硫,就像元素界的“旅行者”,它的足跡遍布整個地球。從火山巖漿釋放出的硫黃(單質硫)到溶解在江河湖海水體中的硫酸鹽;從空氣里的二氧化硫到巖石中看起來類似黃金的黃鐵礦(二硫化鐵),硫元素的身影簡直無處不在。
古代生活的神奇“百寶箱”
世界各國先民都會使用不同的含硫物質,因為他們發(fā)現(xiàn)這些含有硫元素的物質就像一個功能齊全的“百寶箱”,能給生活帶來很多幫助。下面我們就乘坐時光列車回到古代,打開“百寶箱”,看看里面有哪些神奇“寶物”吧!
“寶物”1號:“:棉花漂白劑——硫黃
公元前1600 年,古埃及人利用采集到的硫黃漂白棉花,這是含有硫元素的物質最早的實際用途之一。
“寶物”2號:“:制作熱兵器和煙花的原材料——黑火藥
在古代中國,硫黃是制作四大發(fā)明之一——黑火藥的主要原料。唐朝末年,黑火藥被應用于戰(zhàn)爭,但由于技術限制,其最初主要作為縱火的工具。隨著工藝的改進,黑火藥的爆炸性能增強,具有強大威力的新型火器也不斷出現(xiàn)。
到了宋朝年間,民間還出現(xiàn)了以黑火藥為原料制作而成的爆竹,絢麗的煙花和巨大的聲響逐漸成為中華民族傳統(tǒng)年味的表現(xiàn)。
“寶物”3號:“:持色力超強的天然顏料——朱砂
含硫礦石是人類歷史上最早應用于藝術創(chuàng)作的天然顏料之一。史前時代,人類在山洞的巖石上作畫,因此所需的顏料不僅要具備良好的著色能力,還要能經(jīng)受住自然環(huán)境的考驗,長時間保持色彩。
朱砂(硫化汞)就是一種典型的含硫礦物顏料,其色正紅,明艷而沉穩(wěn),經(jīng)久不褪色,在中國古代被廣泛用于壁畫創(chuàng)作。朱砂作為顏料的歷史,最早可以追溯至新石器時代,在距今六千多年的“河姆渡文化木胎朱漆碗”上,考古學家就發(fā)現(xiàn)了朱砂的使用痕跡。
誤解消除,原來硫是獨立元素
盡管古代人類熟悉含硫物質的多種功能,并將其應用于生活的方方面面,但是硫作為一種獨立元素被世人認知的歷史卻并不長。
化學史上的著名誤解“燃素說”認為:物質燃燒是因為其本身含有一種“燃素”,物質的燃燒過程就是釋放“燃素”的過程,因此具有可燃性的硫被認為是一種含有“燃素”的氫氧化合物。
直到1772 年,法國化學家拉瓦錫在實驗中發(fā)現(xiàn):硫在燃燒時與空氣中的氧元素結合,形成了新的含氧硫化物,比原來由單一硫元素組成的物質更重。拉瓦錫的這個實驗不僅糾正了“燃素說”中的錯誤,讓人們正確認識物質的燃燒,還證明了實驗中的原料硫其實是一種獨立元素。
1810 年,法國化學家呂薩克和泰納爾在拉瓦錫結論的基礎上,對硫元素的化學性質進行了更深入的研究。呂薩克還對早期的硫酸工業(yè)生產作出眾多貢獻。這些工作讓硫作為獨立元素的地位更加穩(wěn)固,也給后人研究和應用硫元素奠定了基礎。
合理使用,對酸雨說“不”!
硫主要產自天然氣和礦石資源,每年的產量可達百萬噸。含有硫元素的礦石在開發(fā)利用中會產生大量二氧化硫,并與大氣中的水蒸氣、氧氣發(fā)生反應,形成硫酸小液滴。這些小液滴一旦隨著降雨重返地表,就會形成比正常降水酸性更強的酸雨。
酸雨造成的危害是多方面的。首先,酸雨會改變土壤的酸堿度,導致營養(yǎng)物質流失,影響植物生長,甚至會造成樹木和農作物的大面積死亡。此外,酸雨還會腐蝕建筑、橋梁和其他基礎設施,危害其使用安全。更嚴重的是,很多露天放置的珍貴文物也會被酸雨侵蝕,變得“面目全非”,造成難以估計的損失。
許多國家為了減少酸雨對環(huán)境的影響,采取了降低二氧化硫排放的措施,如使用低硫燃料、安裝煙氣脫硫設備等。中國作為世界上最大的硫生產國之一,在技術和政策支持下,酸雨治理取得了巨大成效。我國的酸雨面積已從2005 年的40% 大幅下降到2020 年的4.8%。
不難看出,硫元素在生活、工業(yè)領域都非常重要,讓其發(fā)揮作用的同時降低對環(huán)境的危害,才能真正推動綠色化學發(fā)展。