Для чего нужно полезное ископаемое сера
Сера — минерал из класса самородных элементов. Сера представляет собой пример хорошо выраженного энантиоморфного полиморфизма. В природе образует 2 полиморфные модификации: a-сера ромбическая и b-сера моноклинная. При атмосферном давлении и температуре 95,6°С a-сера переходит в b-серу. Сера жизненно необходима для роста растений и животных, она входит в состав живых организмов и продуктов их разложения, ее много, например, в яйцах, капусте, хрене, чесноке, горчице, луке, волосах, шерсти и т.д. Она присутствует также в углях и нефти.
СТРУКТУРА
Самородная сера обычно представлена a-серой, которая кристаллизуется в ромбической сингонии, ромбо-дипирамидальный вид симметрии. Кристаллическая сера имеет две модификации; одну из них, ромбическую, получают из раствора серы в сероуглероде (CS2) испарением растворителя при комнатной температуре. При этом образуются ромбовидные просвечивающие кристаллы светложелтого цвета, легко растворимые в CS2. Эта модификация устойчива до 96° С, при более высокой температуре стабильна моноклинная форма. При естественном охлаждении расплавленной серы в цилиндрических тиглях вырастают крупные кристаллы ромбической модификации с искаженной формой (октаэдры, у которых частично «срезаны» углы или грани). Такой материал в промышленности называется комовая сера. Моноклинная модификация серы представляет собой длинные прозрачные темножелтые игольчатые кристаллы, также растворимые в CS2. При охлаждении моноклинной серы ниже 96° С образуется более стабильная желтая ромбическая сера.
СВОЙСТВА
Самородная сера жёлтого цвета, при наличии примесей — жёлто-коричневая, оранжевая, бурая до чёрной; содержит включения битумов, карбонатов, сульфатов, глины. Кристаллы чистой серы прозрачны или полупрозрачны, сплошные массы просвечивают в краях. Блеск смолистый до жирного. Твердость 1-2, спайности нет, излом раковистый. Плотность 2,05 -2,08 г/см3, хрупкая. Легко растворима в канадском бальзаме, в скипидаре и керосине. В HCl и H2SO4 нерастворима. HNO3 и царская водка окисляют серу, превращая её в H2SO4. Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов.
Наиболее стабильны циклические молекулы S8, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S4, S6) цепями и открытыми цепями. Такой состав 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). Формулу серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами.
Плавление серы сопровождается заметным увеличением объёма (примерно 15 %). Расплавленная сера представляет собой жёлтую легкоподвижную жидкость, которая выше 160 °C превращается в очень вязкую тёмно-коричневую массу. Наибольшую вязкость расплав серы приобретает при температуре 190 °C; дальнейшее повышение температуры сопровождается уменьшением вязкости и выше 300 °C расплавленная сера снова становится подвижной. Это связано с тем, что при нагревании серы она постепенно полимеризуется, увеличивая длину цепочки с повышением температуры. При нагревании серы свыше 190 °C полимерные звенья начинают рушиться.
Сера может служить простейшим примером электрета. При трении сера приобретает сильный отрицательный заряд.
МОРФОЛОГИЯ
Образует усечённо-дипирамидальные, реже дипирамидальные, пинакоидальные или толстопризматические кристаллы, а также плотные скрытокристаллические, сливные, зернистые, реже тонковолокнистые агрегаты. Главные формы на кристаллах: дипирамиды (111) и (113), призмы (011) и (101), пинакоид (001). Также сростки и друзы кристаллов, скелетные кристаллы, псевдосталактиты, порошковатые и землистые массы, налёты и примазки. Для кристаллов характерны множественные параллельные срастания.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Сера образуется при вулканических извержениях, при выветривании сульфидов, при разложении гипсоносных осадочных толщ, а также в связи с деятельностью бактерий. Главные типы месторождений самородной серы — вулканогенные и экзогенные (хемогенно-осадочные). Экзогенные месторождения преобладают; они связаны с гипсо-ангидритами, которые под воздействием выделений углеводородов и сероводорода восстанавливаются и замещаются серно-кальцитовыми рудами. Такой инфильтрационно-метасоматический генезис имеют все крупнейшие месторождения. Самородная сера часто образуется (кроме крупных cкоплений) в результате окисления H2S. Геохимические процессы её образования существенно активизируются микроорганизмами (сульфатредуцирующими и тионовыми бактериями). Сопутствующие минералы — кальцит, арагонит, гипс, ангидрит, целестин, иногда битумы. Среди вулканогенных месторождений самородной серы главное значение имеют гидротермально-метасоматические (например, в Японии), образованные сероносными кварцитами и опалитами, и вулканогенно-осадочные сероносные илы кратерных озёр. Образуется также при фумарольной деятельности. Образуясь в условиях земной поверхности, самородная сера является всё же не очень устойчивой и, постепенно окисляясь, даёт начало сульфатам, гл. образом гипсу.
Используется в производстве серной кислоты (около 50% добываемого количества). В 1890 г. Герман Фраш предложил плавить серу под землёй и извлекать на поверхность через скважины, и в настоящее время месторождения серы разрабатывают главным образом путём выплавки самородной серы из пластов под землёй непосредственно в местах её залегания. Сера также в больших количествах содержится в природном газе (в виде сероводорода и сернистого ангидрида), при добыче газа она откладывается на стенках труб, выводя их из строя, поэтому её улавливают из газа как можно быстрее после добычи.
ПРИМЕНЕНИЕ
Примерно половина производимой серы используется в производстве серной кислоты. Серу применяют для вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная — лекарственный препарат. Также сера в составе серобитумных композиций применяется для получения сероасфальта, а в качестве заместителя портландцемента — для получения серобетона. Сера находит применение для производства пиротехнических составов, ранее использовалась в производстве пороха, применяется для производства спичек.
Сера (англ. Sulphur) — S
Молекулярный вес | 32.06 г/моль |
Происхождение названия | Латинское sulfur (происходящее из эллинизированного написания этимологического sulpur), предположительно, восходит к индоевропейскому корню *swelp — «гореть» |
IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
КЛАССИФИКАЦИЯ
Strunz (8-ое издание) | 1/B.03-10 |
Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.CC.05 |
Dana (7-ое издание) | 1.3.4.1 |
Dana (8-ое издание) | 1.3.5.1 |
Hey’s CIM Ref. | 1.51 |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Цвет минерала | жёлтый, серно-жёлтый, коричневато- или зеленовато-жёлтый, оранжевый, белый |
Цвет черты | бесцветный |
Прозрачность | прозрачный, полупрозрачный |
Блеск | смоляной, жирный |
Спайность | несовершенная по {001}, {110} и {111} |
Твердость (шкала Мооса) | 1.5 — 2.5 |
Излом | неровный, раковистый |
Прочность | очень хрупкая |
Отдельность | отдельность по {111} |
Плотность (измеренная) | 2.07 г/см3 |
Радиоактивность (GRapi) |
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Тип | двухосный (+) |
Показатели преломления | nα = 1.958 nβ = 2.038 nγ = 2.245 |
Максимальное двулучепреломление | δ = 0.287 |
Оптический рельеф | очень высокий |
Плеохроизм | видимый |
Рассеивание | относительно слабое r<v |
Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | не флюоресцентный |
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Точечная группа | mmm (2/m 2/m 2/m) — ромбо-дипирамидальный |
Пространственная группа | Fddd |
Сингония | Ромбическая (орторомбическая) |
Параметры ячейки | a = 10.468Å, b = 12.870Å, c = 24.49Å |
Двойникование | Двойники по {101}, {011}, {110} довольно редки |
mineralpro.ru
28.07.2016
Источник
С незапамятных времен сера привлекала внимание людей. Ее едкого запаха боялись, но при этом широко применяли во врачевании, для магических и алхимических опытов, в военном деле. В современной промышленности минерал используется в самых разных областях.
Описание и внешние признаки минерала
Сера — минерал, относящийся к элементам самородного класса. Для кристалла присущ неметаллический алмазный блеск. Он легко возгорается, пламя окрашено в голубой цвет. При этом выделяется сернистый газ, появляется специфический запах.
Среди оттенков самородной серы наиболее распространены желтые. Из-за примесей встречаются серые, красноватые, зеленоватые кристаллы. Битумы придают коричневатый, почти черный цвет.
В классификацию минерала включают его аллотропные типы:
- Кристаллическая сера — ромбическая самородная (α-S) светло-желтого цвета и призматическая (β-S) прозрачная темно-желтого оттенка с кристаллами в виде игл.
- Аморфная — пластическая каучукоподобная бурого или темно-красного цвета и коллоидная (серное молоко) — белый тонкодисперсный осадок.
- Аморфно-кристаллическая — серный цвет, сублимированная, мелкозернистая.
- Вулканит (селеносера) — красно-бурые, оранжево-красные оттенки ей придают примеси селена.
История и месторождения минерала
Минерал был знаком людям еще до нашей эры. В Древнем Египте применяли серную мазь, в Греции вещество использовали для обеззараживания, отбеливания тканей, в качестве составляющей греческого огня. Как пиротехническое средство серу использовали с VIII века в Китае, а в XII веке обжигание сульфидной медной руды описал Пресвитер Теофил.
В русском государстве в XV веке слово «сера» уже употреблялось, был распространен способ получения вещества из пиритов.
Арабские алхимики кристалл по ртутно-серной теории почитали отцом всех металлов. Позднее минерал, как принцип горючести, стал базой для теории флогистона. В XVIII веке А. Лавуазье классифицировал серу в качестве элемента. Промышленная добыча началась с распространением в Европе пороха.
Образование серы происходит благодаря разным процессам, но месторождения встречаются только в верхнем слое земной коры.
- Образованные в результате деятельности вулканов небольшие скопления минерала встречаются на Камчатке, в Армении, Италии, Исландии, США, Японии, Мексике, на острове Ява.
- В горячих источниках — на Кавказе, Курилах, в Йеллоустонском парке (США), Испании.
- Из-за разложения сульфидов формируются крупные скопления залежей самородной серы, например, на Урале.
- Промышленная добыча минерала ведется в месторождениях осадочных пород в России, Средней Азии, США, Италии, Испании.
Интересные статистические факты подтверждают широкое распространение серы. Элемент занимает по распространенности среди веществ:
- 6 место — в природной воде;
- 9 место —на планете Земля;
- 10 место — в солнечной системе;
- 11 место —в организме человека;
- 14 место — в земной коре.
Смотрите видео с описанием минерала:
Свойства и применение серы
Часто сера встречается в чистом виде. Однако находят образцы с примесями селена, теллура, титана, мышьяка в химическом составе. Является составной частью многих важнейших минералов, таких как сфалерит, галерит, пирит, киноварь.
Кристаллическая структура α-S моноклинная или ромбическая. Самородная сера отличается хрупкостью (по шкале Мооса твердость 1–2), низкой электропроводностью. При трении минерал приобретает отрицательный заряд, хорошо растворяется в керосине, скипидаре, сероуглероде, плавится при температуре 112 °С, загорается — при 248 °С.
Древние лекари применяли серу для дезинсекции, делали мази для лечения кожных заболеваний, окуривали больных.
Показанием к использованию лекарственных препаратов на основе минерала являются болезни органов, в которых вещество присутствует:
- кожные высыпания, вызванные аллергическими и нервными расстройствами, паразитами;
- воспаление, отложение солей в суставах;
- туберкулез;
- судороги и мышечные зажимы;
- сахарный диабет.
За счет сернистого газа, выделяемого при горении минерала, отпугивают темные силы. Кристаллы нейтрализуют любой негатив, поглощают отрицательную энергию. Оберег из самородной серы дома или в офисе избавляет от конфликтов. Талисман снимает раздражение, способствует принятию компромиссного решения при застарелых спорах.
В астрологии сера олицетворяет дух жизни, который благоприятен для всех знаков зодиака.
Минерал кристаллического типа в промышленности называют комовая сера. У нее самое широкое применение:
- получение серной кислоты;
- каучуковая вулканизация;
- изготовление красящих веществ;
- целлюлозно-бумажная промышленность;
- в качестве инсектофунгицида в сельском хозяйстве;
- пиротехническое производство;
- добавление в строительные материалы.
Коллоидная сера нашла применение в лекарственных препаратах.
Дополнительно смотрите про применение минерала в садово-огородных работах:
Кристаллы самородной серы обладают привлекательным видом. Издавна людьми оценены уникальные лечебные свойства и магия горючего вещества. Высоко значение его промышленного применения.
А вам что известно о сере? Поделитесь в комментариях опытом использования серных продуктов. Расскажите об уникальном минерале друзьям в соцсетях.
Источник
Сера является распространенном самородном минералом, который еще в древние времена использовался в медицинских и производственных целях.
Описание и внешние признаки
Она образовывается в соляных шахтах, в качестве отложений вокруг вулканов и внутри осадочных слоев. Серная кислота, основное производное серы, — это наиболее важное неорганичное химическое вещество, которое используется в торговле, химии и производстве удобрений. Раньше считалось, что потребление кислоты является одним из лучших показателей промышленного развития страны.
Цвет минерала схож с цветом поверхности спутника Юпитера Ио, что объясняется вулканическими процессами, в следствии которых образовывается сера.
Английское название сульфур (sulfur) происходит от латинского слова, которое в переводе значит “сера”.
По классификации Dana Class принадлежит к классу самородных элементов с полуметаллическими и неметаллическими элементами, группа полиморфов.
Классификация
Подвидом серы является росицкит — необычный полиморф минерала. Он кристаллизуется в моноклинной системе, тогда как кристаллы серы — орторомбические.
Химический состав
Самородная сера состоит из одноименного химического элемента (S8). В периодической системе химических элементов имеет атомный номер 16. Молекулярный вес составляет 256,53 г.
Физические свойства
- твердость по шкале твердости минералов Мооса: 2 (схож с гипсом);
- удельный вес: 2;
- плотность: 2,05-2,09 (средний показатель — 2,06);
- прозрачность: от прозрачных до полупрозрачных самородков;
- цвет: желтый, коричнево- или зелено-желтый, оранжевый, белый;
- цвет черты: белый;
- блеск от стеклянного до земляничного;
- расщепление (излом): конхоидальный (раковистый), неровный;
- габитус: призматический, порошкообразный, имеет форму почки (как, например, гематит);
- люминесцентность: не флуоресцентный.
Оптические показатели
Параметры | Характеристики |
Показатель преломления | 1.958 |
Максимальное двулучепреломление | 0.287 |
Рассеивание света | низкое |
Плеохроизм | наблюдается |
Следует отметить, что низкий коэффициент электропроводности влияет на хрупкость минерала при нагревании.
Добыча (месторождение)
Первичная добыча самородной серы в основном происходит из отложений горных пород соляных куполов, содержащих минерал. Она также образуется из пирита (сульфид железа, FeS2), из песчаных месторождений в Канаде и извлекается в качестве побочного продукта на плавильных заводах, промышленных предприятиях, при переработке нефти, бензина и природного газа.
Общая мировая добыча серы в 2013 году составила 69 млн. тонн, из них примерно 50% было получено, как побочный продукт, при разработке месторождений нефти и природного газа. Непосредственная доля добычи минерала — 30% объема продукции.
Сера широко распространена, как самородные месторождения вблизи вулканов и горячих источников. Она является компонентом сульфидных минералов, например, галенита, пирита, сфалерита и др., а также встречается в метеоритах. Значительные депозиты расположены вдоль побережья Мексиканского залива, а также в крупных месторождениям эвапоритовых групп отложений в Восточной Европе и Западной Азии, которые, скорее всего, являются результатом бактериального разрушения сульфатных минералов.
Шахта Ваниль в провинции Кадис, Андалусии, Испания, является историческим европейским депозитом минерала.
Два других — рудник Мучав, Тарнобжег, Польша и Воинское месторождение, Самарская область, Россия.
Депозиты минерала находятся вблизи горячих источников и вулканических районов во многих частях мира, особенно вдоль Тихоокеанского огненного кольца. Такие месторождения в настоящее время разрабатываются в Индонезии, Чили и Японии. эти отложения является поликристаллическими, а размеры самого крупного экземпляра составляли 22*16*11 см.
Исторически сложилось, что Сицилия была крупным поставщиком ископаемого во времена промышленной революции. На Земле, как и на спутнике Юпитера Ио, элемент образовывается во время вулканических выбросов, в том числе, выбросов из гидротермальных каналов.
В течение 2015 года по всему миру было произведено 70 млн. тонн серы. Топ-12 стран-производителей минерала включает Китай, США, Россию, Канаду, Германию, Японию, Саудовскую Аравию, Индию, Казахстан, Иран, ОАЭ и Мексику.
История (мифология)
Будучи легкодоступным, минерал был известен в древние времена и даже упоминался в Библии. В тексте Святого Писания сера упоминается в связи с “огненной проповедью”, в которой прихожанам напоминается о вечном проклятии для неверующих и нераскаивающихся.
Согласно папирусу Эберса (одна из старейших сохранившихся рукописей медицинского содержания), в Древнем Египте серная мазь использовалась для лечения зернистых век. В “Одиссее” Гомера упоминается, что полезное ископаемое применяли для обеззараживания. В 35 книге “Естественной истории” Плиний Старший рассматривает минерал, упоминая, что лучшие источники находятся на острове Мелос. Он указал, что его используют для обеззараживания, в медицине и для отбеливания одежды.
Самородная сера в своей природной форме известна в Китае с VI века до н.э. Там ее впервые обнаружили в Ханьчжун. К III веку китайцы обнаружили, что минерал можно добывать из пирита.
Ранние алхимики дали минералу свой собственный алхимический символ — крест с треугольником на вершине.
В традиционном досовременном лечении кожи полезное ископаемое использовалось в кремах для облегчения таких состояний, как чесотка, стригущий лишай, псориаз, экзема и акне.
Сфера и область применения
Основное коммерческое использование минерала заключается в производстве серной кислоты H2SO4. Она же, в свою очередь, используется для производства удобрений и является основой многих производственных процессов. Другие виды применения:
- фунгициды;
- инсектициды;
- компонент артиллерийского пороха.
Чистая сера не имеет запаха, а характерный запах гнилых яиц, которой связывают с минералом, образуется, когда порошок смешивают с водой, в результате чего производится сероводородный газ (H2S).
Лечебные свойства
Сера играет решающую роль в детоксикации, так как входит в состав одного из важнейших антиоксидантов, который производи тело — глутатион.
Сера является частью некоторых аминокислот в организме человека, участвует в синтезе белка, а также в нескольких ферментных реакциях. Он участвует в производстве коллагена, вещества, которое образует соединительные ткани, клетки и стенки артерий. Кроме того, он входит в состав кератина, который придает силу волосам, коже и ногтям.
Артрит
По данным Университета штата Мэриленд, США, пищевая добавка серы позитивно влияет на лечение остеоартрита, ревматоидного и псориатического артрита. Серные или грязевые ванны облегчают опухлость, вызванную артритом. Нанесения крема, в состав которого входит диметилсульфоксид, может уменьшить боль при некоторых типах артрита. Прием внутрь пищевой добавки с 6 мг метилсулфлнилметаном серы облегчает артритные боли, а в сочетании с глюкозамином ее эффект только возрастает.
Кожные заболевания
Доказан положительный эффект применения серы при болезнях кожи, в том числе акне, псориаз, бородавки, перхоть, экзема и фолликулит. Кремы, лосьоны и мыло, содержащие серу, используются для устранения отеков и покраснений, вызванных акне. Дерматит и чесотку лечат специализированной сульфидной мазью.
Диетические добавки
Специфических требований по дополнительному приему серы в пище нет, так как необходимый объем усваивается вместе с обычной едой. Она входит в состав богатых на животные белки продукты, такие как молочные продукты, яйца, говядина, птица и морепродукты. В частности, желтки яиц являются одним из высококачественных источников серы. Также ее употребление можно увеличить добавляя в еду лук, чеснок, репу, капусту, морские водоросли и малину. Орехи — дополнительный источник сульфура растительного происхождения.
Ученые признают, что недостаток элемента в организме может быть одной из причин болезни Альцгеймера, количество заболевших которой возрастает с каждым годом.
Следует отметить, что без достаточного количества серы нарушается метаболизм. Это в свою очередь приводит к повреждению мышечных и жировых клеток и, как результат, становится причиной не толерантности к глюкозе. Опасное состояние организма, известное, как метаболический синдром, происходит из-за то, что организм компенсирует дефектный метаболизм глюкозы и набирает вес.
Некоторые исследователи связывают нехватку серы в организме с распространением сердечных заболеваний.
Влияние на здоровье употребления продуктов с серой
Страны, населения которых употребляет большее количество серы в пищу, находятся в рейтинге здоровых стран
Греция, Италия и Япония являются первичными поставщиками серы для всего мира. Разве не случайно, что именно в этих странах процент сердечных заболеваний и ожирения населения — один из самых низких? Скорее всего, нет. Жители Исландии менее всего подвержены депрессии, ожирению, диабету и сердечно-сосудистым заболеваниям.
Некоторые исследователи связывают эти показатели с вулканическим поясом страны. Периодические извержения покрывают грунт сульфатосодержащими камнями. Эта обогащенная почва позволяет выращивать растения и животных. В свою очередь жители страны, которые употребляют мытные продукты в пищу, значительно улучшают свое здоровье.
Раньше считалось, что диета исландцев защищает их от хронических заболеваний благодаря рыбе. Однако теория не получила подтверждения, так как исландцы, которые переехали в Канаду и продолжили употреблять большое количество рыбы, были более подвержены заболеваниям, по сравнению с не эмигрировавшим населением. Таким образом, исландская почва, обогащенная серой, отыгрывает решающую роль в обеспечении иммунитета и получении организмом достаточного количества минерала.
Бытовое использование
Сера в основном используется в качестве прекурсора для других химических веществ. Примерно 85% продукта превращается в серную кислоту. Поскольку она имеет важное значение для мировой экономики, ее производство и потребление являются показателем промышленного развития страны.
Основным применением кислоты является добыча фосфатных руд для производства удобрений. Ее также используют для переработки нефти, обработки сточных вод и добычи полезных ископаемых. Сера реагирует непосредственно с метаном, образовывая сероуглерод, который используется для производства целлофана и вискозы.
Одним из важных применений минерала является вулканизация резины, где полисульфиды образуют связанные органические полимеры. Они нашли широкое применение в отбеливании бумаги и в качестве консервантов в сушеных фруктах. Многие поверхностно-активные вещества и производные, например, лаурилсульфат натрия, является производным сульфатов.
Несмотря на то, что минерал нерастворим в воде, он является одним из самых универсальных элементов для образования соединений. Сера реагирует и образует соединения со всеми химическими элементами, кроме золота, йода, иридия, азота, платины, теллура и инертных газов.
Интересные факты
Приведенная ниже информация убедит каждого о том, что минерал распространен и присутствует буквально повсюду:
- занимает 11 место по количеству в человеческом организме;
- находится на 6 месте состава морской воды;
- 14 — по распространенности в земной коре и 9 — на планете;
- замыкает десятку самых распространенных элементов солнечной системы и Вселенной.
Уход за камнем
При намокании образцы полезного ископаемого образуют сероводород, который вызывает их разрушение. Чтобы предотвратить это, не рекомендуется хранить минерал во влажных условиях. Теплая вода может вызвать разрушение самородков.
При воздействии тепла образцы могут растрескиваться. При работе с минералом следует избегать излишнего контакта с ним, а также хранить в темном помещении.
Источник