Сера

 

                      Министерство образования и науки Украины

                          Сумской государственный университет

                               Кафедра прикладной экологии

 

 

 

 

 

                   Контрольная робота

                                      по предмету: ”Токсикология”

                                                 Вариант-30(сера)

 

 

 

 

 

Преподаватель:                                                                      Студентки гр.ЕКЗ-71с

Андриенко Н.И                                                                         Шевченко Т.П

 

 

 

 

 

                                                         Сумы-2012

               План 

       Химико-токсилогический паспорт вещества

I Физико-химические свойства

Химическая формула.

Другие наименования вещества.

Агрегатное состояние при н.у.(760мм, 20°С).

Цвет.

Запах.

Атомная масса.

Плотность.

Температура кипения при 760 мм. рт. ст.

Температура плавления.

Растворимость в воде.

Давление насыщенных паров при 20°С.

Химическая реакционная способность.

Чувствительность к нагреванию.

Теплота парообразования при н.у.

II. Воздействие на организм животных и растений.

Симптоматика отравлений.

Пути проникновения и превращения  в организме.

III. Характеристика вещества  как загрязнителя:

В каком виде происходит загрязнение.

Источники поступления в ОС.

С какими экологическими проблемами связан данный загрязнитель.

I Физико-химические свойства

Химическая формула-

16	Сера
S 32,066
3s23p4

Се́ра — элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S (лат. Sulfur). В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли.

Другие наименования вещества- русское название серы восходит к праславянскому *sěra, которое связывают с лат. sērum «сыворотка».

Латинское sulphur (эллинизированное написание более старого sulpur) восходит к индоевропейскому корню *swelp — «гореть».

Агрегатное состояние  при н.у.(760мм, 20°С)-

Природный сросток кристаллов самородной серы

Сера существенно  отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны циклические молекулы S₈, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S₄, S₆) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую). Формулу серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами.

  Цвет- лимонно-желтые кристаллы чистой серы полупрозрачны. Форма кристаллов не всегда одинакова. Чаще всего встречается ромбическая сера (наиболее устойчивая модификация) — кристаллы имеют вид октаэдров со срезанными углами. В эту модификацию при комнатной (или близкой к комнатной) температуре превращаются все прочие модификации.

Запах- без запаха.

Атомная масса- 32,066 а. е. м. (г/моль).

Плотность- 2,070 г/см³.

Температура кипения при  760 мм. рт. ст.- 717,824 K

Температура плавления -1,23 кДж/моль.

 Растворимость в воде-  нерастворима в воде.

Химическая  реакционная способность - Сера - типичный неметалл. На внешней электронной оболочке у нее шесть электронов, и она легче присоединяет электроны других элементов, чем отдает свои. Со многими металлами реагирует с выделением тепла (например, при соединении с медью, железом, цинком). Она соединяется и почти со всеми неметаллами, хотя не так энергично. На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид — бесцветный газ с резким запахом:

S + O₂ = SO₂ Горение серы.

С помощью  спектрального анализа установлено, что на самом деле процесс окисления  серы в двуокись представляет собой  цепную реакцию и происходит с  образованием ряда промежуточных продуктов: моноокиси серы S₂O₂, молекулярной серы S₂, свободных атомов серы S и свободных радикалов моноокиси серы SO^[5].

Восстановительные свойства серы проявляются в реакциях серы и с другими неметаллами, однако при комнатной температуре сера реагирует только со фтором:

S + 3F₂ = SF₆

Расплав серы реагирует с хлором, при этом возможно образование двух низших хлоридов^[6]:

2S + Cl₂ = S₂Cl₂

S + Cl₂ = SCl₂

При нагревании сера также реагирует с фосфором, образуя смесь сульфидов фосфора^[7], среди которых — высший сульфид P₂S₅:

5S + 2P = P₂S₅

Кроме того, при нагревании сера реагирует с водородом, углеродом, кремнием:

S + H₂ = H₂S (сероводород)

C + 2S = CS₂ (сероуглерод)

При нагревании сера взаимодействует со многими металлами, часто — весьма бурно. Иногда смесь металла с серой загорается при поджигании. При этом взаимодействии образуются сульфиды:

2Na + S = Na₂S

Ca + S = CaS

2Al + 3S = Al₂S₃

Fe + S = FeS.

Растворы сульфидов щелочных металлов реагируют с серой с образованием полисульфидов:

Na₂S + S = Na₂S₂

Из сложных веществ следует  отметить прежде всего реакцию серы с расплавленной щёлочью, в которой сера диспропорционирует аналогично хлору:

3S + 6KOH = K₂SO₃ + 2K₂S + 3H₂O.

Полученный  сплав называется серной печенью.

С концентрированными кислотами-окислителями (HNO₃, H₂SO₄) сера реагирует только при длительном нагревании:

S + 6HNO_3(конц.) = H₂SO₄ + 6NO₂ ↑ + 2H₂O

 Диоксид серы образуется при сжигании серы на воздухе, в частности, при обжиге сульфидных руд металлов. Диоксид серы – бесцветный газ с удушающим запахом. Это ангидрид сернистой кислоты, он легко растворяется в воде с образованием сернистой кислоты. Диоксид легко сжижается (т. кип. –10°C) и его хранят в стальных цилиндрах. Диоксид используют в производстве серной кислоты, в холодильных установках, для отбеливания текстиля, древесной массы, соломы, свекловичного сахара, для консервации фруктов и овощей, для дезинфекции, в пивоваренных и пищевых производствах.

Сернистая кислота H₂SO₃ существует только в разбавленных растворах (менее 6%). Это слабая кислота, образующая средние и кислые соли (сульфиты и гидросульфиты). Сернистая кислота – хороший восстановитель, реагируя с кислородом образует серную кислоту. Сернистая кислота находит несколько областей применения, среди которых – обесцвечивание шелка, шерсти, бумаги, древесной массы и аналогичных веществ. Она используется как антисептик и консервант, особенно для предотвращения брожения вина в бочках, для предотвращения ферментации зерна при извлечении крахмала. Кислоту используют и для сохранения продуктов. Наибольшее значение из ее солей имеет гидросульфит кальция Ca(HSO₃)₂, используемый при переработке древесной щепы в целлюлозу.

Триоксид серы SO₃ (серный ангидрид), образующий с водой серную кислоту, представляет собой либо бесцветную жидкость, либо белое кристаллическое вещество (кристаллизуется при 16,8°С; т. кип. 44,7°С). Он образуется при окислении диоксида серы кислородом в присутствии соответствующего катализатора (платина, пентаоксид ванадия). Триоксид серы сильно дымит во влажном воздухе и растворяется в воде, образуя серную кислоту и выделяя много тепла. Его используют в производстве серной кислоты и получении синтетических органических веществ.

Серная  кислота H₂SO₄. Безводная H₂SO₄ – бесцветная маслянистая жидкость, растворяет SO₃, образуя олеум. Смешивается с водой в любых отношениях. При растворении в воде образуются гидраты с выделением очень большого количества теплоты; поэтому во избежание разбрызгивания кислоты обычно при растворении осторожно, постепенно добавляют кислоту в воду, а не наоборот. Концентрированная кислота хорошо поглощает пары воды и поэтому применяется для осушения газов. По этой же причине она приводит к обугливанию органических веществ, особенно углеводов (крахмала, сахара и т.п.). При попадании на кожу вызывает сильные ожоги, пары разъедают слизистую дыхательных путей и глаз. Серная кислота – сильный окислитель. Конц. H₂SO₄ окисляет HI, HBr до I₂ и Br₂ соответственно, уголь – до CO₂, серу – доSO₂, металлы – до сульфатов. Разбавленная кислота тоже окисляет металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода. H₂SO₄ – сильная двухосновная кислота, образующая средние и кислые соли – сульфаты и гидросульфаты; большинство ее солей растворимы в воде, за исключением сульфатов бария, стронция и свинца, малорастворим сульфат кальция.

Серная кислота  – один из важнейших продуктов  химической промышленности (производящей щелочи, кислоты, соли, минеральные  удобрения, хлор). Ее получают главным  образом контактным или башенным способом по принципиальной схеме:

Большая часть получаемой кислоты идет на производство минеральных удобрений (суперфосфат, сульфат аммония). Серная кислота служит исходным сырьем для получения солей и других кислот, для синтеза органических веществ, искусственных волокон, для очистки керосина, нефтяных масел, бензола, толоуола, при изготовлении красок, травлении черных металлов, в гидрометаллургии урана и некоторых цветных металлов, для получения моющих и лекарственных средств, как электролит в свинцовых аккумуляторах и как осушитель.

Тиосерная кислота H₂S₂O₃ структурно аналогична серной кислоте за исключением замены одного кислорода на атом серы. Наиболее важным производным кислоты является тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ – бесцветные кристаллы, образующиеся при кипячении сульфита натрия Na₂SO₃ с серным цветом. Тиосульфат (или гипосульфит)натрия используется в фотографии как закрепитель (фиксаж).

Сульфонал (CH₃)₂C(SO₂C₂H₅)₂ – белое кристаллическое вещество, без запаха, слабо растворимое в воде, является наркотиком и используется как седативное и снотворное средство.

Сульфид водорода H₂S (сероводород) – бесцветный газ с резким неприятным запахом тухлых яиц. Он несколько тяжелее воздуха (плотность 1,189 г/дм³), легко сжижается в бесцветную жидкость и хорошо растворим в воде. Раствор в воде является слабой кислотой с рН ~ 4. Жидкий сероводород используют как растворитель. Раствор и газ широко применяют в качественном анализе для отделения и определения многих металлов. Вдыхание незначительного количества сероводорода вызывает головную боль и тошноту, большие количества или непрерывное вдыхание сероводорода вызывают паралич нервной системы, сердца и легких. Паралич наступает неожиданно, в результате нарушения жизненных функций организма.

Монохлорид серы S₂Cl₂ – дымящая масляная жидкость янтарного цвета с едким запахом, слезоточивая и затрудняющая дыхание. Она дымит во влажном воздухе и разлагается водой, но растворима в сероуглероде. Монохлорид серы – хороший растворитель для серы, иода, галогенидов металлов и органических соединений. Монохлорид используется для вулканизации каучука, в производстве типографской краски и инсектицидов. При реакции с этиленом образуется летучая жидкость, известная как горчичный газ (ClC₂H₄)₂S – токсичное соединение, используемое как боевое химическое отравляющее вещество раздражающего действия.

Дисульфид углерода CS₂ (сероуглерод) – бледно -желтая жидкость, ядовитая и легко воспламеняющаяся. CS₂ получают синтезом из элементов в электрической печи. Вещество нерастворимо в воде, имеет высокий коэффициент светопреломления, высокое давление паров, низкую температуру кипения (46°C). Сероуглерод – эффективный растворитель жиров, масел, каучука и резин – широко используют для экстракции масел, в производстве искусственного шелка, лаков, резиновых клеев и спичек, уничтожения амбарных долгоносиков и одежной моли, для дезинфекции почв

S + 2H₂SO_4(конц.) = 3SO₂ ↑ + 2H₂O

Теплота парообразования  при н.у.- 10,5 кДж/моль

Чувствительность  к нагреванию-при нагревании сера реагирует со многими металлами (железом, алюминием, ртутью) и неметаллами (кислородом, галогенами, водородом). «Природа серы огненная, горючая... [Сера] нацело сгорает, улетучиваясь в дым», — записано в одном алхимическом трактате. Действительно, при горении серы на воздухе или в кислороде образуется оксид серы(IV), или сернистый газ, SO₂, содержащий примесь (около 3% по объёму) высшего оксида серы, или серного ангидрида, SO₃,. Сернистый газ SO₂ — бесцветный газ с удушливым резким запахом.

Давление насыщенных паров  при 20°С- сернистая кислота (SO₂) жидкая 2162 (3,24 атм.),сернистый углерод 198,5 , сера только (выше 800°) 2,21.

II. Воздействие на организм животных и растений.

Симптоматика  отравлений для человека соединениями серы.

Токсичность серы

Чистая сера нетоксична для человека. Данные о  токсичности серы, содержащейся в  пищевых продуктах, отсутствуют. Летальная  доза  не определена. Токсичны многие соединения серы. К числу наиболее опасных соединений серы относятся сероводород, оксид серы и сернистый ангидрид.

 

Сернистый газ (сернистый ангидрид, двуокись серы) встречается в производстве серной кислоты, при обжиге и плавке сернистых руд, добыче нефти, при действии серной кислоты на металлы, на целлюлозных, кожевенных, ультрамариновых и клеевых заводах и везде, где пользуются углем или газом, богатым серой, поступает в организм через дыхательные пути. Выделяется из организма в основном с мочой.   Патогенез и симптомы отравления. Сернистый газ обладает сильно раздражающим действием на слизистые оболочки. Это обусловлено тем, что при контакте с водой он образует сернистую и серную кислоты. При длительном контакте оказывает резорбтивное действие, нарушая ряд обменных и ферментативных процессов.   При малых концентрациях наблюдаются явления раздражения верхних дыхательных путей и глаз; першение в горле, чиханье, охриплость голоса, кашель и насморк, слезотечение, гиперемия слизистых оболочек носа и глотки. Более высокие концентрации вызывают воспаление и даже ожог слизистых оболочек глаз, носоглотки, трахеи и бронхов. При этом нарастают одышка и цианоз, приступы сухого кашля, боль в носу, горле и груди. Появляются тошнота, затруднение глотания и речи, атония, рвота, часто с примесью крови, в легких определяются сухие и влажные хрипы, головная боль, головокружение и общая слабость.   При тяжелых отравлениях развиваются гнойные бронхиты и бронхиолиты, токсические пневмонии, острая эмфизема. При этом наблюдается расстройство сознания. Однако тяжелая форма отравления встречается редко, так как вдыхание большой концентрации сернистого газа вызывает рефлекторный спазм голосовой щели с ощущением удушья. Это заставляет пострадавшего быстро выйти на свежий воздух, что и прекращает дальнейший контакт с ядом. В случаях попадания жидкого сернистого газа в глаза наступает гибель верхних слоев роговицы и конъюнктивы с последующими осложнениями, а если на кожу — то отмечается побледнение, сменяющееся гиперемией и образованием пузырей.   Первая помощь и лечение: вывести пострадавшего на свежий воздух, промыть глаза и пополоскать горло водой или 2% раствором гидрокарбоната натрия, в нос закапать 0,5% раствор дикаина с адреналина гидрохлоридом, внутрь дать кодеин или этилморфина гидрохлорид. При более тяжелых поражениях: в глаза закапать 0,25% раствор левомицетина и надеть темные очки, в нос ввести сосудосуживающие средства, продолжать полоскание носа и глотки 2% раствором гидрокарбоната натрия, затем ингаляции этим же раствором и аэрозолем раствора новокаина: при кашле применяют кодеин или этилморфина гидрохлорид, отхаркивающие средства (теплое молоко с боржомом или с содой и маслом), горчичники или банки на грудь.

Сероводород —бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Встречается в шахтах, на свекло-сахарных заводах, производстве искусственного шелка, в кожевенной промышленности, грязелечебницах, нефтяной промышленности, производстве асфальта. Выделяется при гниении органических веществ, разложении горных пород и минералов, в состав которых входят сульфидные соединения, содержится в сточных водах различных производств.   Сероводород поступает в организм главным образом через дыхательные пути и частично через кожный покров. Выделяется из организма преимущественно с мочой в виде окисленных серных соединений и незначительная часть легкими в неизмененном виде.   Патогенез и симптомы отравления. Сероводород является высокотоксичным нервным ядом с сильно выраженным раздражающим действием на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Вызывает тканевую гипоксию в результате угнетающего действия на ферменты тканевого дыхания (связывание железа в цитохромах). Поражает центральную нервную систему и кроветворные органы.   При легкой форме отравления наблюдаются боль и резь в глазах, слезотечение, светобоязнь, блефароспазм, гиперемия конъюнктивы, раздражение в носу и горле, боль за грудиной и кашель. Кроме этого, появляются усталость, головная боль и тошнота. В легких прослушиваются сухие хрипы.   При воздействии сероводорода в более высоких концентрациях к указанным, но более выраженным явлениям присоединяются признаки резорбтивного действия, а именно: головная боль, головокружение, рвота, слабость, состояние оглушения или возбуждения, обморочное состояние. Наряду с бронхитом могут' быть бронхопневмония, отек легких, расстройство сердечной деятельности и снижение артериального давления. Иногда увеличивается печень, нарушается мочеиспускание и возникает альбуминурия. Температура тела при этом повышается. Тяжелое отравление протекает по типу судорожно-коматозной формы. Быстрая и глубокая потеря сознания сопровождается судорогами, угнетением рефлексов, галлюцинациями, поражением деятельности сердечно-сосудистой системы и дыхания. Такое коматозное состояние может завершиться смертельным исходом. При благоприятном исходе кома сменяется резким двигательным возбуждением с последующим глубоким сном. В дальнейшем появляется астенический синдром, который постепенно исчезает либо осложняется энцефалопатией. При очень высоких концентрациях сероводорода возникает молниеносная (апоплексическая) форма отравления, которая приводит к почти мгновенной смерти от паралича дыхательного центра и сердца. При этом явления раздражения слизистых оболочек не успевают развиться. Первая помощь и лечение: вывести пострадавшего на чистый воздух и освободить от стесняющей дыхание одежды.   Лечение легких отравлений направлено на ликвидацию явлений раздражения слизистых оболочек — промывание глаз чистой водой, закапывание прокипяченного и остуженного вазелинового масла, а также холодные примочки. При боли и рези в глазах закапывают 0,5% раствор дикаина или новокаина с добавлением адреналина гидрохлорида (1 : 1000), надевают темные очки. При раздражении носоглотки и верхних дыхательных путей рекомендуют полоскание горла содовой водой, ингаляции аэрозоля раствора новокаина или масляные, внутрь дают кодеин. В случае нарушения дыхания показана длительная ингаляция кислорода. При бронхопневмонии применяют антибиотики и сульфаниламидные препараты, по показаниям — сердечные средства. Двигательное возбуждение снимают бромидами.