Поведение химических веществ в окружающей среде

ФЕДЕРЕЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ГОУ  ВПО «Самарский государственный  технический университет»

__________________________________________________________________

К а ф е  д р а  Химическая технология и промышленная экология

2012/2013  учебный год

 

курсовая  работа

 

Поведение химических веществ в окружающей среде

Сера Бутен

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент III-НТФ-11

Проверил:

 доцент

Смирнов Б. Ю.

 

 

 

 

 

Самара 2012

Министерство образования  и науки РФ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Химическая  технология и промышленная экология»

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине «Химия окружающей среды» студенту III курса 11 группы нефтетехнологического факультета

ТЕМА: «Поведение химических веществ в  окружающей среде.

Бутены, сера»

ЛИТЕРАТУРА

Поведение химических веществ  в окружающей среде: Метод, указ. к  курс, работе / Самар, гос. техн. ун-т; Сост. Б.Ю.Смирнов. Самара, 2006.11 с.

СРОК ЗАЩИТЫ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 26 декабря 2012 года.

КОНСУЛЬТАНТ-доцент Б.Ю.Смирнов

б сентября 2012 года

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

	Введение	3
Глава 1.	Сера.	4
1.1	Физико-химические свойства серы	4
1.2	Источники серы	6
1.3	Превращения серы	9
Глава 2.	Бутен.	17
2.1	Физико-химические свойства бутена	17
2.2	Источники бутена	18
2.3	Превращения бутена	19
	Заключение	20
	Список литературы	21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Человек всегда использовал окружающую среду в  основном  как  источник

ресурсов, однако, в течение длительного времени его деятельность  не оказывала заметного влияния на биосферу.  Лишь  в  конце  прошлого  столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на  себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали  и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую  цивилизацию.  Стремясь к  улучшению  условий  своей  жизни,  человек  постоянно  наращивает   темпы материального производства,  не  задумываясь  о  последствиях.  При   таком подходе большая часть взятых от природы  ресурсов  возвращается  ей  в  виде

отходов, часто  ядовитых или непригодных для  утилизации. Это  создает  угрозу и существованию биосферы, и самого человека.

В своей работе я исследовал химические вещества: серу и бутен.  Изучал их воздействия на окружающую среду и живые организмы. А так же рассмотрел источники этих веществ и их поведение в различных частях биосферы.                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Сера

1. Физико-химические свойства серы

Сера (S) – химический элемент 6 группы периодической системы.  В обычных условиях сера S - желтые хрупкие кристаллы без вкуса и запаха.   Температура плавления ромбической a-серы 112,8.°С, а моноклинной b-серы 119,3°С. И в том, и в другом случае образуется легкоподвижная желтая жидкость, которая при температуре около 160°С темнеет; ее вязкость повышается, и при температуре выше 200°С расплавленная сера становится темно-коричневой и вязкой, как смола. Это объясняется тем, что сначала в расплаве разрушаются кольцевые молекулы S₈. Возникающие фрагменты объединяются друг с другом с образованием длинных цепей S из нескольких сотен тысяч атомов. Дальнейшее нагревание расплавленной серы (выше температуры 250°C) ведет к частичному разрыву цепей, и жидкость снова становится подвижной. Относится к 4 классу опасности.

Физические свойства.     Таблица 1.

Характеристика	Сера
Молекулярная масса  (в а.е.м.)	32,066
Температура плавления, кипения (в 0С)	119,3;   444,674
Критическая температура (в 0С)	1040
Плотность (г/см3)	2,07 (ромб) ; 1,96 (мон)

 

Химические  свойства.

В воде сера практически нерастворима. Некоторые ее модификации растворяются в органических жидкостях (толуоле, бензоле) и особенно хорошо — в  сероуглероде CS₂ и жидком аммиаке NH₃.

 Сера — достаточно активный  неметалл. Даже при умеренном  нагревании она окисляет многие  простые вещества, но и сама  довольно легко окисляется кислородом  и галогенами.

 S + O₂ = SO₂; S + 3F₂ = SF₆,

2S + Cl₂ = S₂Cl₂ (c примесью SCl₂)

 С водородом при нагревании  сера образует сероводород H₂S и в небольшом количестве сульфаны (соединения состава H₂Sn):

H₂ + S ↔ H₂S.

 Примеры реакций серы с  металлами: 

 2Na + S = Na₂S, Ca + S = CaS, Fe + S = FeS

 Образующиеся в этих реакциях сульфиды характеризуются не постоянным, а, как правило, переменным составом. Так, состав сульфида кальция может непрерывно изменяться в границах от CaS до CaS₅. Полисульфиды типа СаSn или Na₂Sn при взаимодействии, например, с соляной кислотой образуют сульфаны H₂Sn, причем значение n может составлять от 1 до приблизительно 10.

 Концентрированная серная кислота  при нагревании окисляет серу  до SO₂:

S + 2H₂SO₄ = 2H₂O + 3SO₂.

 Царская водка, смесь азотной и соляной кислот, окисляет серу до серной кислоты.

 Разбавленная азотная кислота,  соляная кислота без окислителей  и серная кислота на холоде  с серой во взаимодействие  не вступают. При нагревании в  кипящей воде или растворах  щелочей сера диспропорционирует:

 3S + 6NaOH ↔  2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O;

 Сера может присоединяться к сульфидам

Na₂S + (n–1)S = Na₂S_n

 и к сульфитам:

Na₂SO₃ + S = Na₂S₂O₃

 В результате протекания данной реакции из сульфита натрия Na₂SO₃ образуется тиосульфат натрия Na₂S₂O₃.

 При нагревании сера реагирует  почти со всеми элементами, кроме  инертных газов, иода, азота, платины  и золота.

 Известно несколько оксидов  серы. Кроме устойчивых диоксида  серы SO₂ получены неустойчивые оксиды S₂O (при пропускании тока SO₂ через тлеющий разряд) и S₈O (при взаимодействии H₂S с SOCl₂). Пироксиды SO₄ и S₂O₇ образуются при пропускании SO₂ в смеси с кислородом через тлеющий разряд или за счет окисления SO₂ озоном.

 Кислотному диоксиду серы SO₂ соответствует неустойчивая кислота средней силы H₂SO₃ (сернистая кислота):

 Н₂О + SO₂ ↔ H₂SO₃,

 а кислотному триоксиду серы SO₃ — сильная двухосновная серная кислота H₂SO₄:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

 И сернистой кислоте H₂SO₃, и серной H₂SO₄ соответствуют по два ряда солей: кислые соответственно гидросульфиты NaHSO₃, Ca(HSO₃)₂ и гидросульфаты КНSO₄, NaНSO₄ ,средние сульфиты Na₂SO₃, K₂SO₃ и сульфаты CaSO₄, Fe₂ (SO₄)₃.

1.2 Источники серы

В вулканических местностях часто  наблюдается выделение из-под  земли газа сероводорода H₂S; в этих же регионах сероводород встречается в растворенном виде в серных водах. Вулканические газы часто содержат также сернистый газ SO₂.

 На поверхности нашей планеты  широко распространены месторождения  различных сульфидных соединений. Наиболее часто среди них встречаются:  железный колчедан (пирит) FeS₂, медный колчедан (халькопирит) CuFeS₂, свинцовый блеск PbS, киноварь HgS, сфалерит ZnS и его кристаллическая модификация вюртцит, антимонит Sb₂S₃ и другие. Известны также многочисленные месторождения различных сульфатов, например, сульфата кальция (гипс CaSO₄·2H₂O и ангидрит CaSO₄), сульфата магния MgSO₄ (горькая соль), сульфата бария BaSO₄ (барит), сульфата стронция SrSO₄ (целестин), сульфата натрия Na₂SO₄·10H2O (мирабилит) и др.

 Каменные угли содержат в  среднем 1,0-1,5% серы. Сера может  входить и в состав нефти.  Целый ряд месторождений природного горючего газа содержат как примесь сероводород.

Соединения серы, как мы уже упоминалось, частично попадают в атмосферу

естественным  путем,  а  частично  антропогенным.  Поверхность  суши,  как  и поверхность  океанов и морей, играет  роль  естественного  источника. 

Существуют  два основных источника естественной эмиссии серы.

  1. Процессы разрушения биосферы. С помощью анаэробных (действующих без участия кислорода) микроорганизмов происходят различные процессы  разрушения органических веществ. Благодаря этому содержащаяся  в них сера  образует газообразные соединения.  Вместе  с тем определенные  анаэробные  бактерии извлекают из сульфатов,  растворенных  в естественных  водах,  кислород,  в результате чего образуются сернистые газообразные соединения.       Из указанных веществ сначала в атмосфере был обнаружен сероводород,  а затем с развитием измерительных приборов  и способов  отбора  проб  воздуха удалось выделить ряд органических  газообразных  соединений  серы.  Наиболее важными источниками этих газов являются болота, зоны приливов  и  отливов  у береговой линии морей, устья  рек  и  некоторые  почвы,  содержащие  большое количество органических веществ.

      Поверхность  моря  также   может  содержать   значительные   количества

сероводорода. В  его  возникновении  принимают  участие  морские  водоросли.

Можно предположить, что выделение серы биологическим  путем не превышает  30- 40 млн. т в год, что составляет около 1/3 всего выделяемого количества серы.

  2. Вулканическая деятельность.  При извержении  вулкана в атмосферу

наряду с  большим количеством двуокиси серы попадают сероводород, сульфаты  и элементарная сера. Эти соединения поступают главным образом в нижний слой  - тропосферу,  а  при  отдельных,   большой   силы   извержениях   наблюдается увеличение концентрации  соединений  серы  и  в  более  высоких  слоях  -  в стратосфере. С извержением вулканов в атмосферу ежегодно в среднем  попадает около 2 млн. т. серосодержащих соединений.  Для  тропосферы  это  количество незначительно по сравнению с биологическими выделениями, для стратосферы  же извержения вулканов являются самым важным источником появления серы.

      В результате деятельности человека  в атмосферу  попадают  значительные количества соединений серы,  главным  образом  в  виде  ее  двуокиси.  Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в  зданиях и на электростанциях, который дает 70%  антропогенных  выбросов.  Содержание серы (несколько процентов)  в  угле  достаточно  велико  (особенно  в  буром угле). В процессе горения сера превращается в сернистый газ,  а  часть  серы остается в золе в твердом состоянии.       Содержание  серы  в неочищенной нефти также достаточно  велико   в зависимости  от  места  происхождения  (0,  1-2%).  При  сгорании   нефтяных продуктов сернистого газа образуется значительно меньше,  чем  при  сгорании угля.

      Источниками образования  двуокиси  серы  могут  быть  также   отдельные

отрасли  промышленности,   главным   образом   металлургия,   а   также предприятия  по  производству  серной  кислоты  и  переработке   нефти.   На транспорте загрязнение соединениями серы относительно незначительно,  там  в первую очередь необходимо считаться с оксидами азота.

      Таким образом, ежегодно в результате  деятельности человека в атмосферу попадает 60-70 млн. т. серы в виде двуокиси серы.  Сравнение естественных  и антропогенных выбросов соединений серы показывает,  что  человек  загрязняет атмосферу газообразными  соединениями  серы  в  2-3  раза  больше,  чем это происходит в природе. К тому же эти соединения концентрируются в  районах  с развитой  промышленностью,  где антропогенные  выбросы  в   несколько   раз превышают естественные, т. е. главным образом в Европе и Северной Америке.

      Примерно половина выбросов, связанных  с деятельностью человека  (30-40 млн. тон), приходится на Европу.

 

 

Рисунок 1.

1.3 Превращения серы

Превращение серы из океанов. Происходит двумя различными способами. Основной процесс превращения серы биологическим восстановлением сульфат к сульфиду, процесс, известный как процесс окисления сероводорода и серы, по Виноградскому. Действительно, сульфатное восстановление является самым важным путем для минерализации морского осадочного органического вещества. Во время восстановления сульфата, сера сульфата преобразуется в сульфид: