О драгоценных и полудрагоценных камнях
Сера не серая, сера – золотая!
Сера... Самый что ни на есть адский минерал! В преисподней, как известно, в половине котлов кипит смола, а в половине – расплавленная сера. И дело тут не только в том, что температура кипения серы втрое выше температуры кипения смолы. Разогретая сера легко окисляется, давая на редкость едкий дым – недаром в погребах, нуждающихся в дезинфекции, сжигают серные шашки. Дым горящей серы - дополнительная, так сказать, воспитательная мера для грешников...
Есть все основания полагать, что в мифический подземный мир люди поместили серу задолго до изобретения сколько-нибудь структурированной религии. Минерал этот в самородном виде обнаружен человеком невероятно давно, и в течение многих веков пытливые умы стремились найти – и находили! – применение сере.
Сера в историческом аспекте
Сам факт упоминания серы в книгах, написанных задолго до наступления Нашей эры, говорит о популярности минерала у древнего человека. Греки обнаружили залежи серы на Сицилии, и в течение многих веков возили ее оттуда по всей Ойкумене. В ту пору сера использовалась для приготовления едких составов, пригодных для чернения металлов, отбеливания тканей и кожи (в том числе и кожи лица), для уничтожения плесени и паразитов.
Судя по всему, самородная сера входила в состав так называемого «греческого огня» - самовоспламеняющегося смолоподобного состава, с успехом использовавшегося в военном деле. Изобретая порох, китайцы не могли обойтись без серы. Врачеватели прошлого – как, впрочем, и медицина современности – широко использовали разнообразные соединения серы.
Сера в природе
В чистом виде природная сера встречается нечасто – хотя в земной коре её содержится не менее полупроцента (1,4∙1017 тонн). Это много! В большинстве случаев геологам приходится иметь дело с рудами, изобилующими прослойками серы.
В современной науке существует несколько гипотез образования месторождений серы – причем взаимоисключающих. Высокая химическая активность элемента предполагает многократное его связывание и выделение в процессах формирования верхних слоев земной коры – но как идут реакции, точно неизвестно.
Интересными представляются теории биогенного происхождения серных отложений: на планете, оказывается, есть несколько разновидностей бактерий, использующих соединения серы в пищу. По другим представлениям, сера – продукт вымывания сульфатов из глубинных углеводородов.
Учеными исследуются самые разные версии замещения элементов в породах земной коры, приводящие к выделению и накоплению серы. Однако окончательного понимания законов появления самородной и рудной серы пока нет.
Физические и химические свойства серы
Детальные исследования свойств серы состоялись лишь в XVIII веке. Провел их знаменитый французский естествоиспытатель Антуан Лавуазье. Он выяснил, что сера охотно кристаллизуется из расплава, причем поначалу кристаллы принимают игольчатый вид – но эта форма неустойчива, и при снижении температуры происходит перекристаллизация с образованием объемных полупрозрачных сростков золотистого или лимонно-желтого цвета.
Очень необычно поведение серы при нагревании. Расплавленная сера (t ≥ 113°C), будучи вылитой в холодную воду, превращается в резиноподобную пластичную массу. Требуется несколько суток, чтобы в серной массе начались процессы кристаллизации.
Нагревание серы до температур значительно выше точки плавления ведет к повышению вязкости вещества. Начинается «уплотнение» при 155°С, а при 187°С сера делается почти твердой. Лишь при 300°С к сере возвращается текучесть, а при 445°С она закипает (привет грешникам).
Разогретая до газообразного состояния, сера продолжает удивлять своими свойствами. При сравнительно невысоких температурах в молекуле газообразной серы содержится восемь атомов. При достижении почти двукратной температуры кипения в молекуле летучей серы остается два атома. Одноатомным газом сера становится лишь при 1700°С.
Добыча серы
Обычная добыча серы осуществляется карьерным способом – с использованием огромных экскаваторов, большегрузных самосвалов и обогатительных фабрик. Остроумный метод извлечения серы из недр был предложен Германом Фрашем в конце ХIХ века. Американский химик предложил закачивать под землю горячую воду, и через скважины выкачивать расплавленную серу.
Правда, температура плавления серы почти на 13°С выше температуры кипения воды, однако подача раствора под высоким давлением решает проблему. Итогом внедрения процесса стало получение достаточно чистой серы на первом же этапе производства.
В ХХ веке был предложен метод расплавления серы, находящейся под землей, токами высокой частоты с последующим извлечением расплава через скважины. Нагнетание горячего сжатого воздуха в серные пласты помогает подъему разжиженного минерала.
В нашей стране разработан чрезвычайно рациональный способ эксплуатации серных месторождений. Подземная залежь поджигается, на поверхность выкачивается сернистый газ, который затем транспортируется на химические заводы по трубопроводам.
Использование серы
Человечество уверенно конкурирует с преисподней за серу. Для изготовления одной резиновой покрышки для легкового автомобиля требуется почти 3 кг серы. Отбеливание килограмма бумаги происходит при расходовании ста граммов серы. Огромное количество серы мы сжигаем вместе со спичками. Немного меньше серы мы съедаем в виде лекарств...
Серная кислота широко используется в промышленности. Минеральная сера – известный и эффективный активатор фосфорных удобрений. Скоростная металлообработка – и та не обходится без серы! Эмульсии, применяемые для смазки и охлаждения обрабатываемых деталей, порой на одну пятую состоят из серы!
Между прочим, порошковая сера – первое средство для обеззараживания ртутных разливов. При контакте ртути и серы образуется сульфид металла, издавна называемый киноварью и являющийся весьма устойчивым веществом. Из киновари ртуть не испаряется – стало быть, простого опыления серой места разлива ртути достаточно для устранения опасности отравления ртутными парами.
