Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Химия элементов : в 2 т. Т. 2

Покупка
Артикул: 631232.02.99
В фундаментальном учебном издании английских авторов химия элементов представлена как развивающаяся дисциплина, объединяющая разные области науки, — неорганическая, аналитическая, теоретическая, металлоорганическая, бионеорганическая химия и химическая технология. Огромный фактический материал изложен в рамках современных теоретических концепций. Вводные главы посвящены общим вопросам: происхождение и распространенность элементов, периодичность изменения химических свойств в зависимости от положения элемента в Периодической системе. В последующих главах систематически изложена химия одного из элементов или группы родственных элементов. Книга хорошо иллюстрирована, содержит обширный справочный материал и подробную библиографию. В русском издании книга выходит в двух томах. Том 2 включает главы 15-31 и приложения. Для студентов старших курсов, аспирантов и преподавателей химических факультетов и вузов, а также научных сотрудников и широкого круга специалистов.
Гринвуд, Н. Химия элементов : в 2 т. Т. 2 : учебное пособие / Н. Гринвуд, А. Эрншо. - 5-е изд., испр. - Москва : Лаборатория знаний, 2021. - 684 с. - (Лучший зарубежный учебник). - ISBN 978-5-93208-569-1. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1984062 (дата обращения: 04.10.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
ХИМИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ

N. N. Greenwood and A. Earnshaw
School of Chemistry
University of Leeds, U.K.

Oxford  Amsterdam  Boston  London  New York  Paris
San Diego  San Francisco  Singapore  Sydney  Tokyo

CHEMISTRY
OF THE ELEMENTS

Second Edition

ХИМИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ

Н. Гринвуд, А. Эрншо

Перевод с английского
канд. хим. наук Л. Ю. Аликберовой,
канд. хим. наук Н. С. Рукк,
канд. пед. наук М. Ф. Рукк,
канд. хим. наук С. М. Пестова,
профессора, дра хим. наук Е. В. Савинкиной,
профессора, дра хим. наук В. А. Михайлова

ЛУЧШИЙ ЗАРУБЕЖНЫЙ УЧЕБНИК

В двух томах
2

5-е издание, исправленное,
электронное

Москва
Лаборатория знаний
2021

УДК 541
ББК 24.12я2
Г82

С е р и я о с н о в а н а в 2006 г.
Гринвуд Н.
Г82
Химия элементов : в 2 т. Т. 2 / Н. Гринвуд, А. Эрншо ;
пер. с англ. — 5-е изд., испр., электрон. — М. : Лаборатория
знаний, 2021. — 684 с. — (Лучший зарубежный учебник). — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул.
экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-93208-569-1 (Т. 2)
ISBN 978-5-93208-567-7
В фундаментальном учебном издании английских авторов химия элементов представлена как развивающаяся дисциплина, объединяющая разные
области науки, — неорганическая, аналитическая, теоретическая, металлоорганическая, бионеорганическая химия и химическая технология. Огромный
фактический
материал
изложен
в
рамках
современных
теоретических
концепций. Вводные главы посвящены общим вопросам: происхождение
и распространенность элементов, периодичность изменения химических
свойств в зависимости от положения элемента в Периодической системе.
В последующих главах систематически изложена химия одного из элементов или группы родственных элементов. Книга хорошо иллюстрирована,
содержит обширный справочный материал и подробную библиографию.
В русском издании книга выходит в двух томах.
Том 2 включает
главы 15–31 и приложения.
Для студентов старших курсов, аспирантов и преподавателей химических факультетов и вузов, а также научных сотрудников и широкого круга
специалистов.
УДК 541
ББК 24.12я2

Деривативное издание на основе печатного аналога: Химия элементов :
в 2 т. Т. 2 / Н. Гринвуд, А. Эрншо ; пер. с англ. — 5-е изд., испр. — М. : Лаборатория знаний, 2021. — 670 с. : ил. — (Лучший зарубежный учебник). —
ISBN 978-5-00101-306-8 (Т. 2); ISBN 978-5-00101-304-4.

Редакция благодарит за помощь в переиздании Полторака Павла Андреевича

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими
средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения
убытков или выплаты компенсации

ISBN 978-5-93208-569-1 (Т. 2)
ISBN 978-5-93208-567-7

©
Copyright
1984, 1997, Elsevier Science Ltd.
All rights reserved
This edition of Chemistry of the Elements
by N. N. Greenwood and A. Earnshaw,
ISBN 0750633654, is published by arrangement
with Elsevier Ltd, The Boulevard,
Langford Lane, Kidlington, Oxford,
OX5 1GB, UK.
Это издание Chemistry of the Elements авторов
Н. Н. Гринвуда и А. Эрншо опубликовано
в соответствии с соглашением с издательством
Elsevier Ltd.

© Перевод, оформление, Лаборатория знаний,
2015

Сера

15.1. Элемент

15.1.1. Введение

Сера встречается в свободном виде во многих местах на Земле и поэтому известна с доисторических
времен. Фактически из числа элементов-неметаллов только сера и углерод были известны людям в
древности. Упоминания о сере имеются в многочисленных письменных источниках, начиная от
описания легендарного разрушения огненным дождем Содома и Гоморры [1] и до недавнего открытия,
что сера (вместе с серной кислотой) представляет
собой основной компонент атмосферы Венеры. Несомненно, этот элемент был известен египтянам в
XVI в. до н.э., и Гомер ссылается на использование
серы для окуривания [2]. Плиний Старший [3] пишет о присутствии серы на вулканических островах
и в других местностях Средиземноморья, рассказывает об использовании серы в религиозных церемониях и для окуривания жилищ, описывает ее применение при валянии шерсти, отбеливании тканей
и изготовлении древних «спичек» и указывает четырнадцать медицинских достоинств этого элемента.
Черный порох, который произвел революцию в
военном деле в XIII в., оставался единственным
средством приводить в движение снаряды вплоть
до середины XIX в., когда был изобретен бездымный порох, содержащий пироксилин (нитроклетчатку) (1846 г.), нитроглицерин (1846 г.) и кордит
(1889 г.). Черный порох — смесь селитры (KNO3),
порошкообразного угля и серы в соотношении
75 : 15 : 10 по массе — был изобретен китайскими
алхимиками более тысячи лет назад [4]. Первый
известный рецепт черного пороха (в отличие от
зажигательных смесей и фейерверков) обнаружен

в китайских военных руководствах 1044 года, а его
использование в пушках (бомбардах) известно по
крайней мере с 1128 г. Арабский и европейский
порох как по составу, так и по технологии получения ведут свое происхождение от китайского. На
Западе черный порох впервые был применен в военных целях в битве при Креси (26 августа 1346 г.),
но пушкам недоставало маневренности, и своей
сокрушительной победой Эдуард III обязан главным образом лучникам, с которыми французские
войска  вступили  в  схватку  вначале.  Однако  к
1415 г. черный порох приобрел решающее значение при осаде Гарфлёра Генрихом V, и его возрастающее применение в подвижных полевых пушках, морской артиллерии и ручном огнестрельном
оружии стало доминирующим фактором мировой
истории на следующие 500 лет. Параллельно с
этим, но практически независимо в Европе шло
развитие алхимии и химии серы, росла химическая промышленность, основанная на производстве
и использовании серной кислоты (с. 60). Некоторые из ключевых моментов истории химии серы
приведены в дополнении 15.1, а более полное описание можно найти в источниках [5−8].

15.1.2. Распространенность
и нахождение в природе

Содержание серы в земной коре составляет 0,0340%,
главным образом в виде соединений. Она занимает
шестнадцатое место по распространенности среди
химических элементов вслед за барием (0,0390%) и
стронцием (0,0384%); содержание серы в земной
коре примерно вдвое выше, чем у следующего за
нею углерода (0,0180%). Более ранние расчеты оценивали содержание серы на Земле в пределах
0,0300−0,1000%. Сера широко распространена в

Глава 15. Сера

Дополнение 15.1. История химии серы

ДоисторичеСера («огненный дождь») часто упоминается в Библии [1].
ское время
∼800 г. до н.э.
Окуривание горящей серой описано у Гомера [2].
∼79 г. н.э.
Распространение в природе и множество способов применения серы описаны Плинием Старшим [3].
940
Серная кислота упоминается персидским ученым и врачом Абу-ар-Рази.
1044
Самый ранний из известных рецептов черного пороха (Китай) [4].
1128
Черный порох применен в пушках-бомбардах (Китай).
∼1245 г.
Черный порох «открыт» независимо в Европе Роджером Бэконом (Англия) и Бертольдом Шварцем.
1661
Действие загрязнения воздуха в Лондоне диоксидом серы драматично описано Карлу II Джоном Ивлином
(с. 52).
1746
Введено в практику получение H2SO4 в свинцовых камерах (Дж. Робек; Бирмингем, Великобритания); этот
способ немедленно вытеснил громоздкий и малопроизводительный процесс под стеклянным колоколом
(с. 60).
1777
А. Лавуазье предположил элементарный характер серы, хотя даже в 1809 г. эксперименты Гемфри Дэви (вероятно, с образцом, содержащим примеси) показали «присутствие» в ней кислорода и водорода.
1781
Н. Дейе впервые обнаружил соединения серы в растениях (в корнях щавеля и хрена).
1809
Установлено, что сера является химическим элементом (Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар).
1813
Сера обнаружена в желчи и крови животных (Г. Фогель).
1822
В. Цейзе открыл ксантогенаты (например, состава EtOCSSK). В 1834 г. он получил первый из меркаптанов
(EtSH) (см. также с. 270).
1831
П. Филипс в Бристоле (Великобритания) получил патент на контактный процесс для получения SO3 и H2SO4
(первоначально применялся платиновый катализатор, впоследствии он был заменен катализатором на основе V2O5).
1835
Впервые получено соединение S4N4 (S2Cl2 + NH3, М. Грегори); рентгеноструктурный анализ этого соединения провел М. Бугер в 1936 г.
1839
Чарльз Гудьир (США) открыл способ вулканизации натурального каучука нагреванием с серой.
1865
Геологоразведчики при бурении скважин в поисках нефти открыли большие залежи серы под 150-метровым
пластом зыбучих песков в Луизиане.
1891−1894
Г. Фраш разработал промышленный процесс извлечения серы с помощью перегретой воды.
1912
Э. Бекман криоскопически (в расплавленном иоде) установил, что ромбическая сера состоит из молекул S8.
1923
Геохимическая классификация по В. Гольдшмидту, введено понятие «халькофилы» (с. 8).
1926
Ф. Астон открыл изотопы 33S и 34S; ранее (1920 г.) он определил масс-спектрометрически только изотоп 32S.
1935
Рентгеноструктурным анализом установлено циклическое строение молекулы S8 (Б. Уоррен, Дж. Беруэлл).
1944
Серу впервые получили из природного газа; к 1971 г. этот источник наряду с сырой нефтью стал давать
примерно одну треть мировой добычи серы.
1950
Впервые получено соединение SF4 (Дж. Силвери и Дж. Кейди).
1951
Впервые получен спектр ЯМР для серы 33S (С. Дарматти и Г. Уивер).
1972
В атмосфере Венеры советским космическим аппаратом «Венера-8» обнаружены сера и серная кислота (в
1978 г. это подтвердили американские исследования с помощью аппарата «Пайонир-2»).
1973
М. Шмидт и А. Кутоглу с сотрудниками получили и исследовали S18 и S20.
1975
Две независимые группы исследователей в США обнаружили металлические свойства и сверхпроводимость
полимерного соединения (SN)x (с. 76).

природе, но концентрация редко оказывается достаточной, чтобы добыча ее была экономически
выгодна. Сера — элемент вездесущий, что, вероятно, связано с ее присутствием в природе как в
неорганических, так и в органических соединениях и с тем фактом, что она может существовать по крайней мере в пяти степенях окисления:
−2 (сульфиды, H2S и сероорганические соединения), −1 (дисульфиды S2
2−), 0 (элементарная сера,
простое вещество), + 4 (SO2) и + 6 (сульфаты). Три
наиболее важных промышленных источника следующие:

1) элементарная сера (простое вещество) на
шапках соляных куполов в США и Мексике

и осажденные эвапоритовые отложения на
юго-востоке Польши;
2) H2S в природном газе и сырой нефти и сероорганические соединения гудронированного
песка, нефтьсодержащих глинистых сланцев
и угля (последние два также содержат включения пирита);
3) пириты (FeS2) и другие сульфиды металлов.

Вулканическая свободная сера также широко
распространена, она имела большое экономическое значение вплоть до XX в., но сейчас используется мало. Она встречается в горах, окаймляющих Тихий океан, в Исландии и в Средиземно
морье, особенно в Турции, Италии, прежде также
на Сицилии и в Испании.
Элементарная сера на шапках соляных куполов,
вероятнее всего, образовалась в результате деятельности анаэробных бактерий, восстанавливающих
сульфатные осажденные породы (главным образом
гипс и ангидрит). Пласты также связаны с углеводородами, которые служат источником энергии для
анаэробных бактерий, использующих вместо O2
серу в роли акцептора водорода с последующим
образованием CaCO3, H2O и H2S. Сероводород
может затем окисляться до коллоидной серы или
образовывать гидросульфид кальция и полисульфиды, которые реагируют с CO2, выделяемым бактериями, что ведет к осаждению кристаллической серы и вторичного кальцита. Однако H2S может выделяться из системы, и тогда известковые
шапки будут свободны от серы. Фактически среди
более чем 400 известных соляных куполов, существующих в береговой и удаленной от берега зонах Мексиканского залива, только 12 содержат запасы серы, имеющие промышленное значение (5
в Луизиане, 5 в Техасе и 2 в Мексике). Добыча
серы описана в разд. 15.1.3.
Большие эвапоритовые отложения элементарной
серы в Польше были найдены только в 1953 г., но
с тех пор они дали значительный вклад в экономику этой страны, которая к 1985 г. стала одним
из мировых лидеров по добыче серы (с. 9). Сера
встречается вместе с вторичным известняком, гипсом и ангидритом; полагают, что она получается
при восстановлении сульфатов углеводородами под
действием бактерий. Образующийся при этом сероводород усваивается другими бактериями с выделением серы как продукта их жизнедеятельности, она накапливается в их телах и остается после
их гибели.
Еще одна широко распространенная форма нахождения серы в природе — это H2S в природном
газе и сероорганические соединения в сырой нефти. Хотя промышленное производство элементарной серы из такого сырья впервые удалось осуществить в США лишь в 1944 г., в настоящее время
это главный источник серы в США, Канаде и Франции, и в последние десятилетия указанное сырье
приобретает все большее значение. Конечно, сера
также содержится во многих растительных и животных белках, три из важнейших аминокислот содержат серу: цистеин HSCH2CH(NH2)COOH, цистин (дицистеин) {−SCH2CH(NH2)COOH}2 и метионин MeSCH2CH2CH(NH2)COOH.
Нефтяные глинистые сланцы также представляют собой источник серы, хотя в них, в отличие

от битумного песка, который содержит сырую
нефть и H2S, сера находится преимущественно в
виде пирита. Американские нефтяные сланцы содержат ∼0,7% серы, причем на 80% это сера пиритов. Большие запасы этого сырья есть также в
Бразилии, бывшем СССР, Китае и Африке, хотя
в настоящее время их не рассматривают как промышленный источник серы. Уголь тоже содержит
около 1−2% серы и таким образом может служить
огромным потенциальным источником серы, а в
настоящее время является источником атмосферных загрязнений (с. 52). Ежегодно добывается свыше 3•109 т угля, но из него извлекается всего
500 000 т серы (в пересчете на H2SO4) из потенциально возможных 50 млн т.
Третий важный источник серы и ее соединений — это сульфидные минералы. Геохимическая
классификация  элементов  по  В. Гольдшмидту
(1923 г.), которая составляет основу всех последующих исследований в этой области, предлагает
разделение элементов на четыре группы: халькофилы, сидерофилы, литофилы и атмофилы [9]. Элементы-халькофилы (от греч. χαλκος — медь; φιλος —
любить) ассоциируются с медью. Это преимущественно элементы 11−16-й групп периодической
системы, которые встречаются в природе главным
образом в виде сульфидных минералов (вместе с
железом, молибденом и в меньшей степени — металлами  семейства  платины,  как  показано  на
рис. 15.1). Некоторые примеры наиболее важных
сульфидных минералов приведены в табл. 15.1, а
структурная химия и реакционная способность
сульфидов металлов обсуждается на с. 32.
Пирит («ложное золото», FeS2) — один из самых
распространенных сульфидных минералов и главное сырье для получения серы. Он часто встречается в виде массивных линз, а также минеральных
жил и вкраплений. Самые крупные запасы пирита, имеющие промышленное значение, простираются от Севильи (Испания) на запад в Португалию; на месторождении Рио-Тинто в провинции
Гуэльва одна из минеральных линз имеет протяженность 1,5 км и толщину 240 м и содержит 48%
серы (в чистом FeS2 53,4% серы). Другие крупные
месторождения пирита находятся на территории
бывшего СССР, в Японии, Италии, на Кипре и в
Скандинавии. Наиболее важные сульфидные минералы, не содержащие железа, — это производные Cu, Ni, Zn, Pb и As.
Наконец, сера встречается во многих местностях
в виде сульфатов электроположительных элементов
(см. гл. 4 и 5) и в меньшей степени — в виде сульфатов Al, Fe, Cu, Pb и др. Гипс (CaSO4•2H2O) и

15.1. Элемент

Глава 15. Сера

ангидрит (CaSO4) наиболее известны, но малопригодны для получения серы из-за сложности и высокой стоимости их переработки. Самые большие
не используемые запасы серы содержатся в океанах в виде растворенных сульфатов Mg, Ca и
K. Подсчитано, что в Мировом океане находится
около 1,5•109 км3 воды, а в 1 км3 этой воды — примерно 1 млн т серы в виде сульфатов.
Круговорот серы в природе в мировом масштабе в последние годы тщательно изучался, что обусловлено как нуждами промышленного производства, так и экологическими проблемами [10−17].

15.1.3. Получение и применение
серы в виде простого вещества

Серу получают в промышленном масштабе из одного или нескольких источников более семидесяти стран мира; производство серы (во всевозможных формах) в 1985 г. составило 54,0 млн т. Сведения о странах-производителях серы приведены в
табл. 15.2.
Вплоть до начала XX в. серу добывали главным
образом разработкой вулканических запасов этого

Рис. 15.1. Положение элементов-халькофилов в периодической таблице; эти элементы (особенно выделенные жирным шрифтом) встречаются в природе в основном в виде сульфидных минералов; у элементов, указанных обычным шрифтом, эти свойства проявляются в меньшей степени

Таблица 15.1. Некоторые сульфидные минералы (жирным шрифтом выделены те, которые преобладают или имеют большое
значение)

а) Имеется другой ряд, где As замещается на Sb; в обоих рядах происходит частичное замещение Cu на Fe, Ag, Zn, Hg или Pb.


элемента, однако в настоящее время на этот тип
добычи приходится менее 5% от общего объема
производства. В течение первой половины XX в.
основным способом добычи серы служил процесс,
разработанный  в  1891−1894 гг.  Г. Фрашем.  Он
включает закачивание перегретой воды вглубь серосодержащего пласта, а затем выталкивание расплавленной серы на поверхность сжатым воздухом.
Этот метод используют для получения серы из шапок соляных куполов в районе побережья Мексиканского залива (США и Мексика) и из осадочных
месторождений в западном Техасе, Польше, бывшем Советском Союзе и Иране.
Извлечение серы из природного газа и из сырой нефти впервые было осуществлено в США в
1944 г., а к 1970 г. объем добычи серы из этих источников впервые превысил объем серы, извлекаемой способом Фраша. Главные производители
серы из природного газа, который содержит 15−
20% H2S, — это Канада (провинция Альберта) и
Франция. США и Япония — крупнейшие производители серы из отходов переработки нефти. Поразительный рост значимости этих источников очевиден из следующих данных (в млн т.): 1950 г. —
менее 0,5; 1960 г. — 2,5; 1972 г. — 15; 1985 г. — более 25. Добыча серы из природного газа включает
прежде всего отделение сероводорода абсорбцией
в моноэтаноламине и затем превращение в серу в
соответствии с технологией, разработанной Л. Клаусом в Германии около 1880 г. В этом процессе
третья часть сероводорода сжигается для получения SO2, водяного пара и паров серы; затем SO2
реагирует с оставшимся H2S в присутствии оксидных катализаторов, таких как Fe2O3 или Al2O3, образуя дополнительно воду и пары серы:

H2S + 11/2O2 SO2 + H2O

2H2S + SO2

3/8S8 + 2H2O

Суммарная реакция 3H2S + 11/2O2 3/8S8 + 3H2O;

−ΔH = 664 кДж•моль−1

При большом числе реакторов можно достичь
95−96%-ного превращения и извлечения, а строгие законодательные ограничения по загрязнению
воздуха заставляют добиваться значения 99%. Аналогичная последовательность реакций используется при получении серы из сырой нефти, за исключением того обстоятельства, что прежде чем получать серу, необходимо извлечь сероорганические
соединения и превратить их в H2S путем гидрогенизации.
Третий  крупный  источник  серы —  пирит  и
родственные сульфидные минералы. Эти руды
обжигают, высвобождая газообразный SO2, который затем обычно используют непосредственно для получения H2SO4 (с. 60). Загрязнение воздуха выделяющимся SO2 в последние 30 лет также
стало проблемой и контролируется рядом законодательных актов (с. 52).
Соотношение между серой и серосодержащими
соединениями, извлекаемыми разными методами,
быстро меняется и часто зависит от природы местных источников сырья. Сравнительные данные для
1985 г. таковы: природный газ — 38%, добыча по
Фрашу — 28%, пириты — 18%, разные источники
(металлургия, сырая нефть, уголь, гипс, битумы, отходящие газы) — 16%. Сведения о расчетных запасах серы (с учетом существующих технологических
и экономических условий) приведены в табл. 15.3;
эти запасы могут возрасти более чем в десять раз,
если включить еще уголь, гипс, ангидрит и морскую воду.
В настоящее время последние источники экономичны только при особых условиях; как мы уже
видели (с. 7), огромные количества SO2 ежегодно
теряются в промышленности с углем.
Извлечение полезных соединений серы из ангидрита (и гипса) может достигаться в основном
двумя путями. Способ Мюллера−Кюна, применяемый в Великобритании и Австрии, включает обжиг ангидрита с глиной, песком и коксом во вращающейся печи при 1200−1400 °С:

2CaSO4 + C 2CaO + 2SO2 + CO2

Выделяющийся SO2 затем используют для получения серной кислоты контактным способом (с. 60).
По другому способу аммиак и CO2 можно пропускать в суспензию гипса; при этом получается сульфат аммония, который применяют как удобрение:

Таблица 15.2. Главные производители серы в 1985 г.
(в млн т) [18]

Таблица 15.3. Расчетные мировые запасы серы

15.1. Элемент

Глава 15. Сера

Дополнение 15.2. Технология Фраша для добычи серы [19]

Технологический процесс плавления подземной серы с помощью перегретой воды и вытеснения ее на поверхность сжатым
воздухом разработал и усовершенствовал Герман Фраш в 1891−1894 гг. Первоначально метод был разработан, чтобы преодолеть трудности извлечения серы из соляных куполов, расположенных на большой глубине под болотами и зыбучими песками Луизианы, и сейчас широко применяется повсюду для извлечения природной серы.
Соляные купола обычно располагаются на глубине 150−750 м под уровнем Земли, серосодержащий пласт обычно имеет
толщину около 30 м и содержит 20−40% серы. Используя нефтяное буровое оборудование, трубу диаметром 200 мм (8 дюймов) прокладывают сквозь соляной купол к нижней части серосодержащего пласта. Нижний конец этой трубы имеет перфорацию с отверстиями малого размера. Внутри этой трубы помещают другую, диаметром 100 мм (4 дюйма), опуская ее
таким образом, чтобы нижний ее конец немного не доходил до конца первой трубы. Наконец, внутри второй трубы концентрически помещают третью диаметром 25 мм (1 дюйм) — для сжатого воздуха. Эту трубу опускают до точки, расположенной
несколько ниже, чем половина глубины погружения (рис. а). Перегретую воду при 165 °C закачивают под землю через две
внешние трубы, и она расплавляет окружающую серу (т. пл. серы 119 °C). Поскольку при данных условиях жидкая сера
примерно вдвое тяжелее, чем вода, она течет к нижней части скважины, накачивание воды вниз по 100-миллиметровой
трубе прерывают, но статическое давление горячей воды во внешней 200-миллиметровой трубе вынуждает жидкую серу
подниматься примерно на 100 м вверх по 100-миллиметровой трубе, как показано на рис. б. Затем по центральной 25-миллиметровой трубе закачивают сжатый воздух, который аэрирует расплавленную серу и выносит ее на поверхность земли, где
она появляется на выходе из 100-миллиметровой трубы (рис. в). Одна скважина может извлекать примерно 35 000 т серы с
площади около 2000 м2 (0,5 акра), и необходимо постоянно закладывать новые скважины. Кроме того, нужны дополнительные скважины для удаления избытка воды, закачанной в пласт.

Способом Фраша можно добывать до 2,5 млн т серы в год. Понятно, что столь масштабное производство требует огромного количества воды (до 5 млн галлонов ежедневно), и сопровождается значительными затратами энергии на бурение
скважины, нагревание и закачивание воды.
Расплавленную серу можно транспортировать в жидком виде по трубопроводу, на судах, баржах или в железнодорожных
цистернах. Кроме того, ее можно гранулировать или превращать в кусковой материал. Хотя сера добывается способом
Фраша в большом количестве, она получается в очень чистом виде. В ней практически нет примесей селена, теллура и
мышьяка, а содержание основного вещества обычно равно 99,5−99,9%.