Получение тиосульфата натрия

Те + 2Н₂О==ТеO₂ + 2Н₂ #

Со щелочами сера взаимодействуют  с образованием сульфидов и сульфитов (реакция обратимая):

3S + 6КОН D 2К₂S + К₂SО₄ + ЗH₂O

Сера, так же как и кислород, взаимодействует  со всеми металлами, кроме золота, платины, иридия, с образованием сульфидов. Эти реакции идут обычно при нагревании, но с некоторыми металлами и без нагревания. Так, со ртутью сера вступает в реакцию в обычных условиях при простом соприкосновении веществ. Если в лаборатории разлили ртуть (возникла опасность отравления парами ртути), ее сначала собирают, а те участки, где ртутные капли нельзя извлечь, засыпают порошкообразной серой. Происходит реакция с образованием безвредного сульфида ртути (II), или киновари:

Hg+S=HgS

В школьных условиях можно  легко получить сульфиды некоторых металлов, например CuS. Для этого в пробирку, закрепленную в штативе, вносят немного серы и нагревают ее до кипения. Затем щипцами вводят в пары серы предварительно подогретую полоску медной фольги. Медь энергично взаимодействует с серой:                                 2 Сu + S = Cu

 

 

 

 

Добыча серных руд  и получение серы.

Д древности и в средние века серу добывали примитивным способом. В землю вкапывали большой глиняный горшок, на который ставили другой, но с отверстием в дне. Последний заполняли породой, содержа

щей серу, и затем нагревали. Сера плавилась и стекала в  нижний горшок.

В настоящее время  руды добывают разными способами, в зависимости от условий их залегания. Но в любом случае большое внимание уделяется технике безопасности. Ведь часто залежам серных руд сопутствуют скопления ядовитого газа — сероводорода. Да и сама сера может самовозгораться. При открытом способе добычи серы шагающий экскаватор снимает пласты пород, под которыми залегает руда. Рудные пласты дробят взрывами и далее глыбы руды отправляют на

сероплавильный завод, где из них извлекают серу. Если сера залегает глубоко и в значительном количестве, то ее получают по методу Фраша. В этом случае серу расплавляют под землей и через скважину, подобно нефти, выкачивают на поверхность, т. е. этот способ основан на легкоплавкости серы и ее сравнительно небольшой плотности.

Установка Фраша довольно проста: труба в трубе. В пространство между трубами подается перегретая вода  и по  нему идет  в пласт,  а по  внутренней  трубе,   обогреваемой   со  всех   сторон,   поднимается

расплавленная сера. В  современном варианте установка  Фраша дополнена третьей, более  узкой, трубой. Через нее в скважину подается сжатый воздух, который поднимает на поверхность расплавленную серу.

Руда, полученная из шахт, карьеров, обычно перерабатывается с предварительным обогащением. Известно несколько методов извлечения серы из руд: пароводяные, фильтрационные, термические, центрифугальные и экстракционные.

Термические методы извлечения серы из руд наиболее старые. Еще в XVIII в. в Неаполитанском королевстве серу выплавляли в кучах—«сольфаторах». До сих пор в Италии выплавляют серу в примитивных печах-калькаронах. Калькарона—одна из самых старых сероплавильных печей. Это открытая сверху камера цилиндрической формы. Обычно калькароны располагали на уступах скал или углубляли в землю. Куски руды в такие печи укладывали определенным   образом:

внизу—большие,   сверху—маленькие. При этом обязательно   оставляли вертикальные ходы для тяги. Этот процесс малоэффективен: 45% потерь, так как часть серы сжигают для получения теплоты, необходимой при выплавке серы из руды.

Италия стала родиной  и второго метода извлечения серы из руд—пароводяного, предшественника автоклавного. В этом процессе серная руда, содержащая до 80% серы, поступает в автоклав. Туда же под давлением подают водяной пар. Пульпу нагревают до 130°С. Сера, содержащаяся в концентрате, плавится и отделяется от породы. После недолгого отстоя серу сливают и только потом из автоклава выпускают взвесь пустой породы в воде — «хвосты». Последние содержат довольно много серы и вновь поступают на обогатительную фабрику. Современные автоклавы—это огромные аппараты высотой с четырехэтажный дом. Такие автоклавы установлены у нас в Прикарпатье, в частности на сероплавильном заводе Раздольского горнохимического комбината.

Иногда пустую породу отделяют от расплавленной серы на специальных фильтрах. В нашей  стране используют метод разделения на центрифугах.

Однако сера, полученная выплавкой из руды (комовая сера), обычно содержит еще много примесей. Дальнейшую очистку ее производят перегонкой в рафинированных печах, где сера нагревается до кипения. Пары серы поступают в выложенную кирпичом камеру. Вначале, пока камера холодная, сера переходит в твердое состояние и осаждается на стенках в виде светло-желтого порошка (серный цвет). Когда камера нагреется выше 120°С, пары конденсируются в жидкость, которую выпускают из камеры в формы, где она и застывает в виде палочек. Полученная таким образом сера называется черенковой.

Способы получения серы в разных странах неодинаковы. Так, в США и Мексике применяют в основном метод Фраша. В Италии (она занимает третье место по добыче серы среди капиталистических государств)  используют разные методы переработки серных сицилийских руд и руд из Марокко. Япония имеет значительные запасы серы вулканического происхождения. Франция и Канада, не имеющие самородной серы, развили ее крупное производство из газов. В Англии и ФРГ перерабатывают сырье, содержащее серу (FeS₂), а элементарную серу покупают, так как в этих странах нет собственных серных месторождений.

СССР и социалистические страны благодаря собственным источникам сырья применяют  разнообразные методы добычи серы. За последние годы возросла производство серы из природных и отходящих газов цветной металлургии.

Обычно в сере, которую получают из руд, остается после ее очистки 0,6% примесей, а в сере, полученной из газов,— только 0,2%. При этом газовая сера значительно дешевле.

В настоящее время в Узбекистане пущена первая очередь Мубарекского газоперерабатывающего завода— одного из крупнейших предприятий отечественной газовой химической промышленности. Около поселка Мубарек Кашкадарьинской области было обнаружено мощное месторождение природного газа, содержащего 6% сероводорода. Серу стали получать из сероводорода при нагревании его в присутствии катализаторов. Ежедневно новое предприятие будет перерабатывать 4,7 млрд. м³ природного газа, и выпускать 220 тыс. т чистой серы. Получая серу этим способом, попутно очищают большие количества природного газа от примесей.

 

 

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ СЕРЫ

Основным потребителем серы является химическая промышленность. Примерно половина добываемой в мире серы идет на производство серной кислоты, роль которой в химической промышленности велика. Чтобы получить 1 т серной кислоты, нужно сжечь 300 кг серы.

Большое количество серы расходуется  на производство черного пороха, сероуглерода, различных красителей, светящихся составов и бенгальских огней.

Значительную часть мировой  добычи серы поглощает бумажная промышленность. Для того чтобы произвести 1 7 целлюлозы, нужно затратить более 100 кг серы.

В резиновой промышленности сера применяется  для превращения каучука в  резину. Свои ценные свойства (упругость, эластичность и др.) каучук приобретает после смешивания его с серой и нагревания до определенной температуры. Такой процесс носит название вулканизации. Последняя может быть  горячей  и  холодной. В  первом  случае

каучук нагревают с  серой до 130—160°С. Этот способ был предложен в 1839 г. Ч. Гудиром. Во втором случае процесс ведут без нагревания, обрабатывая каучук хлоридом серы S2C12. Холодная вулканизация была предложена в 1J846 г. А. Парксом. Сущность вулканизации заключается в образовании новых связей между полимерными группами. При этом мостики могут содержать 1, 2, 3 и т. д. атомов серы:

 

Состав, распределение  и энергия связей  —С—Sn—С—

 

определяют многие важнейшие  физико-механические свойства вулканизированных  материалов. Если к каучуку присоединяется 0,5—5% серы, то образуется мягкая резина (автомобильные покрышки, камеры, мячи, трубки и т. д.). Присоединение к каучуку 30—50% серы приводит к образованию жесткого неэластичного материала—эбонита. Он представляет собой твердое вещество и является хорошим электрическим изолятором.

В сельском хозяйстве  сера применяется как в элементарном виде, так и в виде соединений. Установлено, что потребность растений в этом элементе немногим меньше фосфора. Серные удобрения влияют не только на количество, но и качество урожая. Опытами доказано, что серные удобрения влияют на морозостойкость злаков. Они способствуют образованию органических веществ, содержащих сульфгидрильные группы-S-Н. Это приводит к изменению внутренней структуры белков, их гидрофильности, что повышает морозостойкость растений в целом. Применяют серу в сельском хозяйстве и для борьбы с болезнями растений, главным образом винограда и хлопчатника.

В медицине используется как элементарная сера, так и ее соединения. Например, мелкодисперсная сера—основа мазей, необходимых для лечения различных грибковых заболеваний кожи. Все сульфамидные препараты, (сульфидин, сульфазол, норсульфазол, сульфодимезин, стрептоцид и др.) —это органические соединения серы, например:

Растет количество серы, добываемой из недр земли, из промышленных газов, при очистке топлива. В мире сейчас уже производится на 10% серы больше, чем используется. Ей ищут новые области применения, предполагают использовать в строительной индустрии. В Канаде уже изготовлен серный пенопласт, который будет применен в строительстве шоссейных дорог и при прокладке трубопроводов в условиях вечной мерзлоты. В Монреале построен одноэтажный дом, состоящий из необычных блоков: 70% песка и 30% серы. Приготовляются блоки в металлических формах при температуре спекания 120°С. По прочности и стойкости они не уступают цементным. Защита их от окисления достигается покраской любым синтетическим лаком. Можно сооружать гаражи, магазины, склады и дачи. Появились сведения и о других строительных материалах, содержащих серу. Оказалось, что с помощью серы можно получать отличные асфальтовые покрытия, способные при сооружении автострад заменять трехкратное количество гравия. Такова, к примеру, смесь 13,5% серы, 6% асфальта и 80,5% песка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соли содержащие серу.

 

Сульфаты.

Сульфаты — минералы, соли серной кислоты H₂SO₄. В их кристаллической структуре обособляются комплексные анионы SO₄²⁻. Наиболее характерны сульфаты сильных двухвалентных оснований, особенно Ba2+, а также Sr²⁺ и Ca²⁺. Более слабые основания образуют основные соли, часто весьма неустойчивые (например сульфаты окисленного железа), более сильные основания — двойные соли и кристаллогидраты.

 

Кислые  соли.

Кислые  соли - представляют собой продукты неполного замещения атомов водорода атомами металла. Кислые соли - продукт неполной нейтрализации многоосновных кислот основаниями.

От двухосновных кислот (H SO , H CO ,Н S и т.д.) производится только один тип кислых солей - однозамещенные (атом металла замещает только один атом водорода кислоты).

Например:

H SO  при неполной нейтрализации едким натром образует только одну кислую соль - NaHSO4 .

Средние соли.

Средние соли можно рассматривать, как продукт полного замещения атомов водорода атомами металла:

Средние соли содержат только атомы металла и кислотного остатка. 

2NaOH + H SO Na SO + 2H O  

Средние соли содержат только атомы металла и кислотного остатка.

 

Тиосульфаты.

Тиосульфа́ты — соли и сложные эфиры тиосерной кислоты, H₂S₂O₃. Тиосульфаты неустойчивы, поэтому в природе не встречаются. Наиболее широкое применение имеют тиосульфаты натрия и аммония, а также соли Бунте — органические тиосульфаты с атомом водорода, замещённым углеводородным радикалом

 

 

Общие свойства тиосульфата натрия.

 

Тиосульфат натрия (гипосульфит  натрия)

– динатриевая соль тиосерной (серноватистой) кислоты.

По внешнему виду

- это бесцветные кристаллы.  Кристаллическая форма – моноклинная. Тиосульфат натрия на воздухе устойчив до 80°C, при нагревании в вакууме при 300°C разлагается на сульфит натрия и серу. Хорошо растворим в воде. При 11 – 48°C из воды кристаллизуется в виде пентагидрата . Кроме пентагидрата  тиосульфата натрия нам известны также и декагидрат тиосульфата натрия, который имеет формулу: . Кристаллогидраты другой молекулярной формулы для тиосульфата натрия не обнаружены.

Тиосульфат натрия проявляет восстановительные свойства. Молярная масса вещества равна:

. Молярная масса пентагидрата тиосульфата натрия составляет  248,17 г/моль.

Плотность

Растворимость в 100 граммах  холодной воды составляет 66,7 г, а в  горячей воде 266 грамм 

тиосульфат натрия растворим в аммиаке , водных растворах , слабо растворим в спиртах (этаноле).

При 48,5°C плавится в своей  кристаллизационной воде, обезвоживается около 100^оС.

 

 

 

 

 

 

 

История открытия тиосульфата натрия.

 

Имя и время открытия тиосульфата натрия

нам не известны. Во всяком случае в истории химии об этом не упоминается. Но в конце XVII и в начале XVIII века, во времена правления Петра І в списках Аптекарского приказа мы встречаем это вещество.