关于硫介绍

[拼音]：liu

[外文]：sulfur

一种化学元素，化学符号 S，原子序数16，原子量32.066，属周期系ⅥA族。俗称硫黄。

在史前时期，硫就为人们知晓和使用，是古代炼丹家常用的元素之一。公元 2世纪初中国魏伯阳所著的《周易参同契》里很生动地描写了硫容易与汞化合的特性。18世纪法国化学家A.-L.拉瓦锡确定了硫的不可分割性，认为它是一种化学元素。硫的拉丁文名称sulfur传说来自印度的梵文sulvere，含义是鲜黄色。中文名称硫由公元前6世纪所用名称“石流黄”演变而来。

硫在地壳中的含量为0.048％。单质硫主要存在于火山附近。最重要的硫化物矿是黄铁矿（FeS2，见彩图），其次是黄铜矿(CuFeS2)、方铅矿(PbS)和闪锌矿(ZnS)。硫酸盐矿以石膏(CaSO4·2H2O)和芒硝(Na2SO4·10H2O)为最丰富。有机硫化合物除了存在于煤和石油等沉积物中外，还广泛地存在于生物体的蛋白质、氨基酸中。

硫为黄色晶状固体（见彩图）；熔点112.8℃(Sα)和119℃(Sβ)，沸点444.674℃，密度2.07克／厘米3(20℃)(Sα)和1.96克／厘米3(Sβ)。由于固体硫存在着分子内异构（由硫原子的键合所形成的不同分子）和分子间异构(由晶体中分子的不同排布形成)，固体硫具有多种晶型，有文献记载的多达30余种，其中八元环硫(S8)、 六元环硫(S6)、 七元环硫(S7)、十元环硫(S10)、十二元环硫(S12)和多聚链状硫(Sx)等均已为实验所确证。最重要的硫的变体是正交硫(Sα)和单斜硫(Sβ)，其转变点是95.5℃：

正交硫是室温下唯一稳定的硫的存在形式，所有其他形式的硫在放置时都转变成正交硫。正交硫和单斜硫的分子式均为S8。正交硫的结构为八角冠状皱环，S—S的键长为 2.037埃，键角为 107°48′，两个面之间的夹角为99°16′（图1）。

单斜硫的结构在不久前才被确认，除了存在紊乱的位置外，它类似于正交硫。

硫在熔化时环状分子破裂并发生聚合作用，形成很长的硫链，温度高于190℃时，长链分子又断裂成短链分子。温度升高到444.674℃时，硫开始沸腾，蒸气中 S8、S6、S4、S2等不同分子处于平衡状态。在正常沸点下，硫蒸气大部分是S8，750℃时大部分是S2，2000℃以上，硫分子大部分分解为硫原子。把熔化的硫迅速冷却（如倒在冷水中）可以得到d性硫，它由硫原子的长而折皱的链组成。放置时d性硫会逐渐转变成晶状硫。

硫的电子构型为 (Ne)3s23p4，硫容易得到或与其他元素共用两个电子，形成氧化态为 －2、+6、+4、+2、+1的化合物。－2价的硫具有较强的还原性;硫的最高氧化态为+6，其化学键表现出共价特性，+6价硫只有氧化性；+4价的硫既有氧化性，也有还原性。硫是一个很活泼的元素，在适宜的条件下能与除惰性气体、碘、分子氮以外的元素直接反应。

（1） 弗拉施法，用过热水蒸气加热含硫的矿石，使硫熔化，再利用热空气（20～25大气压）将液态硫压到地表（图2）。

硫的纯度可达99.5％。

（2）改良的克劳斯法，将硫化氢催化氧化也是制备单质硫的重要途径：

原料来源于天然气和各种工业气体中所含的硫化氢；催化剂是多孔的氧化铝、三氧化二铁或活性炭。随着天然气和石油生产的发展，由硫化氢生产单质硫的方法将更为突出。1967年世界硫产量的三分之一来源于硫化氢。

（3）以冶炼硫化物矿时所产生的二氧化硫为原料，也可制得单质硫：

SO2+2H2S─→3S+2H2O

SO2+C─→S+CO2

将粗硫蒸馏，可以得到更纯净的硫，硫蒸气冷却后形成细微结晶的粉状硫，叫做硫华。

世界上每年消耗大量的硫，其中一部分用于制造硫酸，另一部分用于橡胶制品、纸张、火柴、焰火、硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物等的生产，还有一部分硫用于农业（消灭害虫）和漂染、医药工业。

参考书目

1. M.Schmidt and W.Siebert，Comprehensive Inorga-nic Chemistry，Vol.2，Pergamon， Oxford，1973.

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