硫黄的理化性质总览

硫黄的结构式为S8,常温下为黄色晶体,有正交、单斜和无定型等三种异构体,自然界中分布最广的是正交晶型(见图2-9(a)),熔点为114.5℃,密度为2.06g/cm3,比热为39.35kJ/(kg·℃)。它不溶于水,溶于二硫化碳和一氯化硫中。将硫黄用二硫化碳溶解,不溶的白色沉淀物是无定型硫黄。把硫黄加热到114.5℃,并迅速冷却,得到单斜晶型的硫黄(见图2-9(b)),其熔点为119℃,密度为1.99g/cm3,比热为45.21kJ/(kg·℃)。当把硫黄加热到445.5℃时,硫黄开始沸腾并放出硫蒸气。

图2-9　硫黄的晶体结构

(a)正交晶型；(b)单斜晶型(www.xing528.com)

硫属于活泼的化学元素,和金属一起研磨时,即使在较低的温度下,也能使其变成硫化物。在加热条件下,有些金属如铁、铜、锌等能够直接在硫中燃烧,生成相应的硫化物。硫与氢气在300℃时可以直接生成硫化氢。硫黄在空气中燃烧,可生成二氧化硫气体,同时放出大约297.21kJ的热量。它比碳的燃烧热(碳生成二氧化碳时为394.70kJ)低。所以在黑火药配方设计中,适当调整硫黄与木炭的配比,可以改善黑火药的燃烧性能。

粉状的硫黄在空气中放置一段时间,可被空气氧化,生成二氧化硫和三氧化硫,这两种氧化物溶于水并与硝酸钾反应,可能导致黑火药性能改变,并增加其吸湿性。因此,制造黑火药用硫黄中,不允许有硫酸和亚硫酸存在,而且不能使用升华(氧化)的硫。硫的氧化反应方程式如下:

此外,硫黄还容易产生静电效应,特别是在急剧摩擦时,产生大量的静电积累,直接影响黑火药的安全生产。因此在制造黑火药时,要采取有效措施,以减少和消除硫黄受摩擦而产生静电积累的可能。