硫

固体,非金属元素。原子序数16,分子量32.06,熔点115.22℃,沸点444.674℃。以晶体和无定形的形式存在。古代称为硫磺。主要见于火山附近,和石油一起大量存在于盐丘中,由于它有商业价值而被提炼。使用的提炼方法是弗拉施原油脱硫法,硫被高温蒸汽熔化为液体后抽到地面。硫易迅速与多种元素反应生成硫化物、硫酸盐和氧化物。常见的化合物有硫化钠(Na2S)、硫化锌(ZnS)、有毒气体硫化氢(H2S)、硫酸铜(CuSO4)、硫酸钙(CaSO4)。氧化物SO2和SO3是酸性气体,溶于水后生成亚硫酸(H2SO3)和硫酸(sulphuricacid)(H2SO4)。

中文名称：硫

英文名称：Sulfur

别称：硫磺，硫黄

化学符号：S

原子序数：16

相对原子质量：32.065

分子量：32.065

熔点：115℃

沸点：444.6℃

水溶性：难溶

密度：1.96g/cm³

外观：黄色固体

化学品类别：活泼非金属单质

CAS：号：7704-34-9

EINECS：号：231-722-6

1、元素简介

元素符号S,原子序数16,原子量32.06,外围电子排布3s23p4,位于第三周期第ⅥA族,主要氧化数-2、0、+2、+4、+6。原子共价半径104pm,离子半径S-2184pm,S+630pm,第一电离能1000kJ/mol,电负性2.5。单质硫俗称硫磺。黄色晶体。有多种同素异形体,斜方硫又叫菱形硫或α-硫,在95.5℃以下最稳定,密度2.1g/cm3,熔点115℃,沸点445℃,质脆,不易传热导电,难溶于水,微溶于乙醇,易溶于二硫化碳;单斜硫又称β-硫,在95.5℃以上时稳定,密度1.96g/cm3;弹性硫又称γ-硫是无定形的,不稳定,易转变为α-硫。斜方硫和单斜硫都是由S8环状分子组成,液态时为链状分子组成,蒸气中有S8、S4、S2等分子,1000℃以上时蒸气由S2组成。化学性质比较活泼,能跟氧、氢、卤素(除碘外)、金属等大多数元素化合,生成离子型化合物或共价型化合物。硫单质既有氧化性又有还原性。如硫跟铁共热生成硫化亚铁,跟碳在高温下生成二硫化碳,常温下跟氟化合生成六氟化硫,加热时跟氯化合生成S2Cl2。硫在工业上主要用于制硫酸、硫化橡胶、黑火药、火柴、硫化物等。农业上用作杀虫剂,如石灰硫磺合剂,还用于制医药,如硫磺软膏。古代人已认识了天然硫。硫以游离态和化合态存在于自然界中,化合态主要有硫化物和硫酸盐。在地壳中的丰度为0.048%。从天然硫矿制得,或将黄铁矿和焦炭混和在有限空气中燃烧制得。

2、发现简史

硫在远古时代就被人们知晓而使用了。硫在自然界中存在有单质状态，每次火山爆发都会把地下大量的硫带到地面。硫还和多种金属形成硫化物和各种硫酸盐，广泛存在于自然界中。单质硫具有鲜明的橙黄色，燃烧时形成强烈的臭味，金属硫化物矿在煅烧过程中，或者落进古代人们的篝火中时，同样发生硫在燃烧时所产生的气味。在西方，古代人们认为硫燃烧所形成的浓厚的烟和强烈的臭味能够驱除魔鬼，在古罗马，人们用硫燃烧产生的二氧化硫清扫消毒住屋或漂白布匹，在庞贝城的发掘中，发现一幅画，画中有一个盛有硫黄的铁盘，在铁盘的上面是悬吊物体的装置。我们的祖先首先把硫用来制造火药，火药是我国古代的四大发明之一，当时的火药是硫黄、硝石和木炭的混合物。

在1776年，法国化学家拉瓦锡首先确定了硫的不可分割性，认为它是一种元素。它的拉丁名称为sulphur，传说来自印度的梵文sulvere，原意为鲜黄色，它的英文名称为sulfur。化学符号为S。

3、元素来源

硫在地壳中的含量为0.045%，是一种分布较广的元素。它在自然界中以两种形态出现——单质硫和化合态硫。天然的硫化合物包括金属硫化物、硫酸盐和有机硫化合物三大类。最重要的硫化物矿是黄铁矿FeS2，它是制造硫酸的重要原料。其次是黄铜矿CuFeS2、方铅矿PbS、闪锌矿ZnS等。硫酸盐矿以石膏CaSO4·2H2O和Na2SO4·10H2O为最丰富。有机硫化合物除了存在于煤和石油等沉积物中外，还广泛地存在于生物体的蛋白质、氨基酸中。单质硫主要存在于火山附近。

4、单质硫

单质硫

单质硫有多种同素异形体，其中最常见的是斜方硫和单斜硫。斜方硫亦称为菱形硫或α-硫，单斜硫又叫β-硫。斜方硫在368.4K以下稳定，单斜硫在368.4K以上稳定。368.4K是这两种变体的转变温度，在这个温度时这两种变体处于平衡状态。斜方硫是室温下唯一稳定的硫的存在形式，所有其它形式的硫在放置时都会转变成晶体的斜方硫。

斜方硫和单斜硫都易溶于CS2中，都是由S8环状分子(皇冠构型)组成的，在这个环状分子中，每个S原子采取sp3杂化态，与另外两个硫原子形成共价单键相联结。在此构型中键长是206pm，内键角为108°，两个面之间的夹角为98°。

5、化合态硫

金属硫化物

硫铁矿

金属硫化物即为硫化某的形式（某为金属）。金属硫化物可由硫与金属生成二元化合物，也可由硫化氢（或氢硫酸）与金属氧化物或氢氧化物作用生成。

硫酸盐

硫酸盐

硫酸盐，是由硫酸根离子（SO42-）与其他金属离子组成的化合物，都是电解质，且大多数溶于水。硫酸盐矿物是金属元素阳离子（包括铵根）和硫酸根相化合而成的盐类。由于硫是一种变价元素，在自然界它可以呈不同的价态形成不同的矿物。当它以最高的价态S6+与四个O2-结合成SO42-，再与金属元素阳离子即形成硫酸盐。在硫酸盐矿物中，与硫酸根化合的金属阳离子有二十余种。就是说有含硫酸根的盐就是硫酸盐。

有机硫化合物

有机硫化合物（organosulfurcompound）指含碳硫键的有机化合物，存在于石油和动植物体内。从数量上说，有机硫化合物仅次于含氧或含氮的有机化合物。有机硫化合物可分为含二价硫的有机化合物和含高价（四价或六价）硫的有机化合物两大类。第一类化合物多数与其相应的含氧化合物在结构和化学性质方面相似，个别的第二类化合物也有同样现象。

6、同位素

硫有18种同位素，其中四种是稳定的：S-32（95.02%）、S-33（0.75%）、S-34（4.21%）和S-36（0.02%），除35S外，其它放射性同位素的半衰期都很短。硫-35由宇宙射线射击空气中的氩-40而导致，其半衰期为87天。

硫化物沉淀时根据温度的不同S-34的含量少许不同。假如在一个矿物中硫化物和碳酸盐同时存在的话，那么根据碳-13和硫-34的含量可以推算出矿物形成时矿水的pH值和氧的逸度。

在森林生态系统中，硫酸盐主要来自空气，少量来自矿物的风化。其中硫的同位素的不同含量可用来确定它们的来历。

7、元素应用

工业需求

硫酸

硫在工业中很重要，比如作为电池中或溶液中的硫酸。硫被用来制造火药。在橡胶工业中做硫化剂。硫还被用来杀真菌，用做化肥。硫化物在造纸业中用来漂白。硫酸盐在烟火中也有用途。硫代硫酸钠和硫代硫酸氨在照相中做定影剂、肥料。

制造硫酸、亚硫酸盐、杀虫剂、塑料、搪瓷、合成染料、橡胶硫化、漂白粉、药物、油漆。

硫矿物最主要的用途是生产硫酸和硫磺。硫酸是耗硫大户，中国约有70%以上的硫用于硫酸生产。化肥是消费硫酸的最大户，消费量占硫酸总量的70%以上，尤其是磷肥耗硫酸最多，增幅也最大。硫酸除用于化学肥料外，还用于制作苯酚、硫酸钾等90多种化工产品；轻工系统的自行车、皮革行业；纺织系统的粘胶、纤维、维尼纶等产品；冶金系统的钢材酸洗、氟盐生产部门；石油系统的原油加工、石油催化剂、添加剂以及医药工业等都离不开硫酸。随着中国经济的发展，各行业对硫酸的需求量均呈缓慢上升趋势，化肥用项是明显的增长点。

高品位硫铁矿烧渣可以回收铁等；低品位的烧渣可作水泥配料。烧渣还可以回收少量的银、金、铜、铝、锌和钴等。硫磺除为生产硫酸的原料之外，还广泛用来生产化工产品，如硫化铜、焦亚硫酸钠等。另外，在食糖生产中，要把硫磺氧化为二氧化硫气体用于漂白脱色。在农药生产中也直接或间接使用硫磺；粘胶纤维生产中需用二硫化碳作溶剂；硫化金属矿浮选用的药剂要以二硫化碳为原料；除以上应用外，消费硫磺的行业还有火柴制造、水泥枕轨处理、医药、火药等。

比如作为电池中或溶液中的硫酸。硫被用来制造火药。硫也是生产橡胶制品的重要原料。硫还被用来杀真菌，用做化肥。硫化物在造纸业中用来漂白。硫还可用于制造黑色火药、焰火、火柴等。硫代硫酸钠和硫代硫酸氨在照相中做定影剂。硫又是制造某些农药(如石灰硫黄合剂)的原料。

生物应用

半胱氨酸、蛋氨酸、同型半胱氨酸和牛磺酸等氨基酸和一些常见的酶含硫，因此硫是所有细胞中必不可少的一种元素。在蛋白质中，多肽之间的二硫键是蛋白质构造中的重要组成部分。有些细菌在一些类似光合作用的过程中使用硫化氢作为电子提供物（一般植物使用水来做这个作用）。植物以硫酸盐的形式吸收硫。无机的硫是铁硫蛋白的一个组成部分。在细胞色素氧化酶中，硫是一个关键的组成部分。黑火药是我国古代的四大发明之一，距今已有1000多年的历史。在军事上主要用作枪弹、炮弹的发射药和火箭的推进剂及其他驱动装置的能源，是弹药的重要组成部分。火药最初主要用于医药,这从其命名的"药"字即可见一斑,后来火药传至欧洲才用于军事。

医疗上，硫还可用来制硫黄软膏医治某些皮肤病，但硫对身体危害较大长期在高含硫的工况下工作对身体有极大损害。

8、黑火药与硫

黑火药

黑火药是我国古代的四大发明之一，距今已有1000多年的历史。在军事上主要用作枪弹、炮弹的发射药和火箭的推进剂及其他驱动装置的能源，是弹药的重要组成部分。火药最初主要用于医药,这从其命名的"药"字即可见一斑,后来火药传至欧洲才用于军事。

黑火药着火时，发生如下化学反应：2KNO3+S+3C====K2S+N2↑+3CO2↑。硝酸钾分解放出的氧气，使木炭和硫磺剧烈燃烧，瞬间产生大量的热和氮气、二氧化碳等气体。由于体积急剧膨胀，压力猛烈增大，于是发生了爆炸。由于爆炸时有K2S固体产生，往往有很多浓烟冒出，因此得名黑火药。

9、制取方法

1.往二氧化硫中通入氢硫酸，可以制取硫。化学方程式：SO2+2H2S=3S↓+2H2O（氧化还原反应）

2.往酸性高锰酸钾中通入氢硫酸。化学方程式：2KMnO4+5H2S+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5S↓+8H2O

3.往亚硫酸中通入硫化氢。化学方程式：11.2H2S+H2SO3=3S↓+3H2O

10、工业品危险防范

危险性

工业硫磺

工业硫磺为易燃固体。此外，空气中含有一定浓度硫磺粉尘时不仅遇火会发生爆炸，而且硫磺粉尘也很易带静电产生火花导致爆炸(硫磺粉尘爆炸下限为2.39/m)，继而燃烧引发火灾。按固体火灾危险性分类硫磺属于乙类，硫磺回收和成型装置属于火灾危险性乙类装置。人体吸入硫磺粉尘后还会引起咳嗽、喉痛等。

燃烧爆炸危险性

①正常情况下燃烧缓慢，与氧化剂混合时燃烧速度剧增；

②与氧化剂混合可形成爆炸性混合物；

③遇明火、高温易发生火灾；

④粉尘易带高达数千伏乃至上万伏静电；

⑤摩擦产生的高温和明火等均可导致硫磺粉尘爆炸和火灾；

⑥一般情况下硫磺粉尘比易燃气体更易发生爆炸，但燃烧速度和爆炸压力比易燃气体小。

毒性

接触限值：中国MAC、美国TWA和STEL均未制定标准毒理资料：低毒性。

对人体危害

①因其可在肠内部分转化为硫化氡而被人体吸收，故大量吞入(10～209)可导致硫化氢中毒；

②可引起眼结膜炎、皮肤湿疹，对皮肤有弱刺激性；

③长期吸入硫磺粉尘一般无明显毒性。

防范措施

根据国家标准《工业硫磺》(GB2449—2006)规定，有关工业硫磺安全等防护事项

(1)安全：从事工业硫磺生产、运输、储存及加工的工作人员，操作时应使用必要的防护用品。严格遵守国家有关消防、危险品的安全条例。工业硫磺堆放场所和仓库应设置专门灭火器材，严禁明火。允许以喷水等方法熄灭烧着的硫磺。由于硫磺粉尘易爆，使用和运输工业硫磺时应防止生成或泄出硫磺粉尘。液体硫磺的生产、储运以及使用遵照相关安全规定执行。

(2)标志、包装、运输和储存：工业硫磺的包装容器上应有明显、牢固的标志，内容包括生产厂名、厂址、产品名称、商标、等级、净质量、批号、生产日期、《工业硫磺》标准编号和符合GB190规定的“易燃固体”标志。固体产品可用塑料编织袋或内衬塑料薄膜袋包装，也可散装。其中，包装块状硫磺可不用内衬塑料薄膜袋，散装产品应遮盖，但粉状硫磺不可散装。液体硫磺应使用专门容器储装。

(3)产品的运输按国家有关规定行：块状、粒状硫磺可储存于露天或仓库内。粉状、片状硫磺储存于有顶盖的场所或仓库内。袋装产品成垛堆放，堆垛间应留有不少于0.75m宽的通道。不许放置在上下水管道和取暖设备的近旁。