“亦正亦邪”——硫
◎ 馮李強(qiáng) 劉文舉
硫是人類(lèi)認(rèn)識(shí)較早的一種非金屬單質(zhì)。在古代中國(guó),、印度,、埃及等都有使用硫磺的記載。雖然人類(lèi)很早就會(huì)利用硫,，但直到1776年,，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫才證明硫是一種單質(zhì)，并給這種古老的元素命名,，符號(hào)為“S”,，從此硫元素進(jìn)入了近代化學(xué)的大門(mén)。
硫是氧族元素（ⅥA族）之一,，在元素周期表中位于第三周期,，原子序數(shù)16，原子量32.07,。通常,，單質(zhì)硫是黃色的晶體，被稱(chēng)作硫磺,。硫單質(zhì)的同素異形體有很多種,，包括斜方硫,、單斜硫和彈性硫等。硫單質(zhì)難溶于水,，微溶于乙醇,，易溶于二硫化碳，熔點(diǎn)為112.8攝氏度,，沸點(diǎn)為444.6攝氏度,。硫的化學(xué)性質(zhì)活潑，能與多種元素直接反應(yīng),。
硫的分布
硫在自然界中分布較廣,，在地殼中含量為0.048%。在自然界中硫的存在形式有游離態(tài)和化合態(tài),。單質(zhì)硫主要存在于火山附近,。以化合態(tài)存在的硫多為礦物，可分為硫化物礦和硫酸鹽礦,。
常見(jiàn)的硫化物有黃鐵礦,、黃銅礦、方鉛礦,、閃鋅礦等,；硫酸鹽礦物包括石膏、芒硝,、重晶石,、天青石、礬石,、明礬石等,。
硫的地質(zhì)學(xué)價(jià)值
作為一種常見(jiàn)的揮發(fā)性元素，硫是地球各個(gè)圈層不可或缺的組成元素,，在地球早期核幔分異,、成礦物質(zhì)聚集、各儲(chǔ)庫(kù)的氧化還原狀態(tài)和氣候變化等過(guò)程中具有至關(guān)重要的作用,。硫有32S,、33S、34S和36S四種穩(wěn)定同位素,，其中32S和34S常被用于解釋各種關(guān)鍵地質(zhì)過(guò)程,。例如，利用硫同位素可以示蹤成礦物質(zhì)來(lái)源,、描述成礦地質(zhì)過(guò)程和建立成礦模型等,；通過(guò)測(cè)定熔/流體中硫的溶解度，可以限定俯沖帶硫循環(huán)的過(guò)程；通過(guò)對(duì)全球堿性巖漿巖硫同位素的匯編,，建立堿性巖漿源的δ34S時(shí)間序列,，可以評(píng)估地幔硫的來(lái)源。硫同位素也被用于地外天體的研究之中,。例如嫦娥五號(hào)玄武巖硫化物的硫同位素分析不僅可以為理解月球巖漿洋冷凝結(jié)晶過(guò)程提供重要信息,，同時(shí)也有助于揭示月球玄武巖源區(qū)的特性；美國(guó)宇航局對(duì)木衛(wèi)一大氣中SO2和SO的硫同位素測(cè)量結(jié)果表明,，這顆衛(wèi)星自誕生以來(lái),，在數(shù)十億年內(nèi)一直存在火山活動(dòng)。
近些年來(lái),，隨著硫同位素分析測(cè)試精度的提高和研究的深入,，硫同位素的非質(zhì)量相關(guān)分餾已成為當(dāng)今硫同位素研究的前沿領(lǐng)域，33S和36S也越來(lái)越多地應(yīng)用到地外物質(zhì),、地球早期硫循環(huán),、古代大氣氧化條件、火山活動(dòng)對(duì)氣候的影響等方面,。例如火星隕石的硫同位素非質(zhì)量分餾信號(hào)對(duì)于火星大氣演化的探討及火星生命痕跡的探尋具有重要意義,；地球上古老地層中含硫礦物的硫同位素非質(zhì)量分餾的存在與否與大氣氧氣濃度高低直接關(guān)聯(lián)，可以為判斷“大氧化事件”起始提供有力依據(jù),。
硫的應(yīng)用領(lǐng)域
硫在工業(yè),、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥等領(lǐng)域意義重大。在冶金工業(yè)中,，硫被用作礦石的冶煉劑,，能夠?qū)⒔饘購(gòu)牡V石中提取出來(lái)；硫也被用作金屬和合金的合成劑,，改善其機(jī)械性能和耐腐蝕性能,；硫酸作為一種重要的化學(xué)品，在冶金,、電鍍、制藥等行業(yè)被廣泛使用,。在化學(xué)工業(yè)中,，硫磺可用于生產(chǎn)硫酸、硫酸銨,、硫酸鈉等化學(xué)品,。在能源行業(yè)中，鋰硫電池有望成為下一代高能量密度儲(chǔ)能電池體系,。在橡膠工業(yè)中,，硫作為交聯(lián)劑可以改善橡膠的機(jī)械性能和耐熱性能。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，硫酸鹽能用作肥料或土壤改良劑,，起到改善土壤肥力,、調(diào)節(jié)土壤pH值、促進(jìn)植物生長(zhǎng)等作用,。在醫(yī)藥領(lǐng)域中,，硫是許多治療皮膚病藥膏的成分之一，對(duì)皮膚的保養(yǎng)有著重要作用,，同時(shí)一些硫化物對(duì)預(yù)防癌癥特別有效,，如吲哚和異硫氰酸鹽。
然而,，硫也具有“邪惡”的一面,。工業(yè)和發(fā)電廠燃燒煤釋放出來(lái)的大量二氧化硫在空氣中與水和氧結(jié)合形成硫酸，形成酸雨降低水和土壤的pH值,，對(duì)許多地區(qū)的自然環(huán)境造成巨大破壞,。對(duì)人體而言，硫超標(biāo)可能導(dǎo)致多種危害,。例如當(dāng)空氣中的硫濃度過(guò)高時(shí),，會(huì)導(dǎo)致大腦缺氧，表現(xiàn)為頭痛,、頭暈,、煩躁、乏力,、意識(shí)不清,，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)有昏迷不醒等情況。
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