Самородная сера это минерал, простое неорганическое вещество, в состав которого входит: сера S и как примеси селен Se, теллур Te и мышьяк As.
Химическая формула серы S, применяется в производстве серной кислоты, резины, взрывчатых веществ, в сельском хозяйстве и т.д.
Что такое минерал самородная сера S
Сера представляет собой пример хорошо выраженного энантиотропного полиморфизма.
Она известна в трех кристаллических модификациях, входящих в группу серы: α-сера, β-сера (сульфурит), γ-сера (розицкит).
Наиболее устойчивой модификацией в нормальных условиях является ромбическая (α-сера), к которой относятся естественные кристаллы серы.
Вторая, моноклинная модификация (β-сера) наиболее устойчива при высоких температурах. Моноклинная сера при охлаждении до температуры 95,5° С переходит в ромбическую.
В свою очередь, ромбическая сера при нагревании до этой температуры переходит в моноклинную и при температуре 119° С плавится.
Различают кристаллическую и аморфную серу. Кристаллическая сера растворяется в органических соединениях (скипидаре, сероуглероде и керосине).
Тогда как аморфная сера в сероуглероде не растворяется.
Примеси аморфной серы снижают температуру плавления кристаллической серы и затрудняют ее очистку.
Химический состав серы
Химическая формула серы S. Сера часто встречается химически чистой, иногда содержит до 5,2% селена (селенистая сера), а также теллур и мышьяк.
Очень часто сера загрязнена механическими примесями глинистых, а также битуминозных веществ.
Сингония α-серы ромбическая, вид симметрии ромбо-бипирамидальный — D2h — mmm(3L23PC).
Структурная ячейка содержит 128S.
Пространственная группа D242h — Fddd; а0 = 10,48, b0 =12,92 с0 = 24,55; а0 : b0 : с0 = 0,813 : 1,1 : 1,903. В основе структуры ромбической серы лежит сложная молекулярная решетка.
Элементарная ячейка состоит из 16 электрически нейтральных молекул, объединенных в цепочку замкнутых , зигзагообразных «сморщенных» колец из 8 атомов серы
s — s — 2.12А, s8 — s8 = 3,30 А
Агрегаты и габитус
Сера встречается в виде с плова и землистых скоплений, а также друз кристаллов, иногда в виде натечных форм и налетов.
Часто встречаются хорошо образованные кристаллы бипирамидального (удлиненно-бипирамидального и срезанно-бипирамидального) и тетраэдрообразного габитуса, размер которых достигает нескольких сантиметров.
Главными формами на кристаллах ромбической серы являются бипирамиды {111}, {113}, призмы {011}, {101} и пинакоид {001}.
Менее распространенными, но характерными для некоторых месторождений, являются пинакоидальные кристаллы (таблитчатого и пластинчатого облика).
Изредка встречаются двойники срастания серы по (111), иногда по (011) и (100). Довольно часто кристаллы серы образуют параллельные сростки.
Физические свойства
Для серы характерны разные оттенки желтого цвета, реже бурого до черного. Цвет черты желтоватый. Блеск на гранях алмазный, на изломе — жирный.
В кристаллах просвечивает. Спайность несовершенная по(001),(110), и (111). Твердость—1—2. Хрупкая. Плотность — 2,05—2,08. Сера — хороший теплоизолятор. Обладает полупроводниковыми свойствами.
При трении заряжается отрицательным электричеством.
Оптически положительная; 2V = 69° ; ng — 2,240 — 2,245, nm — 2,038. nр = 1,951 — 1,958, ng — nр = 0,287.
Как определить самородную серу
Диагностические признаки. Кристаллические формы, цвет, низкая твердость и плотность, жирный блеск на изломе кристаллов, низкая температура плавления — характерные признаки серы.
Главные линии на рентгенограммах: 3,85 ; 3,21 и 3,10. В соляной кислоте НСl и серной кислоте H2SО4 нерастворима.
Азотная кислота HNО3 и царская водка (HNO3 + 3HCl) окисляют серу, превращая ее в серную кислоту H2SO4.
Сера легко растворяется в сероуглероде, скипидаре и керосине.
Применение паяльной трубки: легко плавится и загорается голубым пламенем с выделением SО2.
Образование
Сера широко распространена в природе, ее месторождения возникают:
1) при вулканических извержениях;
2) при поверхностном разложении сульфосолей и сернистых соединений металлов,
3) при раскислении сернокислых соединений (главным образом гипса),
4) при разрушении органических соединений (преимущественно богатых серой асфальтов и нефти),
5) при разрушении органического вещества организмов,
6) при разложении сероводорода (а также SО2) на земной поверхности.
Независимо от этих процессов сера образуется за счет сероводорода и иногда SО2 и SО3, являющихся промежуточными продуктами при разложении других сернистых образований.
Промышленные месторождения серы
Промышленные месторождения серы представлены тремя типами:
1) вулканические месторождения,
2) месторождения, связанные с окислением сульфидов,
3) осадочные месторождения.
Вулканические месторождения
Вулканические месторождения серы возникают путем кристаллизации возгонов.
Сера в виде хорошо образованных кристаллов выстилает выходные отверстия фумарол и мелкие трещины и пустоты.
Вулканические месторождения серы известны в Италии, Японии, Чили и других вулканических районах.
Окислением сульфидов
В СНГ они имеются на Камчатке и Кавказе. Месторождения серы, связанные с окислением сульфидов, характерны для зоны окисления сульфидных месторождений.
Их образование обусловлено неполным окислением сульфидов и происходите первую стадию окисления по такой возможной реакции:
RS + Fe2(SО4)3 = 2FeSО4 + RSО4 + S.
Осадочные месторождения
Наибольшее значение по запасам имеют месторождения серы, которые возникли при формировании осадочных горных пород.
В этих месторождениях исходным веществом для образования серы является сероводород. Окисление сероводорода происходит следующим образом:
2HS + О2 = 2Н2O + 2S
Происхождение сероводорода
Происхождения самого сероводорода и путей его перехода в серу, то большинство ученых рассматривает эти процессы с биохимической точки зрения, связывая их с жизнедеятельностью организмов.
В конце XIX столетия был открыт ряд микробов, которым свойственна способность перерабатывать (восстанавливать) сернокислые соли в сероводород.
Вместе с тем установлено, что сероводород образуется при гниении белковых соединений и в результате жизнедеятельности некоторых видов лучистого грибка Actynomicetes
Среди микробов особенно выделяется род Microspira, который населяет дно стоячих водоемов и морских бассейнов, зараженных сероводородом.
Эти организмы найдены также в подземных водах и нефти на глубинах до 1000—1500 м.
Специфическая связь серы в главнейших месторождениях с гипсом, нефтью и другими битумами (например, асфальтом и озокеритом).
Это дает основание считать, что углерод органических соединений является источником энергии и окисляется бактериями за счет кислорода, который они получают из сульфатов (например, гипса).
В этом случае весь процесс образования сероводорода имеет такой вид:
Са²⁺+SO²⁻4+ 2С +2Н2О = H2S+Са(НСО3)2
Переход сероводорода в серу может происходить или по реакции:
2H2S+ О2 = 2Н2О + 2S.
Или же биохимическим путем под влиянием других бактерий, главнейшими среди которых являются Biggiatoa mirabith Thiospirillит.
Эти бактерии, поглощая сероводород, перерабатывают его в серу, которую откладывают внутри своих клеток в виде желтых блестящих шариков.
Бактерии живут в озерах, прудах и мелких частях моря и, падая на дно вместе с другими отложениями, дают начало месторождениям серы.
Месторождения
Месторождения, в которых сера возникает одновременно с породами, которые ее содержат, носят название сингенетических.
Они известны в Сицилии, в СНГ (в Туркмении, Поволжье, Дагестане, Приднестровье и других местах).
Особенностью сингенетических месторождений серы является ее тесная связь с определенным стратиграфическим горизонтом.
Когда сера образуется за счет сероводорода, который циркулирует по трещинам горных пород, возникают эпигенетические месторождения.
К ним относятся месторождения Техаса и Луизианы в США; в России — Шор-Су в Фергане, а также месторождения в районе Махачкалы, Казбека и Грозного.
Для многих из этих месторождений характерны явления перекристаллизации, в результате которой возникают крупнокристаллические скопления серы.
Например, в Роздольском месторождении первичная сера представлена скрытокристаллической разностью.
А вторичная (перекристаллизованная) — крупнокристаллической разностью с отдельными кристаллами до 5 см.
В России месторождения серы развиты в Приднестровье, где сера встречается в гипсово-известняковой толще верхнего тортона в виде скрытокристаллических скоплений в пелитоморфном известняке (Роздоль-ское и Язовское месторождения).
А также в виде крупных кристаллов в пустотах в тесной ассоциации с целестином и крупнокристаллическим кальцитом (Роздольское месторождение).
В Средней Азии (Гаурдак и Шор-Су) сера наблюдается в трещинах и пустотах разных осадочных пород в ассоциации с битумами, гипсом, целестином, кальцитом и арагонитом.
В Каракумах — в виде холмов, покрытых кремнистыми породами в ассоциации с гипсом, квасцами, кварцем, халцедоном и т. д.
Осадочные месторождения серы известны в Поволжье. Крупные месторождения серы за границей известны в Сицилии, а также в США в штатах Техас и Луизиана, где они связаны с соляными куполами.
Разрушение. Образуясь в условиях земной поверхности, самородная сера все же является неустойчивой и, постепенно окисляясь, дает начало сульфатам (в основном гипсу).
Применение
Сера находит применение в сернокислотной, целлюлозно-бумажной, спичечной, кожеобрабатывающей и других отраслях промышленности.
Она используется также для производства взрывчатых веществ, при изготовлении резины, красок, разных серных препаратов.
Промышленными считаются руды, которые содержат не меньше 10% серы.
Литература
Баженов И. К., Индукаев Ю. В., Яхно А. В. Самородное железо в габбро-долеритах р. Курейки. Зап. Всесоюзн. минералог, об-ва, ч. 38, вып. 2.
1959 Бетехтин А. Г. Платина и другие металлы платиновой группы Йзд-во АН СССР, 1935.Бетехтин А. Г., Альбов Н. М. О самородном железе в перидотитах Калгачинского района (Восточное Прионежье).
Изв. АН СССР, вып. 3, 1940. Бобриевич А. П., Бондаренко М. Н., Гневушев М. А. и др. Алмазные месторождения Якутии. Госгеолтехиздат, 1959.
Статья на тему самородная сера