硫,元素界的“旅行者”

2024-11-11 00:00:00何晓奥

硫,就像元素界的“旅行者”,它的足迹遍布整个地球。从火山岩浆释放出的硫黄(单质硫)到溶解在江河湖海水体中的硫酸盐;从空气里的二氧化硫到岩石中看起来类似黄金的黄铁矿(二硫化铁),硫元素的身影简直无处不在。

古代生活的神奇“百宝箱”

世界各国先民都会使用不同的含硫物质,因为他们发现这些含有硫元素的物质就像一个功能齐全的“百宝箱”,能给生活带来很多帮助。下面我们就乘坐时光列车回到古代,打开“百宝箱”,看看里面有哪些神奇“宝物”吧!

“宝物”1号:“:棉花漂白剂——硫黄

公元前1600 年,古埃及人利用采集到的硫黄漂白棉花,这是含有硫元素的物质最早的实际用途之一。

“宝物”2号:“:制作热兵器和烟花的原材料——黑火药

在古代中国,硫黄是制作四大发明之一——黑火药的主要原料。唐朝末年,黑火药被应用于战争,但由于技术限制,其最初主要作为纵火的工具。随着工艺的改进,黑火药的爆炸性能增强,具有强大威力的新型火器也不断出现。

到了宋朝年间,民间还出现了以黑火药为原料制作而成的爆竹,绚丽的烟花和巨大的声响逐渐成为中华民族传统年味的表现。

“宝物”3号:“:持色力超强的天然颜料——朱砂

含硫矿石是人类历史上最早应用于艺术创作的天然颜料之一。史前时代,人类在山洞的岩石上作画,因此所需的颜料不仅要具备良好的着色能力,还要能经受住自然环境的考验,长时间保持色彩。

朱砂(硫化汞)就是一种典型的含硫矿物颜料,其色正红,明艳而沉稳,经久不褪色,在中国古代被广泛用于壁画创作。朱砂作为颜料的历史,最早可以追溯至新石器时代,在距今六千多年的“河姆渡文化木胎朱漆碗”上,考古学家就发现了朱砂的使用痕迹。

误解消除,原来硫是独立元素

尽管古代人类熟悉含硫物质的多种功能,并将其应用于生活的方方面面,但是硫作为一种独立元素被世人认知的历史却并不长。

化学史上的著名误解“燃素说”认为:物质燃烧是因为其本身含有一种“燃素”,物质的燃烧过程就是释放“燃素”的过程,因此具有可燃性的硫被认为是一种含有“燃素”的氢氧化合物。

直到1772 年,法国化学家拉瓦锡在实验中发现:硫在燃烧时与空气中的氧元素结合,形成了新的含氧硫化物,比原来由单一硫元素组成的物质更重。拉瓦锡的这个实验不仅纠正了“燃素说”中的错误,让人们正确认识物质的燃烧,还证明了实验中的原料硫其实是一种独立元素。

1810 年,法国化学家吕萨克和泰纳尔在拉瓦锡结论的基础上,对硫元素的化学性质进行了更深入的研究。吕萨克还对早期的硫酸工业生产作出众多贡献。这些工作让硫作为独立元素的地位更加稳固,也给后人研究和应用硫元素奠定了基础。

合理使用,对酸雨说“不”!

硫主要产自天然气和矿石资源,每年的产量可达百万吨。含有硫元素的矿石在开发利用中会产生大量二氧化硫,并与大气中的水蒸气、氧气发生反应,形成硫酸小液滴。这些小液滴一旦随着降雨重返地表,就会形成比正常降水酸性更强的酸雨。

酸雨造成的危害是多方面的。首先,酸雨会改变土壤的酸碱度,导致营养物质流失,影响植物生长,甚至会造成树木和农作物的大面积死亡。此外,酸雨还会腐蚀建筑、桥梁和其他基础设施,危害其使用安全。更严重的是,很多露天放置的珍贵文物也会被酸雨侵蚀,变得“面目全非”,造成难以估计的损失。

许多国家为了减少酸雨对环境的影响,采取了降低二氧化硫排放的措施,如使用低硫燃料、安装烟气脱硫设备等。中国作为世界上最大的硫生产国之一,在技术和政策支持下,酸雨治理取得了巨大成效。我国的酸雨面积已从2005 年的40% 大幅下降到2020 年的4.8%。

不难看出,硫元素在生活、工业领域都非常重要,让其发挥作用的同时降低对环境的危害,才能真正推动绿色化学发展。