科普中國-硫

硫（Sulfur）是一種非金屬元素，化學(xué)符號S，原子序數(shù)為16。純凈的硫是黃色晶體，又稱做硫磺、硫黃。單質(zhì)硫不溶于水，微溶于乙醇，易溶于二硫化碳CS2。硫有多種同素異形體，重要的有正交硫、單斜硫、彈性硫1。在硫晶體中，硫原子形成化學(xué)式為S8的環(huán)狀八原子分子。自然界中通常以單質(zhì)硫、硫化物、硫酸鹽的形式存在，常見的價態(tài)包括-2、0、+4、+6等。硫存在于隕石、火山、溫泉等處2，可用于制造硫酸、硫酸鹽、亞硫酸鹽、橡膠制品、紙張、火柴、焰火等，也可用于殺蟲、漂染、橡膠硫化、醫(yī)藥工業(yè)3。硫是所有生命所必需的元素，但幾乎總是以有機硫化合物或金屬硫化物的形式存在。

研究簡史

硫在遠(yuǎn)古時代就被人們所知曉而使用。在西方，古代人們認(rèn)為硫燃燒所形成的煙和臭味能夠驅(qū)除魔鬼，古羅馬人們用硫燃燒產(chǎn)生的二氧化硫清掃消毒住屋或漂白布匹2。

隋代，誕生了硝石、硫磺和木炭三元體系火藥。

1746年，英國J.Roebuck發(fā)明了鉛室法制造硫酸4。

1776年，法國化學(xué)家拉瓦錫首先確定了硫的不可分割性，認(rèn)為硫是一種元素，硫便進(jìn)入了近代化學(xué)的大門4。

物理性質(zhì)

硫單質(zhì)通常為淡黃色晶體，無臭無味。

硫有多種同素異形體，它們都是由S8環(huán)狀分子組成。最常見的是正交硫（又叫斜方硫、菱形硫、α-硫）和單斜硫（又叫β-硫）。

正交硫是硫的一種穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)加熱到100 ℃左右時，緩慢冷卻可以得到單斜硫。正交硫和單斜硫的轉(zhuǎn)化溫度是95.6 ℃。正交硫是室溫下唯一穩(wěn)定的硫的存在形式。其純凈時的顏色是黃綠色(市面上出售的硫因為有著微量的環(huán)七硫而呈現(xiàn)更黃的顏色)。正交硫?qū)嶋H上不溶于水，導(dǎo)熱性能差，為一良好的電絕緣體。

單斜硫是硫熔化再部分凝固后，倒出多余液體剩下的無數(shù)之針形晶體。單斜硫和斜方硫是單質(zhì)硫在不同溫度下的變體。單斜硫只穩(wěn)定存在于95.6 ℃以上，在室溫下它緩慢地轉(zhuǎn)變成斜方硫。斜方硫的熔點為112.8℃，單斜硫的熔點為119℃。它們都易溶于CS2中。

此外還有彈性硫。彈性硫是深黃色有彈性的固體，相對于其它硫的同素異形體在二硫化碳中溶解度更小。不溶于水，微溶于酒精。若把熔融的硫急速傾入冷水中，長鏈狀的硫被固定下來，成為能拉伸的彈性硫，但經(jīng)放置會發(fā)硬變?yōu)閱涡绷颉?

|| || 晶體硫的熔點和密度

化學(xué)性質(zhì)

硫與氧氣的反應(yīng)

硫可以在空氣中燃燒，與氧氣反應(yīng)生成二氧化硫（SO?）氣體。

硫與鹵素單質(zhì)的反應(yīng)

在加熱時，硫可以與所有的鹵素單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

硫與氟氣反應(yīng)時會發(fā)生燃燒，生成六氟化物氟化硫（Ⅵ）。

液態(tài)硫與氯氣反應(yīng)生成有明顯刺激性氣味的二氯化二硫（S?Cl?）。在氯氣過量和使用如FeCl?、SnI?等催化劑時，可以生成一種平衡混合物。其中包含紅色的氯化硫（Ⅱ）（SCl?）和二氯化二硫（S?Cl?）。

硫與堿的反應(yīng)

硫可與氫氧化鉀（KOH）的熱溶液反應(yīng)，生成硫化鉀和硫代硫酸鉀。

硫與酸的反應(yīng)

硫不與水和非氧化性酸發(fā)生反應(yīng)。

硫與熱的硝酸和濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，可以被氧化成硫酸和二氧化硫。2

分布情況

在自然界中，以化合態(tài)存在的硫大多是礦物，可分為硫化物礦和硫酸鹽礦兩類。重要的硫化物礦有黃鐵礦（FeS2）、黃銅礦（CuFeS2）、方鉛礦（PbS）、閃鋅礦（ZnS）等。大多數(shù)黃鐵礦的含硫量都在45%左右，是用來制造硫酸的一種重要化工原料礦，其他金屬硫化物礦則為生產(chǎn)有色金屬的主要礦物。中國湖南水口山的鉛鋅礦[(Pb/Zn)S]、遼寧楊家杖子的輝鉬礦（MoS?）、西南和中南地區(qū)的辰砂（HgS）、云南東川的輝銅礦（Cu2S）和斑銅礦（Cu5FeS4）、蘭州附近的含銅黃鐵礦等都是中國重要的硫化物礦。常見的硫酸鹽礦有石膏（CaSO4·2H2O）、芒硝（Na?SO4·10H2O）、重晶石（BaSO4）、天青石（SrSO4）、礬石[（AlO）2SO4·9H2O]、明礬石[K2SO4·Al2(SO?)3·24H2O]等5。

應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)用途

硫的主要用途是用來制造硫的化合物，如硫酸、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、硫氰酸鹽、二氧化硫、二硫化碳、二氯化二硫、三氯硫磷、磷的硫化物和金屬硫化物等。世界上每年用來制造硫酸所消耗的硫，占硫的年消耗總量的80%以上。

硫也大量用于生產(chǎn)硫化橡膠。生膠經(jīng)硫化為硫化橡膠后，即具有較高的彈性、耐熱性、抗張強度和在有機溶劑中的不溶解性等優(yōu)點，橡膠制品絕大部分是硫化橡膠，是由生橡膠經(jīng)與硫黃和促進(jìn)劑等在一定的溫度和壓力下作用后而制得的。

制造黑火藥和火柴也需要硫，硫也是生產(chǎn)煙火的主要原料之一，硫還可用于硫化染料和顏料的生產(chǎn)。例如，煅燒由高嶺土、純碳、硫黃、硅藻土或石英粉的混合物，可制得一種藍(lán)色的顏料一群青，漂白工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)也需消耗一部分的硫。

醫(yī)療用途

硫是許多治療皮膚病的藥膏的成分之一。例如，將桐油與硫黃一起加熱作用，以硫酸磺化并加氨水中和后，可得到硫桐脂。用它配成10%的軟膏，具有消炎退腫的作用，可用于治療各種皮膚炎癥和腫痛等。6

危害

環(huán)境危害

使用二硫化碳、硫化氫和二氧化硫時應(yīng)當(dāng)十分謹(jǐn)慎。二氧化硫是一種危險的大氣污染物，也是導(dǎo)致酸雨的原因之一2。

二硫化碳（CS2）是一種重要的工業(yè)溶劑。因為二硫化碳有毒，所以操作時應(yīng)當(dāng)十分謹(jǐn)慎。二硫化碳可以很容易地透過皮膚或通過呼吸進(jìn)入人體，這會損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)2。

工業(yè)硫磺為易燃固體。此外，空氣中含有一定濃度硫磺粉塵時不僅遇火會發(fā)生爆炸，而且硫磺粉塵也很易帶靜電產(chǎn)生火花導(dǎo)致爆炸（硫磺粉塵爆炸下限為2.3g/m3），繼而燃燒引發(fā)火災(zāi)。按固體火災(zāi)危險性分類硫磺屬于乙類，硫磺回收和成型裝置屬于火災(zāi)危險性乙類裝置。

健康危害

硫粉會刺激人體的眼睛和眼瞼2。人體吸入硫磺粉塵后還會引起咳嗽、喉痛等。因其可在腸內(nèi)部分轉(zhuǎn)化為硫化氫而被人體吸收，故大量吞入（10g以上）可導(dǎo)致硫化氫中毒；急性硫化氫中毒的全身毒作用表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，有頭痛、頭暈、乏力、嘔吐、共濟(jì)失調(diào)、昏迷等。本品可引起眼結(jié)膜炎、皮膚濕疹。對皮膚有弱刺激性。生產(chǎn)中長期吸入硫粉塵一般無明顯毒性作用。

安全措施

急救措施

皮膚接觸：脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。

眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。

吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。

食入：飲足量溫水，催吐。就醫(yī)。

消防措施

危險特性：與鹵素、金屬粉末等接觸劇烈反應(yīng)。硫磺為不良導(dǎo)體，在儲運過程中易產(chǎn)生靜電荷，可導(dǎo)致硫塵起火。粉塵或蒸氣與空氣或氧化劑混合形成爆炸性混合物。

有害燃燒產(chǎn)物：二氧化硫。

滅火方法：遇小火用砂土悶熄。遇大火可用霧狀水滅火。切勿將水流直接射至熔融物，以免引起嚴(yán)重的流淌火災(zāi)或引起劇烈的沸濺。消防人員須戴好防毒面具，在安全距離以外，在上風(fēng)向滅。

泄露應(yīng)急處理

隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴防塵面具(全面置)，穿一般作業(yè)工作服。不要直接接觸泄漏物。小量泄漏：避免揚塵，用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中，轉(zhuǎn)移至安全場所。大量泄漏：用塑料布、帆布覆蓋。使用無火花工具收集回收或運至廢物處理場所處置。

毒理資料

硫單質(zhì)一般來說是無毒的，但是硫?qū)芏嗉?xì)菌和真菌有殺滅作用2。

醫(yī)療上，硫還可用來制硫磺軟膏醫(yī)治某些皮膚病，但硫的化合物對身體危害較大，長期在高含硫的工礦下工作對身體有極大損害4。

生理作用

半胱氨酸、蛋氨酸、同型半胱氨酸和?；撬岬劝被岷鸵恍┏Ｒ姷拿负?，因此硫是所有細(xì)胞中必不可少的一種元素。在蛋白質(zhì)中，多肽之間的二硫鍵S-S是蛋白質(zhì)構(gòu)造中的重要組成部分。有些細(xì)菌在一些類似光合作用的過程中使用硫化氫作為電子提供物(一般植物使用水來做這個作用)。植物以硫酸鹽的形式吸收硫。無機的硫是鐵硫蛋白的一個組成部分。在細(xì)胞色素氧化酶中，硫是關(guān)鍵的組成元素。

儲存運輸

儲存方法

儲存于陰涼、干燥、通風(fēng)的庫房或貨棚下。隔離火種，遠(yuǎn)離熱源。包裝必須嚴(yán)密，嚴(yán)防受潮。如果長期與鐵接觸，須防止生成硫化鐵面自燃，平時須勤檢查儲存溫度。

運輸方法

兩層塑料袋或一層塑料袋外麻袋、塑料編織袋、乳膠布袋；塑料袋外復(fù)合塑料編織袋(聚丙烯三合一袋、聚乙烯三合一袋、聚丙烯二合一袋、聚乙烯二合一袋)；螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑料瓶或金屬桶(罐)外普通木箱；紋口玻璃瓶、塑料瓶或鍍錫薄鋼板桶(罐)外滿底板花格箱、纖維板箱或膠合板箱。

硫磺散裝經(jīng)鐵路運輸：限在港口發(fā)往收貨人的專用線或?qū)Ｓ描F路上裝車；裝車前托運人需用席子在車內(nèi)襯墊好；裝車后苫蓋自備蓬布；托運人需派人押運。運輸時運輸車輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。裝運本品的車輛排氣管須有阻火裝置。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與氧化劑等混裝混運。運輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫。中途停留時應(yīng)遠(yuǎn)離火種、熱源。車輛運輸完畢應(yīng)進(jìn)行徹底清掃。鐵路運輸時要禁止溜放。