образование SEI играет доминирующую роль в обеспечении утилизации серы, а не в удержании серы в поры 40 . Однако в нашем случае мы видим стабильную работу в циклической вольтамперометрии и циклах зарядки-разрядки, не подвергая наш катод воздействию ниже 1 В в органическом электролите с начального периода циклирования. Хотя мы наблюдаем потерю емкости во время циклирования, катоды никогда не достигали емкости, превышающей теоретические значения. Эта поразительная разница в электрохимическом отклике отличает наше поведение от работы, основанной на CEI, продемонстрированной в литературе.

Чтобы понять важность субстрата на основе УНВ для осаждения γ-моноклинной серы, что способствует его стабильности, мы использовали коммерческий микропористый/мезопористый углеродный субстрат (C Novel, MH-00, Toyo Tanso, Japan).При использовании тех же термических обработок, что и для осаждения γ-серы, результаты XRD показывают широкий аморфный пик, соответствующий углероду без признаков серы. Кроме того, электрохимические результаты, показанные на дополнительном рисунке 7, демонстрируют чрезвычайно низкую емкость (диапазон 1–3  В) с треугольными профилями заряда-разряда, что еще раз указывает на важность УНВ для γ-моноклинного осаждения серы и ее последующего использования в Li-S. батареи.

Кроме того, чтобы подчеркнуть важность моноклинной кристаллической структуры для производительности, мы использовали соскобленный остаточный материал, нанесенный на верхнюю стенку нашего автоклава, для изготовления катода. Коричневатый блестящий материал имеет рентгенограмму, показывающую смешанную фазу с несколькими пиками, соответствующими γ-моноклинной сере (дополнительный рисунок 8). Тем не менее, стоит отметить, что этот катод со смешанной фазой давал однократное плато заряда-разряда, аналогичное чистым γS-УНВ в карбонатном электролите, и стабильно работает в карбонатном электролите в течение почти 500 циклов (дополнительный рисунок 8c). Удельная емкость относительно ниже, возможно, из-за отсутствия чистой гамма-фазы, что приводит к более низкому использованию серы.Тем не менее, мы по-прежнему достигаем емкости 400  мА·ч/г в карбонатном электролите, несмотря на неактивированный углеродный субстрат, подтверждающий роль гамма-серы в наблюдаемом электрохимическом поведении.

Возможной причиной такого ошеломляющего эффекта кристаллической структуры серы может быть различие в фазовой плотности. Хотя в отчетах о плотности различных аллотропов серы есть расхождения, поскольку синтез метастабильного аллотропа нетривиален, Meyer et al. провел новаторскую работу по аллотропам серы в начале 1960-х годов.Он сообщил, что плотность γ-S выше, чем у его α-аналога (2,19 г·см -3 против 2,069 г·см -3 ) 28,29 . Близкая компактность внутри γ-моноклинной кристаллической структуры, возможно, обеспечивает большую стабильность и легкое литирование в гамма-моноклинную кристаллическую структуру в карбонатном электролите. Мы полагаем, что в эфирном электролите γ-сера переходит в более благоприятную фазу, что приводит к разряду с двумя плато. В настоящее время проводится исследование стабильности этой уникальной кристаллической структуры серы в различных электролитах.

Предоставление экспериментальных доказательств того, почему γ-моноклинная фаза изменяет механизм разряда, является нетривиальным и потребует будущих вычислительных исследований, мы провели посмертные исследования с использованием XRD и XPS, чтобы понять окислительно-восстановительные продукты после циклов заряда и разряда и предоставить доказательства того, что стабильная емкость действительно в значительной степени является результатом желаемых реакций серы с Li 2 S (а не каких-либо нежелательных реакций разложения). Это также особенно важно, поскольку в большинстве статей, в которых сообщается о профиле одиночного плато разряда в батареях Li-S, не приводятся характеристики реагентов и / или продуктов для более глубокого понимания механизма накопления заряда и оценки разложения электролита (если таковой имеется).Ниже мы обсуждаем как данные спектроскопии посмертного , так и данные микроскопии.

Посмертный анализ SEM и TEM

Чтобы понять химию и морфологию поверхности после циклирования, мы провели посмертную микроскопию циклированных клеток. Морфология поверхности γS-УНВ после 20 циклов заряда и разряда при 0,05 C показана на рис. 6а, б. По сравнению с исходными образцами заряженные и разряженные образцы по-прежнему сохраняют свою автономную архитектуру. Однако γ-сера, осажденная на поверхности, перераспределяется на поверхности, возможно, из-за объемного расширения-сжатия во время циклов разряд-заряд.Тем не менее, γ-сера все еще остается открытой и не ограниченной на поверхности УНВ.

Рис. 6: Посмертный анализ γS-CNF после СЭМ и ПЭМ после циклов заряда-разряда.

a SEM-изображения γS-CNF после 20 циклов разряда. b СЭМ-изображения γS-CNF после 20 циклов заряда. c ПЭМ-изображение после 1000 циклов. d HRTEM-изображение после цикла разряда.

На рис. 6c показано изображение ПЭМ, полученное после литирования полностью разряженного образца после 1000 циклов.Несмотря на обработку ультразвуком для подготовки образцов ПЭМ, частицы серы, по-видимому, хорошо прилипают к УНВ. Изображение ВРЭМ (рис. 6d), полученное из осажденных структур разряженных γS-УНВ, подтверждает образование Li 2 S, так как ширина полосы его решетки составила 3,30 Å, что соответствует (111) ориентации Li 2 S кубическая фаза.

Посмертный анализ XPS и XRD

На рис. 7 представлены посмертные данные XPS и XRD как после разрядки, так и после зарядки.В центре рисунка показан типичный профиль напряжения заряда-разряда, который мы получили для наших образцов, и конкретные точки, в которых были собраны данные спектроскопии после пятого разряда и после пятого цикла заряда при 0,05°C. образцы тщательно промывали растворителем EC:DEC и сушили в атмосфере аргона, а затем в динамическом вакууме в течение 48 часов. Затем образцы загружали в блок переноса XPS в перчаточном боксе и переносили в вакуумную камеру XPS, избегая любого контакта с окружающей атмосферой.

Рис. 7: Рентгенофазовый анализ и РФЭС посмертного анализа γ-S/CNF после циклов заряд-разряд.

a c Рентгенограмма a. исходные γS-CNF. b Разряженные γS-CNF, демонстрирующие превращение в Li 2 S. c Заряженная рентгенограмма, показывающая превращение в моноклинную циклогексациклодекасеру. d f Спектры S2p XPS высокого разрешения ( d ). Чистые γS-CNF. e Разряженные γS-УНВ с пиком Li 2 S. f Заряженные γS-УНВ, демонстрирующие присутствие пика серы. g f F1s-спектры высокого разрешения g разряженных γS-УНВ, f заряженных γS-УНВ.

Как обсуждалось ранее, в исходном образце с осажденными из паровой фазы γS-УНВ мы видим присутствие постороннего углерода C при 284,6  эВ от поверхности УНВ. Спектры S 2p показывают наличие дублетных пиков серы (S 2p 3/2 и S 2p 1/2 ), расположенных при 163,7 и 164,9  эВ с расстоянием между пиками 1.18 эВ. Кроме того, мы видим пик при более высокой энергии связи (168,94 эВ), связанный с образованием поверхностных оксидов (S–O) при высокотемпературном осаждении. Аналогичную связь можно увидеть в спектрах O1s, где пик при 531,86 эВ относится к поверхностным оксидам. После полного разряда спектры S 2p показывают появление нового сильного пика при более низкой энергии связи 161,8 эВ, связанной с отложением сульфида лития (Li 2 S). Интересно, что мы также отмечаем наличие нового пика на уровне 685.5   эВ, приписываемый LiF в спектрах F1s (дополнительный рисунок 9). Признаки видов LiF не были видны в посмертном рентгеновском спектре (будет обсуждаться ниже), что указывает на его чрезвычайно низкий вклад / аморфную природу. Кроме того, посмертные СЭМ- или ПЭМ-изображения заряженных и разряженных образцов, показанные выше, не продемонстрировали образования сферических агломератов на поверхности УНВ, часто связанных с образованием LiF, что также указывает на низкое отложение LiF, происходящее из разрозненных участков 41 .

Важно отметить, что карбонатный электролит должен быть стабильным и не разлагаться в диапазоне 0,8–4,2 В по сравнению с Li/Li + , а образование LiF может быть связано с разложением соли, а не органический электролит, так как в зацикленных спектрах C1s и O1s не видно органических веществ (дополнительный рисунок 10). Кроме того, при более низких скоростях сканирования не было зарегистрировано токового ответа, соответствующего возможному разложению соли (рис. 4b).

После полной зарядки спектры S 2p показывают уменьшенный пик Li 2 S при 161.8 эВ и дублетные пики серы доминируют в общем спектре, указывая на обратимое превращение Li 2 S обратно в серу в цикле заряда. Наличие некоторого количества Li 2 S даже после зарядки может быть связано с неполной конверсией из-за быстрой скорости зарядки. Спектры F1s (дополнительный рисунок 9b) по-прежнему демонстрируют присутствие пиков LiF и LiFxNy от разложения соли и видов соли при 685,5 и 688 эВ соответственно в заряженных образцах.

На рис. 7a–c показаны рентгенограммы исходных, разряженных и заряженных катодов γS-CNF.Дифрактограмма исходного катода, как обсуждалось ранее, показывает пики γ-S. Во время начального разряда мы наблюдаем плато при 2,0   В, и плато продолжает прогрессировать в сторону полного восстановления серы при 1,0   В со скоростью 0,05   C. После полного восстановления катодов дифрактограмма показывает наличие пиков Li 2 S (JCPDS 00-023-0369) при 2 θ  = 26,9, 31,2, 44,8 и 53,08, что соответствует отражениям (111), (200), (220) и (311) соответственно. Это подтверждает данные РФЭС и ПЭМ о том, что единственное плато, наблюдаемое в цикле разряда, связано с восстановлением γ-серы до сульфида лития (Li 2 S).Интересно, что после загрузки наблюдается совершенно другая рентгенограмма серы. О таком паттерне еще не сообщалось в литературе Li-S. Эти пики относятся к цикло-дека-цикло-гексасере, также принадлежащей к семейству моноклинной кристаллической структуры. Перекрывающихся гамма-моноклинных пиков серы не наблюдалось. Это исследование post mortem демонстрирует полное превращение γ-моноклинной серы в Li 2 S и обратно в новую моноклинную кристаллическую фазу серы. Это первое в истории исследование, в котором сообщается о стабильности таких кристаллических структур серы в батареях Li-S и их работе в карбонатных электролитах.Ранее сообщалось, что в батареях Li–S на основе эфира α-орторомбическая аллотропная сера (наиболее стабильная аллотропная сера при комнатной температуре) действительно превращается в β-моноклинную фазу, и эта фаза преобладает после первого цикла зарядки 39 . Используя эту аналогию, мы предполагаем, что моноклинная фаза термодинамически более стабильна в электролитной среде Li–S и поэтому сохраняется в нашей системе даже после цикла зарядки. Тем не менее, мы наблюдаем уникальную моноклинную фазу в этих заряженных образцах, которая отличается от β-моноклинной фазы, наблюдаемой в эфирном электролите, и это, возможно, играет роль в сохранении поведения единого плато в профилях заряда-разряда в течение более 4000 циклов. Необходимы дальнейшие исследования, в частности компьютерное моделирование и симуляции, чтобы понять происхождение этого явления.

18.10 Возникновение, получение и свойства серы – химия 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описать свойства, получение и применение серы

Сера существует в природе в виде элементарных отложений, а также в виде сульфидов железа, цинка, свинца и меди, а также сульфатов натрия, кальция, бария и магния.Сероводород часто является компонентом природного газа и встречается во многих вулканических газах, подобных газам, показанным на рис. 18.58. Сера входит в состав многих белков и необходима для жизни.

Фигура 18.58 Вулканические газы содержат сероводород. (кредит: Дэниел Джули/Wikimedia Commons)

Процесс Фраша, показанный на рис. 18.59, играет важную роль в добыче свободной серы из огромных подземных месторождений в Техасе и Луизиане. Перегретая вода (170 °C и давление 10 атм) подается по крайней из трех концентрических труб в подземное месторождение.Горячая вода плавит серу. Самая внутренняя труба направляет сжатый воздух в жидкую серу. Воздух заставляет жидкую серу, смешанную с воздухом, течь вверх через выпускную трубу. Перенос смеси в большие отстойники позволяет отделить твердую серу при охлаждении. Эта сера имеет чистоту от 99,5% до 99,9% и не требует очистки для большинства применений.

Фигура 18.59 Процесс Фраша используется для добычи серы из подземных месторождений.

Большие количества серы также поступают из сероводорода, извлеченного при очистке природного газа.

Сера существует в нескольких аллотропных формах. Стабильная форма при комнатной температуре содержит восьмичленные кольца, поэтому истинная формула S 8 . Однако химики обычно используют S для упрощения коэффициентов в химических уравнениях; мы будем следовать этой практике в этой книге.

Подобно кислороду, который также входит в группу 16, сера проявляет отчетливо неметаллические свойства. Он окисляет металлы, давая множество бинарных сульфидов, в которых сера проявляет отрицательную степень окисления (2-).Элементарная сера окисляет менее электроотрицательные неметаллы, а более электроотрицательные неметаллы, такие как кислород и галогены, окисляют ее. Другие сильные окислители также окисляют серу. Например, концентрированная азотная кислота окисляет серу до сульфат-иона с одновременным образованием оксида азота (IV):

S(т)+6HNO3(водн.)⟶2h4O+(водн.)+SO42−(водн.)+6NO2(г)S(т)+6HNO3(водн.)⟶2h4O+(водн.)+SO42−(водн.)+6NO2(г)

Химический состав серы со степенью окисления 2- аналогичен химическому составу кислорода.Однако, в отличие от кислорода, сера образует множество соединений, в которых она проявляет положительные степени окисления.

Сера и ее аллотропные формы

Эта тема знакомит учащихся с серой, включая ее аллотропные формы. В таблице Менделеева серу можно найти в группе 16. 0,17 % земной коры, которая состоит из серы. Это неметалл и может быть получен как побочный продукт после добычи природного газа.

Давайте узнаем больше о сере и ее аллотропных формах из этой статьи.

Свойства серы

Давайте рассмотрим важные физические и химические свойства соединения серы.

Физические свойства

  • Сера имеет желтый цвет.

  • Это соединение нерастворимо в воде. Но он хорошо растворяется в толуоле (который представляет собой метилбензол) и сероуглероде.

  • Это неметалл, поэтому он считается плохим проводником электричества и тепла.

  • В точке, где мы консолидируем пары серы, мы получаем мелкий порошок, образующий узор, напоминающий цветок. Это называется «Цветок серы».

Химические свойства

  • При определенных условиях большинство металлов и неметаллов реагируют с серой.

  • Сера горит в избытке воздуха ярко-голубым пламенем с образованием оксида серы (IV) и некоторого количества оксида серы (VI).

  • Это соединение реагирует с водородом при очень высоких температурах с образованием сероводорода.

  • Пары серы также реагируют с горячим коксом с образованием жидкого сероуглерода.

Аллотропные формы серы

Сера образует несколько аллотропов, но давайте подробно изучим два наиболее важных аллотропа серы.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Один представляет собой желтую ромбическую серу (α-сера), а другой – моноклинную (β-сера). Наиболее интересной особенностью является то, что термическая стабильность и аллотропы соединения серы взаимопревращаемы. Это означает ромбическую серу, при нагревании более 369К образуется моноклинная сера.Давайте обсудим эти оба аллотропа подробно.

Типы серы

  1. Ромбическая сера (α-сера)

Ромбическая сера определяется как кристаллическая по своей природе и имеет октаэдрическую форму. При нагревании валка раствора серы, присутствующей в CS 2 , мы получаем ромбическую серу. Он желтого цвета с удельным весом 2,06 и температурой плавления 385,8 К. Ромбические соединения серы не растворяются в воде, но растворяются в эфире, бензоле или спирте.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

  1. Моноклинная сера (β-сера)

Когда мы плавим ромбическую серу в чашке, мы получаем моноклинную серу после ее охлаждения. В этом конкретном процессе мы делаем два отверстия в корке и выливаем остальную жидкость. После этого процесса при удалении корки мы получаем бесцветные игольчатые кристаллы β-серы.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

  1. Коллоидная сера

Мы можем получить этот тип серы, пропуская сероводород через насыщенный и охлажденный раствор диоксида серы в воде.Другой метод может быть реализован путем включения в воду раствора спирта и серы.

Он также действует как растворитель сероуглерода.

Мы можем использовать это соединение в составе лекарств.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

  1. Серное молоко

Мы можем получить этот тип серы действием слабой соляной кислоты на сульфид аммония. В аналогичном процессе это серное молоко производится путем кипячения серы с гидроксидом кальция (который становится водным раствором).Мы можем профильтровать эту смесь и добавить слабую соляную кислоту, чтобы получить сернистое молоко.

Это соединение представлено как некристаллическое и имеет белый цвет.

Когда мы нагреваем это соединение, оно приобретает обычный желтый цвет серы, который мы можем использовать в составе лекарств.

Растворяется в сероуглероде.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Знаете ли вы, почему 369K называют переходной температурой?

369K известна как температура перехода, потому что обе аллотропные формы серы стабильны при этой температуре.Другими словами, мы можем заключить, что α-сера полностью стабильна при температуре ниже 369 К, а также становится β-серой выше этой конкретной температуры.

Ромбическая и моноклинная сера содержат молекулы S8. Альтернативная упаковка молекул S8 создает множественные кристаллические структуры.

Стабильная аллотропная форма серы

Сера в основном встречается в двух аллотропных формах: ромбической и моноклинной. Наиболее стабильным аллотропом серы является ромбический аллотроп (желтого цвета).

Когда этот стабильный аллотроп серы, ромбическая форма, нагревается до температуры выше 370 К, ромбическая форма изменяется на моноклинную.

Использование серы

Давайте рассмотрим важные области применения серы, перечисленные ниже:

  • Мы можем использовать соединения серы для развития определенных видов грибков на виноградных лозах.

  • Сера определяется как обычный компонент образования тетраоксосульфатной (VI) кислоты. Мы также можем сказать, что это существенное использование серы.

  • Серу можно использовать для получения гидротетраоксосульфата кальция (IV), Ca(HSO 3 ) 2 . Здесь это соединение также находит применение в качестве отбеливателя древесной массы в бумажной промышленности.

  • Сера является важным и распространенным ингредиентом при вулканизации каучука. Этот метод заключается в том, чтобы сделать резину твердой и жесткой путем связывания молекул каучука близко друг к другу.

  • Мы используем серу в производстве красителей.

  • Сера довольно часто используется при производстве соединений серы, например, CS 2 и монохлорида серы, сероуглерода, S 2 Cl 2 .

  • Находит широкое применение в мазях.

  • Сера также является важным компонентом сульфидов, таких как сульфид фосфора. Мы можем использовать это как часть изготовления пороха, спичек и петарды.

Аллотропы серы — wikidoc


Существует большое количество аллотропов серы .В этом отношении сера уступает только углероду. [1] Наиболее распространенной формой, встречающейся в природе, является желтая орторомбическая α-сера, которая содержит сморщенные кольца S
8 . [1] Студенты-химики, возможно, видели «пластичную серу». Это не аллотроп, а смесь, содержащая длинноцепочечную полимерную серу, две формы которой были идентифицированы как аллотропы. [1] В дополнение к этим существуют другие твердые формы, которые содержат кольца серы из 6, 7, 9-15, 18 и 20 атомов. [1] Также есть газы, S 2 , S 3 ; некоторые виды обнаружены только в паровой фазе, S 4 и S 5 и, возможно, пять или более форм высокого давления, две из которых являются металлическими. [2]

Диапазон молекулярных аллотропов, которыми обладает сера, может быть частично объяснен широким диапазоном длин связей (180-260 мкм) и углов между связями (90° — 120°), проявляемых связью SS и ее прочность (неограниченная одинарная связь SS имеет высокую энергию связи 265 кДжмоль -1 ). [1]

Ранние исследователи идентифицировали некоторые формы, которые позже оказались аллотропами, т.е. чистыми формами, в то время как другие оказались смесями. [2] Некоторые формы были названы в честь их внешнего вида, например. «перламутровая сера» или, альтернативно, названная в честь химика, который был выдающимся в их идентификации, например. «сера Мутмана I» или «сера Энгеля». [3] Обычно используемая система именования использует греческие суффиксы (α, β и т. д.), однако эта система предшествует открытию новых форм, которые были синтезированы, а не получены из элементарной серы. [3]

Список аллотропов и форм

Аллотропы выделены жирным шрифтом .

Формула Имена [3] Примечания
С 2 дисульфур Двухатомный газ с триплетным основным состоянием, такой как молекулярный кислород. [1]
С 3 трисера Трехатомный газ вишнево-красного цвета с изогнутой озоноподобной структурой. [1]
С 4 тетрасера ​​ Структура не определена, но расчеты показывают, что это цикло-S 4 [4]
цикло-S 5 циклопентасера ​​ Еще не выделен, обнаружен только в парах серы. [2]
цикло-S 6 циклогексасера, ρ-сера «ε-сера», сера «Энгельса», «сера Атона» Кольцо принимает форму стула в твердом теле. [1]
цикло-S 6 . цикло-S 10 аддукт Обычный смешанный кристалл с чередующимися слоями цикло-S 6 и цикло-S 10 . [2]
цикло-S 7 α-, β-, γ-, δ-циклогептасера ​​ Известны четыре формы, две (γ-, δ-) охарактеризованы. [2]
цикло-S 8 α-сера «ромбическая сера» «ромбическая сера», «цветы серы», «рулонная сера» «серное молоко», «сера Мутмана I» Желтое твердое тело, состоящее из S 8 складчатых колец.Термодинамически стабильная форма при обычных температурах. [1]
цикло-S 8 β-сера «моноклинная сера» «призматическая сера» «сера Мутмана II» Желтое твердое тело, состоящее из S 8 складчатых колец. Стабилен только при температуре выше 95°C, при комнатной температуре превращается в α-серу. [1]
цикло-S 8 γ-сера «перламутровая сера» «перламутровая сера» «сера Гернеза» или «сера Мутмана III». Светло-желтое твердое моноклинное кристаллическое вещество, состоящее из S 8 складчатых колец. [1] Встречается в природе как редкий минерал розикиит [2]
цикло-S n n = 9-15, 18, 20 Цикло-(нона; дека; ундека; додека; тридека; тетрадека; пентадека; октадека; эйкоза)сера Чистые формы всех аллотропов, цикло-S 9 имеет четыре формы, цикло-S 18 имеет две формы. [1] Обычно синтезируется, а не получается путем обработки другой формы элементарной серы. [1]
катена-S x волокнистая (ψ) сера Хорошо охарактеризован, содержит параллельные спиральные цепи серы и его трудно получить в чистом виде. [1]
катена-S x пластинчатая сера Плохо охарактеризован, содержит частично перекрещенные спиральные цепи. [2]
сера аморфная Закаленная расплавленная сера Пластичная сера сначала кристаллизуется в аморфную или стеклообразную серу.Состоит из смеси катена серы и циклосеры. [2]
сера нерастворимая Гашеная жидкая сера с растворимыми частицами, экстрагированная с помощью CS 2 . Иногда ее называют полимерной серой, μ-S или ω-S.
φ-сера Смесь аллотропной ψ-серы и циклоформ, в основном γ-цикло-S 8 [2]
ω-сера, нерастворимая сера Смесь цепочек с минимумом растворимых частиц. [2]
λ-сера Светло-желтая подвижная жидкость, образующаяся при первом плавлении β-серы при 119,6°C. Состоит из S 8 колец [5] .
мю-сера Вязкая жидкость темного цвета, образующаяся при нагревании π-серы, и твердое вещество при охлаждении. Содержит смесь полимерных цепей [5] .
π-сера Жидкость темного цвета, образующаяся при расплавлении λ-серы.Содержит смесь колец S n [5] .
Формы α-серы высокого давления С-II, С-III, С-IV, С-В и др. 4 фазы высокого давления (при температуре окружающей среды), в том числе две металлические, которые становятся сверхпроводящими при низкой температуре [6] [7] и некоторые дополнительные фазы, фотоиндуцированные ниже 20-30 ГПа..

Газообразные аллотропы

S

2 , сера

S 2 является преобладающим веществом в парах серы при температуре выше 720°C.при низком давлении (1 мм рт. ст.) при 530°C он содержит 99% паров. Это синглетный бирадикал, подобный дикислороду, с длиной связи SS 188,7 пм. Синий цвет горящей серы обусловлен излучением света молекулой S 2 , образующейся в пламени.

S

3 , трисера

S 3 содержится в парах серы, включая 10% паров при 440°C и 10 мм рт.ст. [1] Вишневого цвета, с изогнутой структурой, похожей на озон, O 3 . [1]

S

4 , тетрасера ​​

Это было обнаружено в паровой фазе, но не было полностью охарактеризовано. Были предложены различные формы (например, цепи, разветвленные цепи и кольца). Последнее мнение, основанное на теоретических расчетах [4] , состоит в том, что оно имеет кольцевую структуру.

Твердые аллотропы цикло-серы

цикло-S

5 , пентасера ​​

Это не было выделено, но было обнаружено в паровой фазе. [2]

S

6 , циклогексасера ​​

Впервые был получен М. Р. Энгелем в 1891 году путем взаимодействия концентрированной HCl с тиосульфатом, HS 2 O 3 . [1] Cyclo-S 6 имеет оранжево-красный цвет и образует ромбоэдрический кристалл. [1] Называется ρ-сера, ε-сера, сера Энгеля и сера Атона. [3] Другой метод получения включает взаимодействие полисульфана с монохлоридом серы: [1]

H 2 2 H 2 S 4 + S 2 + S 2 CL 2 → Cyclo-S 6 + 2HCL (разбавленный раствор в диэтиловом эфире)

кольцо серы в Cyclo-S 6 конформация «кресло», напоминающая форму кресла циклогексана. [1] Все атомы серы практически эквивалентны. [1]

цикло-S

6 .цикло-S 10 аддукт

Производится из раствора цикло-S 6 и цикло-S 10 в CS 2 . [2] Он имеет среднюю плотность между цикло-S 6 и цикло-S 10 . [2] Кристалл состоит из чередующихся слоев цикло-S 6 и цикло-S 10 . [2] Для всех элементов это может быть единственный аллотроп, который содержит молекулы разного размера. [2]

S

7 , циклогептасера ​​

Это ярко-желтое твердое вещество. [2] Известны четыре (α-, β-, γ-, δ-) формы циклогептасеры. [1] Были охарактеризованы две формы (γ-, δ-). [2] Кольцо цикло-S 7 имеет необычный диапазон длин связей от 199,3 до 218,1 мкм. [2] Считается наименее стабильным из всех аллотропов серы. [2]

Цикло-С

8
α-сера

α-сера — наиболее часто встречающаяся в природе форма. [1] В чистом виде он имеет зеленовато-желтый цвет (следы цикло-S 7 в имеющихся в продаже образцах делают его более желтым). [2] Практически нерастворим в воде и является хорошим электроизолятором с плохой теплопроводностью. [1] Хорошо растворяется в сероуглероде 35,5 г/100 г растворителя при 25°C. [1] Имеет ромбоэдрическую кристаллическую структуру. [1] Это преобладающая форма, встречающаяся в «серных цветах», «серных булочках» и «серном молоке». [2] Содержит гофрированные кольца S 8 , также называемые формой короны. [1] Все длины связей S-S равны 206 пм, а углы S-S-S равны 108° с двугранным углом 98°. [1] При 95,3°C α-сера превращается в β-серу. [1]

β-сера

Это желтое твердое вещество с моноклинной кристаллической формой, менее плотное, чем α-сера. [1] Как и α-форма, содержит гофрированные кольца S 8 и отличается от нее только способом упаковки колец в кристалле. [1] Необычно, потому что стабилен только при температуре выше 95,3°C, ниже этой температуры он превращается в α-серу. [1] Может быть получен путем кристаллизации при 100°C и быстрого охлаждения для замедления образования α-серы. [1] Он имеет температуру плавления, которая по-разному указывается как 119,6 ° C [5] и 119,8 ° C, но поскольку он разлагается на другие формы примерно при этой температуре, наблюдаемая температура плавления может отличаться от этой. CA. Точка плавления 119°C была названа «идеальной температурой плавления» и типичным более низким значением (114.5°), когда происходит разложение, «естественная температура плавления» [5] .

γ-сера

Эта форма была впервые получена Ф. В. Мутманном в 1890 году, иногда называемая «перламутровой серой» или «перламутровой серой» из-за ее внешнего вида. Она кристаллизуется в виде бледно-желтых моноклинных игл. [1] Он содержит сморщенные кольца S 8 , такие как α-сера и β-сера, и отличается от них только способом упаковки этих колец. [1] Это самая плотная форма из трех. [1] Может быть получен путем медленного охлаждения расплавленной серы, нагретой выше 150°C, или путем охлаждения растворов серы в сероуглероде, этиловом спирте или углеводородах. [1] Встречается в природе в виде минерала розикиита. [2]

цикло-S

n , (n=9-15, 18, 20)

Эти аллотропы были синтезированы различными методами, например, взаимодействием пентасульфида титаноцена и дихлорсульфана с подходящей длиной цепи серы, S n-5 Cl 2 : [1]

5 -C 5 -C 5 H 5 ) 2 TIS 5 + S N-5 + S N-5 CL 2 → Cyclo-S N

или альтернативно реагируя дихлорсульфане , S x Cl 2 и полисульфан, H 2 S y : [1]

S N-M CL 2 + H 2 + H 2 S M → Cyclo-S N

S 12 , S 18 и S 20 могут быть альтернативно подготовлены из S 8 . [5]
За исключением цикло-S 12 , кольца содержат длину связи S-S и угол связи S-S-S, которые отличаются друг от друга. [1]

Cyclo-S 12 является вторым наиболее стабильным циклоаллотропом после cyclo-S 8 . [1] Его структуру можно представить как наличие атомов серы в трех параллельных плоскостях: 3 вверху, 6 в середине и 3 внизу. [1]
Известны две формы (α-, β-) цикло-S 9 , одна из которых была охарактеризована. [2]
Известны две формы цикло-S 18 , в которых конформация кольца различна. Чтобы различать эти структуры, а не использовать обычные кристаллографические обозначения α-, β- и т. д., которые в других соединениях цикло-S n относятся к разным упаковкам по существу одного и того же конформера, эти два конформера были названы эндо- и экзо-. . [2]

Твердые аллотропы катена серы

Производство чистых форм катена-серы оказалось чрезвычайно сложным. К осложняющим факторам относятся чистота исходного материала и термическая предыстория образца.

ψ-сера

Эта форма, также называемая (по недоразумению) волокнистой серой или ω1-серой, [3] , хорошо охарактеризована. Он имеет плотность 2,01 г см -3 (α-сера 2,069 г см -3 ) и разлагается при температуре плавления около 104°C. Он состоит из параллельных спиральных цепей серы. [1] Эти цепи имеют правосторонние и левосторонние повороты и радиус 95 мкм. [1] Длина связи S-S составляет 206,6 мкм, валентный угол S-S-S составляет 106°, а двугранный угол составляет 85,3° (сопоставимые значения для α-серы составляют 203,7 мкм, 107,8° и 98,3°). [1]

пластинчатая сера

Он не был хорошо охарактеризован, но считается, что он состоит из перекрещивающихся спиралей. [2] Его также называют χ-серой или ω2-серой. [3]

Катена формы серы

Именование различных форм очень запутанно, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы определить, что описывается, поскольку одни и те же имена используются взаимозаменяемо. [3]

сера аморфная

Это продукт закалки расплавов серы при температуре выше 160°C (в этот момент свойства жидкого расплава изменяются непоправимо, например, сильно увеличивается вязкость [1] ). Его форма постепенно меняется от первоначальной пластичной формы до стекловидной формы, отсюда и другие ее названия — пластичная, стекловидная или стекловидная сера. [2] Его также называют χ-серой. [3] Содержит сложную смесь катена-серных форм, смешанных с циклоформами. [2]

сера нерастворимая

Получают путем промывания охлажденной жидкой серы CS 2 . [2] Иногда ее называют полимерной серой, μ-S или ω-S. [3]

φ-сера, волокнистая сера

Это смесь аллотропной ψ-формы и γ-циклоS 8 . [2]

ω-сера

Это коммерчески доступный продукт, приготовленный из аморфной серы, которая НЕ подвергалась вытяжке перед экстракцией растворимых форм с помощью CS 2 . [2] Иногда его называют «белой серой Даса» или суперсублимированной серой. [2] Представляет собой смесь ψ-серы и пластинчатой ​​серы. [2] Состав зависит от точного метода производства и истории образцов. [2] Одной из хорошо известных коммерческих форм является «Crystex». [2] ω-сера используется при вулканизации каучука. [2]

λ-сера

Это название дано расплавленной сере сразу после плавления, при охлаждении при этом получается преимущественно β-сера. [2]

мю-сера

Это название применяется к твердой нерастворимой сере и расплаву перед закалкой. [2]

π-сера

Жидкость темного цвета, образующаяся, когда λ-сера остается расплавленной. Содержит смесь колец S n [5] .

С

Этот термин применяется к бирадикальным катена-цепочкам в расплавах серы или цепочкам в твердом теле. [1]

Формы высокого давления

Фазовая диаграмма P-T серы является сложной.Некоторые исследователи использовали лазерное освещение образцов и обнаружили, что, возможно, 3 формы могут быть фотоиндуцированы ниже 20-30 ГПа. [2] В исследовании высокого давления при температуре окружающей среды были охарактеризованы четыре формы, обозначенные как S-II, S-III, S-IV, S-V (α-сера представляет собой S-I) [6] . S-II и S-III являются полимерными формами, S-IV и S-V являются металлическими и являются сверхпроводниками ниже 10 K и 17 K соответственно [7] .

Ссылки

  1. 1,00 1.01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1.18 1. 19 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.28 1.29 1,30 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45 1.46 Шаблон: Гринвуд и Эрншоу
  2. 2.00 2.01 2.01 2.02 2.03 2.04 2.04 2.05 2.06 2.06 2.07 2.08 2,09 2,10 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 2,21 2,22 2,23 2,24 2. 25 2.26 2.27 2.27 2.28 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 2.33 2.34 2.35 2.36 2.37 Элементарная сера и соединения, богатые серой I (Темы современной химии) Под ред. R Steudel (2004), Springer, ISBN 3540401911
  3. 3.0 3.0 3.2 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.6 3.7 3.7 3,8 3.8 Грунтовка на серу для планетарного геолога , Eilene Theilig, НАСА Подрядчик [1]
  4. 4.0 4.1 Структура и спектры тетрасеры S 4 – исследование ab initio MO Ming Wah Wong, Ralf Steudel Chemical Physics Letters 379, 1-2, (2003), 162-169, doi 10.1016/j.cplett.2003.08.026
  5. 5. 0 5.1 5.2 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.6 5.6 9001 Inorganic Chemistry , Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman Elsevier 2001 ISBN 0123526515
  6. 6.0 6.1 Кристаллическая структура сверхпроводящих фаз S и Se Дегтярева О., Грегорянц Э., Сомаязулу М., Хо-Кван Мао, Хемли Р. Дж., Phys. Ред. Б 71, 214104 (2005 г.)
  7. 7.0 7.1 Сверхпроводимость в халькогенах до мультимегабарных давлений Грегорянц Э., Стружкин В., Хемли Р. Дж., Еремец М. И., Мао Хо-Кванг; Тимофеев Ю.А. Physical Review B, 65, 6, (2002), doi:10.1103/PhysRevB.65.064504

Шаблон:WS

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.