ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сжигание серы из "Технология серной кислоты" Сера является самым распространенным сырьем для производства серной кислоты. Оформление процесса окислсикя серы до диоксида серы связано с ее многогранными свойствами, поэтому остановимся на них несколько подробнее. [c.90] Внешняя валентная оболочка серы с главным квантовым числом 3 содержит 6 электронов. Четыре из шести электронов спарены, два — нет поэтому сера в нормальном состоянии двухвалентна. Атом серы имеет то же число валентных электронов, что и кислород. 5г обладает самым устойчивым состоянием системы и ее энергетические уровни возбужденного состояния соответствуют энергетическим уровням возбужденного состояния кислорода, но сера имеет ярко выраженную тенденцию к образованию цепей в связи с электронной структурой своего атома. Число атомов в молекуле серы от 1 до 20 и более. [c.90] Экспериментальные номограммы (модели ионизации), а также термодинамические исследования и теоретические расчеты свидетельствуют о том, что все молекулы Зп (6 12) существуют во всех фазах в виде колец [55]. Предполагается, что все цепочки серы, кроме За, являются двухвалентными радикалами, в то время как кольца характеризуются полностью спаренными электронами. Таким образом, кольца соответствуют цепочкам с коленными группами (такими как, например, Н—3—Н). [c.90] Для двухвалентной серы свободная связь характеризуется углом кручения 85,30°, углом между связями 106° и длиной связи (2,066 А) [55]. [c.90] Все исследованные вещества в виде колец, содержащие до 20 атомов, могут быть выделены в виде чистых, твердых веществ. Небольшие молекулы в виде цепей и изомеров встречаются в газообразной фазе. Большие молекулы — полпмеры и аллотропные соединения — как в твердой, так и в жидкой фазах. Структура молекул и их аллотропных соединений отличается значительным разнообразием (табл. 16). [c.90] Твердая сера. Стабильная форма твердой серы при нормальных температуре и давлении представляет собой орторомбическую а-серу, состоящую из коронообразных молекул циклооктосеры Sg (термодинамически стабильная форма). а-Сера встречается в твердой, жидкой н газообразной фазах, кристаллизуется в виде нескольких различных кристаллических рещеток. Полностью установлена структура трех аллотропных модификаций. При 95,3 °С а-сера превращается в моноклинную 5-серу, плавящуюся при 119,6°С из растворов, а также из расплава а-серы могут быть выделены игольчатые кристаллы Y-серы, плотность ее 2,19 г/см т. е. больше, чем у а- и Р-серы. На рис. 22 представлена дериватограмма нагрева серы. В табл. 17 приведены значения давления паров серы. [c.91] Жидкая сера. Выше температуры 120 °С прн нормальном давлении сера находится в жидком состоянии. При 159,4 °С она имеет наименьшую вязкость. Некоторые свойства ее представлены в табл. 18, При 159,4 °С скачкообразно происходит полимеризация молекул серы. Прн дальнейшем повышении температуры содержание полимера в равновесной жидкости постепенно увеличивается. Длина цепочки полимера проходит максимальное значение (порядка 10 атомов). Циклооктасера Зв подвергается термическому разложению дО линейного дирадикала, который соединяется с другими кольцами Зз, что ведет к образованию полимера (см. ниже стр. 98). [c.92] После 159,4 °С вязкость серы с возрастанием температуры начинает очень быстро подниматься, достигая максимума примерно при 190 °С, и после этого относительно медленно падает. Повышение вязкости происходит благодаря одновременному возрастанию концентрации и длины цепочки полимера, а конечное медленное снижение вязкости является результатом противоположных эффектов возрастания концентрации и уменьшения длины цепочки. [c.92] Парообразная сера. Теплота парообразования при Гк п = 444,6°С и атмосферном давлении равна 287,4 кДж/г (68,6 ккал/г). Состав пара при температуре кипения [9] 3,8% (об.) Зг, 41,8% Зз, 54,6% Зе. [c.92] Зависимость степени диссоциации паров серы от температуры. [c.93] Состав паров серы при различных температурах представлен на рис. 23, а ее-термодинамические характеристики — в табл. 19. [c.93] Вернуться к основной статье