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彈性一"硫"---彈性硫的製造
by yangsp, 2011-08-31 22:03:56, 人氣(7514)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】    【製作者:生物學系 陳信任  E523045


彈性一"硫"---彈性硫的製造

簡介

黃色的固體硫加熱後形成橘紅色的液體硫,將液體硫倒入水中,可形成不同形狀的褐色聚合物"彈性硫"。

示範步驟

1. 取少量硫置於試管中(約 2.5 ㎝ 高),並觀察硫的外觀形狀和顏色,如圖一所示。
2. 慢慢地加熱試管直到硫熔化,並觀察橘紅色液體的形成,液體漸漸地轉為濃稠、變黑紅色,如圖二至圖七所示。
3. 將熔化後的液體硫倒入冷水中,觀察褐色物質(彈性硫)的形成,如圖八至圖十一所示。
4. 取出如橡膠的褐色物質,觀察它的性質,特別是它的彈性,如圖十二所示。

圖一

圖二

圖三

圖四

圖五

圖六

  

 

圖七

圖八

圖九

圖十

圖十一

圖十二

溶液和器材

1. 硫固體少量。
2. 試管一支。
3. 250 mL 燒杯一個。
4. 冷水一杯。
5. 酒精燈一座。
6. 三角架(矮)一座。
7. 陶瓷心網一片。

原理和概念

1. 通常黃色的固體硫稱為"斜方硫",由S8所構成的一個環狀結構,如圖十 三所示。
2. 當硫分子加熱後,環狀結構被破壞了,形成16個原子的硫原子鏈,呈橘紅色。
3. 再持續加熱時(約 160 ℃),16原子鏈再度被打斷,再形成長的硫原子鏈,呈濃稠狀。
4. 當長鏈突然冷卻時,長鏈保持原來的鏈狀結構,卻無秩序地排列在晶體結構中,故特別有彈性。

圖十三

教學提示

1. 若液體硫緩慢地冷卻,會形成長形、針狀的單斜硫晶體。
2. 硫的不同形式皆為同素異構物。
3. 請學生試試硫的彈性。
4. 黃色固體硫的熔點是113 ℃。
5. 彈性硫在常溫下會再慢慢地變回斜方硫,因為它是最穩定的狀態。
6. 加熱硫時,可能會產生一些二氧化硫氣體,它具有剌激性,所以請在一個通風良好的地方或通風櫥中進行。
7. 目前大量的硫可以從天然氣及石油產生,因為這些物質含有硫化氫,在純化時可以分離出來;過量硫化氫在空氣中燃燒後,可生成二氧化硫,再與剩下硫化氫反應生成硫。
8. 超過90%的硫燃燒生成SO2,再轉成SO3,最後再變成硫酸。

問題和參考答案

1. 當硫加熱時,從分子層面來看,可以發現什麼?
答: 環狀的硫分子重新排列了呈長鏈狀。
2. 為什麼彈性硫會有彈性?
答: 當長鏈硫分子突然冷卻時,長鏈保持原來的鏈狀結構,卻無秩序地排列在晶體結構中,故特別有彈性。
3. 彈性硫是一種聚合物嗎?
答: 是的,是由許多的長鏈無秩序地構成的晶體,如圖十二所示。
4. 當加熱時,為什麼硫會變得濃稠?
答: 熔化後若再持續加熱達約160℃時,16原子的長鏈硫再度打斷,又形成更長的硫原子鏈,呈濃稠狀。
5. 彈性硫形成後,隔天為什麼就不再有彈性了?
答: 彈性硫在常溫下會逐漸地再變回較穩定的形式,即再變回原來的斜方硫的形式。

參考資料

1.  Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, p 53, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. Ebbing, Darrell D. and Wrighton, Mark S., General Chemistry, Third Edition, Houghton Mifflin Company, Boston, 1990.

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

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