硫：历史，性质，结构，获得，用途 - 化学 - 2025

所述硫是一种非金属元素引线，在氧气下，该组的周期表的硫属元素的。它特别位于第3组的周期3，并用化学符号S表示。在其自然同位素中，³² S是最丰富的（约占所有硫原子的94％）。

它是地球上最丰富的元素之一，约占其总质量的3％。换句话说，如果地球上所有的硫都被吸收了，那么就可以建造两个黄色的卫星。将会有三颗卫星，而不是一颗。它可以采用各种氧化态（+ 2，-2，+ 4和+6），因此它的盐种类繁多，丰富了地壳和岩心。

硫晶体。资料来源：

硫是黄色，难闻的气味和地狱的代名词。其难闻的气味的主要原因是其衍生的化合物。特别是苏打水和有机物。在其余的矿物中，其矿物为固体，颜色包括黄色，灰色，黑色和白色（以及其他）。

它是最多代表大量同素异形体的元素之一。可以发现它是小的，离散的S ₂或S ₃分子。作为环或周期，斜方硫和单斜硫S ₈是最稳定和丰富的；并作为螺旋链。

它不仅以矿物质的形式存在于地壳中，而且还存在于人体的生物基质中。例如，它在氨基酸胱氨酸，半胱氨酸和蛋氨酸，铁蛋白，角蛋白和某些维生素中。它也存在于大蒜，葡萄柚，洋葱，白菜，西兰花和花椰菜中。

从化学上讲，它是一种软元素，在没有氧气的情况下，它会形成亚硫酸盐和硫酸盐。它燃烧时发出带蓝色的火焰，并可能以无定形或结晶固体形式出现。

尽管对于合成高腐蚀性物质硫酸具有至关重要的作用，并且具有难闻的气味，但实际上它是一种良性元素。只要能避免起火，硫就可以在任何地方储存，而无需采取重大预防措施。

硫的历史

在圣经里

硫是人类历史上最古老的元素之一。如此之多，以至于它的发现是不确定的，而且尚不清楚哪个古老的文明首次使用它（比基督早4000年）。在圣经的几页中，可以发现他伴随着地狱之火和地狱。

据信，来自地狱的硫磺气味与火山爆发有关。它的第一个发现者肯定一定遇到过这种元素的矿山，例如火山附近的尘土或黄色晶体。

古代

这种淡黄色固体很快显示出显着的治疗效果。例如，埃及人用硫磺治疗眼睑发炎。它还缓解了sc疮和痤疮，今天在硫磺皂和其他皮肤病学项目中可以看到这种应用。

罗马人在他们的仪式中使用了这种元素，作为熏蒸剂和漂白剂。当燃烧时，它会释放出SO ₂，这种气体会淹没整个房间，并与湿气混合并提供能够杀死昆虫的抗菌环境。

罗马人像希腊人一样，发现了硫的高度可燃性，这就是为什么硫成为火的代名词。蓝色火焰的颜色一定照亮了罗马马戏团。据信，希腊人就利用这一元素制造了燃烧武器。

中国人则了解到，通过将硫与硝石（KNO ₃）和煤混合，他们创造了一种具有历史意义的黑色粉末，并在当时的各国引起了对该矿物的巨大需求和兴趣。

现代

似乎火药还不足以令人垂涎，硫酸及其工业应用很快就出现了。并用硫酸棒测定一个国家的财富或繁荣程度，并与其消耗该化合物的水平有关。

直到1789年，才华横溢的化学家Antoine Lavoisier才能够识别硫并将其分类为元素。然后在1823年，德国化学家Eilhard Mitscherlich发现硫主要以两种方式结晶：菱形和单斜晶。

硫的历史遵循其化合物和应用的相同过程。硫酸具有巨大的工业重要性，它伴随着橡胶的硫化，青霉素的合成，矿山的开采，富含硫的原油的精炼，土壤的营养等。

物产

外观

呈粉末或晶体形式的脆性固体。颜色为淡柠檬黄色，无味，无异味。

液体外观

液态硫的独特之处在于，如果经受高温，其最初的黄色会变成红色，并变强和变暗。燃烧时会发出明亮的蓝色火焰。

摩尔质量

32克/摩尔

熔点

115.21°C

沸点

445℃。

燃点

160°C

自燃温度

232℃。

密度

2.1克/毫升 但是，其他同素异形体的密度可能较小。

摩尔热容

22.75 J /摩尔K

共价半径

105±3下午

电负性

鲍林标度为2.58。

极性

SS键是非极性的，因为两个硫原子具有相同的电负性。这使其所有同素异形体呈环状或链状呈非极性。因此，它与水的相互作用效率低下，无法溶解在水中。

但是，硫可以溶解在非极性溶剂中，例如二硫化碳，CS ₂和芳族化合物（苯，甲苯，二甲苯等）。

离子

硫会形成各种离子，通常是阴离子。最著名的是硫S ^2-。S ^2-的特征在于体积大并且具有柔软的路易斯碱。

由于它是一种软碱，因此该理论指出它将趋于与软酸形成化合物。例如过渡金属阳离子，包括Fe 2 ⁺，Pb ²⁺和Cu ²⁺。

结构和电子配置

硫冠

S8分子，最稳定，含量最高的硫同素异形体。资料来源：Benjah-bmm27。

硫可存在于多种同素异形体中。并且这些晶体又具有在不同压力和/或温度下被修饰的晶体结构。因此，硫是一种富含同素异形体和多晶型物的元素，对其固体结构的研究代表了无数理论研究工作的源泉。

为什么会有如此复杂的结构？首先，硫（SS）中的共价键非常牢固，仅碳，CC和氢HH可以超过。

硫与碳不同，不易形成四面体，而是回旋镖。它们的角度折叠并成环以稳定硫链。所有最著名的环，也代表最稳定的硫同素异形体，是S ₈，即“硫冠”（上图）。

请注意，S ₈中的所有SS链环看起来像是单个回旋镖，从而形成带有褶皱的环，并且根本不平坦。这些S ₈冠冕通过伦敦势力相互作用，使其定向，以使其形成定义正交晶体的结构图案。称为S ₈ α（S-α，或简单地斜方晶硫）。

多态

硫冠是该元素的许多同素异形体之一。小号₈ α是该胎冠的多晶型。有两个人（其中最重要的）称为S ₈ β和S ₈ γ（S-β和S-γ，分别）。两个多晶型物结晶成单斜晶系结构，其中S ₈ γ是更致密的（γ-硫）。

这三种都是黄色固体。但是，如何分别获得每个多态呢？

小号₈ β由S加热制备₈ α至93℃，然后允许其缓慢冷却至减缓其转换回正交相（α）。和S ₈ γ，在另一方面中，当S取得_8个 α 熔体在150℃下，再使其缓慢冷却; 它是最稠密的硫冠多晶型物。

其他环状同素异形体

冠部S ₈不是唯一的环状同素异形体。还有其他的，例如S ₄，S ₅（类似于环戊烷），S ₆（由六边形如环己烷表示），S ₇，S ₉和S _10-20；等等。后者表示可能存在含有10至20个硫原子的环或环。

它们各自代表硫的不同环状同素异形体。并且要强调一点，它们具有取决于压力和温度的多种多晶型物或多晶型结构。

例如，S ₇具有多达四个已知的多晶型物：α，β，γ和δ。较高分子量的成员或冠是有机合成的产物，在自然界中并不占主导地位。

硫链

硫链。来源：OpenStax

随着越来越多的硫原子结合到结构中，它们的成环趋势降低，并且硫链保持开放并采用螺旋构象（好像它们是螺旋形或螺旋形）。

因此，出现了另一类大量的硫同素异形体，它不由环或环组成，而是由链组成（如上图所示）。

当这些SS链在晶体中平行排列时，它们会捕获杂质并最终形成纤维状固体，称为纤维状硫或S-ψ。如果在这些平行链之间存在使它们相互连接的共价键（就像橡胶的硫化一样），那么我们就有层状硫。

当硫S ₈熔化时，会得到淡黄色的液相，如果温度升高，该相可能会变黑。这是因为SS键断裂，因此发生热解聚过程。

冷却后的液体先呈塑料，然后呈玻璃状。即，得到玻璃态和非晶态硫（S-χ）。它的组成由环和硫链组成。

并且当从无定形硫获得纤维和层状同素异形体的混合物时，产生了Crystex，Crystex是用于橡胶硫化的商业产品。

小同素异形体

尽管它们留在最后，但它们与更高分子量的同素异形体一样重要（或有趣）。S ₂和S ₃分子是O ₂和O ₃的硫化形式。在第一个中，两个硫原子通过双键连接，S = S，第二个中，三个具有共振结构的原子，S = SS。

S ₂和S ₃均为气态。S ₃显示为樱桃红色。两者都有足够的书目材料来覆盖每篇文章。

电子配置

硫原子的电子构型为：

3s ² 3p ⁴

它可以获取两个电子以完成其价八位位组，因此氧化态为-2。同样，它可以失去电子，从其3p轨道中的两个开始，其氧化态为+2；如果您再失去两个电子，且3p轨道为空，则您的氧化态将为+4；如果失去所有电子，它将为+6。

取得

矿物学

硫是许多矿物质的一部分。其中包括黄铁矿（FeS ₂），方铅矿（PbS），方铅矿（CuS）以及其他硫酸盐和硫化物矿物。通过加工它们，不仅可以提取金属，而且还可以在一系列还原反应后提取硫。

也可以在火山喷口中以纯净的方式获得，随着温度的升高，它会融化并溢出到下坡。如果着火了，晚上看起来就像是蓝色熔岩。通过艰苦的劳动和艰苦的体力劳动，可以像在西西里岛一样经常收获硫磺。

在地下矿井中也可以找到硫，这些矿井是用来抽过热水使其熔化并将其移动到地面的。该获得过程称为Frasch过程，目前很少使用。

油

今天，大多数硫来自石油工业，因为其有机化合物是原油及其精制衍生物组成的一部分。

如果粗制或精制产品富含硫并进行加氢脱硫，它将释放出大量的H ₂ S（臭气，闻起来像臭鸡蛋）：

RSR + 2 H ₂ →2 RH + H ₂ S

然后在克劳斯工艺中对H ₂ S进行化学处理，总结出以下化学方程式：

3 O ₂ + 2 H ₂ S→2 SO ₂ + 2 H ₂ O

SO ₂ + 2 H ₂ S→3 S + 2 H ₂ O

应用领域

下面概述了硫的一些用途：

-它对动植物都是必不可少的元素。它甚至以两种氨基酸存在：半胱氨酸和蛋氨酸。

-它是硫酸的原料，硫酸是一种用于制备无数商品的化合物。

-在制药工业中，它被用于合成硫衍生物，青霉素是实例中最著名的。

-通过将聚合物链与SS键相互连接而使橡胶硫化。

-它的黄色及其与其他金属的混合物使其在颜料工业中很受欢迎。

-准备与无机基质（如沙子和岩石）混合，用混凝土和硫磺沥青代替沥青。

风险与预防措施

硫本身是一种无害，无毒的物质，并且除非构成其他化合物的反应，否则也不会构成潜在的风险。它的硫酸盐没有危险，可以在没有重大预防措施的情况下进行处理。但是，气态衍生物SO ₂和H ₂ S均具有剧毒，但事实并非如此。

如果处于液相状态，可能会导致严重灼伤。如果大量吞咽，可能会触发肠道中H ₂ S的产生。否则，对于咀嚼它的人来说并不构成任何风险。

一般而言，硫是安全的元素，不需要太多的预防措施，只是要使其远离火源和强氧化剂。

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