Žveplo je dokaj pogost kemični element v naravi (šestnajsti po vsebnosti v zemeljski skorji in šesti v naravnih vodah). Obstajata tako naravno žveplo (prosto stanje elementa) kot njegove spojine.
Žveplo v naravi
Med najpomembnejšimi naravnimi minerali žvepla so železov pirit, sfalerit, galenit, cinobar, antimonit. Svetovni ocean vsebuje predvsem v obliki kalcijevih, magnezijevih in natrijevih sulfatov, ki povzročajo trdoto naravnih voda.
Kako se pridobiva žveplo?
Pridobivanje žveplove rude se izvaja na različne načine. Glavni način pridobivanja žvepla je taljenje neposredno na polju.
Odprto rudarjenje vključuje uporabo bagrov za odstranjevanje kamnin, ki pokrivajo žveplovo rudo. Po drobljenju rudnih plasti z eksplozijami se pošljejo v topilnico žvepla.
V industriji se žveplo pridobiva kot stranski produkt procesov v talilnih pečeh med rafiniranjem nafte. V velikih količinah je prisoten v zemeljskem plinu (npržveplov dioksid ali vodikov sulfid), katerega ekstrakcija se odlaga na stene uporabljene opreme. Fino dispergirano žveplo, ujeto iz plina, se uporablja v kemični industriji kot surovina za proizvodnjo različnih izdelkov.
To snov je mogoče pridobiti tudi iz naravnega žveplovega dioksida. Za to se uporablja Clausova metoda. Sestoji iz uporabe "žveplovih jam", v katerih se žveplo razplini. Rezultat je modificirano žveplo, ki se široko uporablja v industriji asf alta.
Glavne alotropne modifikacije žvepla
Žveplo ima alotropijo. Znanih je veliko število alotropnih modifikacij. Najbolj znani so rombični (kristalini), monoklini (igličasti) in plastični žveplo. Prvi dve modifikaciji sta stabilni, tretja se ob strjevanju spremeni v rombično.
Fizikalne lastnosti, ki označujejo žveplo
Molekule ortorombnih (α-S) in monokliničnih (β-S) modifikacij vsebujejo po 8 žveplovih atomov, ki so v zaprtem ciklu povezani z enojnimi kovalentnimi vezmi.
V normalnih pogojih ima žveplo rombično modifikacijo. Je rumena trdna kristalinična snov z gostoto 2,07 g/cm3. Topi se pri 113°C. Gostota monokliničnega žvepla je 1,96 g/cm3, njegovo tališče je 119,3 °C.
Ko se stopi, se žveplo razširi in postane rumena tekočina, ki postane rjava pri 160 °C inse spremeni v viskozno temno rjavo maso, ko doseže približno 190 °C. Pri temperaturah nad to vrednostjo se viskoznost žvepla zmanjša. Pri približno 300 °C ponovno preide v tekoče tekoče stanje. To je posledica dejstva, da se med segrevanjem žveplo polimerizira in s povečanjem temperature povečuje dolžino verige. In ko temperatura doseže več kot 190 ° C, opazimo uničenje polimernih enot.
Ko se žveplova talina naravno ohladi v cilindričnih lončkih, nastane tako imenovano grudasto žveplo - rombični kristali velikih velikosti, ki imajo popačeno obliko v obliki oktaedrov z delno "odrezanimi" ploskvami ali vogali.
Če staljeno snov izpostavimo hitremu hlajenju (na primer z uporabo hladne vode), lahko dobimo plastično žveplo, ki je elastična gumi podobna masa rjavkaste ali temno rdeče barve z gostoto 2,046 g /cm 3. Ta modifikacija je v nasprotju z rombično in monoklinično nestabilna. Postopoma (v nekaj urah) spremeni barvo v rumeno, postane krhka in se spremeni v rombično.
Ko žveplovo paro (močno segreto) zamrznemo s tekočim dušikom, nastane njena vijolična modifikacija, ki je stabilna pri temperaturah pod minus 80 °C.
Žveplo se v vodnem okolju praktično ne raztopi. Zanj pa je značilna dobra topnost v organskih topilih. Slab prevodnik elektrike in toplote.
Vrelišče žvepla je 444,6 °C. Proces vrenja spremlja sproščanje oranžno-rumenih hlapov, sestavljenih predvsem iz molekul S8, ki se ob nadaljnjem segrevanju disociirajo, kar povzroči nastanek ravnotežnih oblik S 6, S4 in S2. Nadalje, ko se segrejejo, velike molekule razpadejo in pri temperaturah nad 900 stopinj so pari praktično sestavljeni samo iz S2 molekul, razpadnejo na atome pri 1500 ° С.
Kakšne so kemične lastnosti žvepla?
Žveplo je tipična nekovina. kemično aktiven. Oksidacijske-redukcijske lastnosti žvepla se kažejo v zvezi z različnimi elementi. Pri segrevanju se zlahka kombinira s skoraj vsemi elementi, kar pojasnjuje njegovo obvezno prisotnost v kovinskih rudah. Izjema so Pt, Au, I2, N2 in inertni plini. Stanja oksidacije, da so žveplovi eksponati v spojinah -2, +4, +6.
Lastnosti žvepla in kisika povzročajo, da gori na zraku. Rezultat te interakcije je tvorba žveplovih (SO2) in žveplovih (SO3) anhidridov, ki se uporabljajo za proizvodnjo žveplovih in žveplovih kisline.
Pri sobni temperaturi se redukcijske lastnosti žvepla kažejo le v zvezi s fluorom, v reakciji s katero nastane žveplov heksafluorid:
S + 3F2=SF6.
Pri segrevanju (v obliki taline) sodeluje s klorom, fosforjem, silicijem, ogljikom. Kot posledica reakcij z vodikom poleg vodikovega sulfida tvori sulfane v kombinaciji s skupnimformula H2SX.
Oksidativne lastnosti žvepla opazimo pri interakciji s kovinami. V nekaterih primerih je mogoče opaziti precej burne reakcije. Kot posledica interakcije s kovinami nastanejo sulfidi (žveplove spojine) in polisulfidi (poližveplove kovine).
Pri daljšem segrevanju reagira s koncentriranimi oksidacijskimi kislinami in hkrati oksidira.
Naprej razmislite o glavnih lastnostih žveplovih spojin.
žveplov dioksid
Žveplov oksid (IV), imenovan tudi žveplov dioksid in žveplov anhidrid, je plin (brezbarven) z ostrim, zadušljivim vonjem. Pod tlakom pri sobni temperaturi se nagiba k utekočinjenju. SO2 je kislinski oksid. Zanj je značilna dobra topnost v vodi. V tem primeru nastane šibka, nestabilna žveplova kislina, ki obstaja le v vodni raztopini. Zaradi interakcije žveplovega dioksida z alkalijami nastanejo sulfiti.
Ima precej visoko kemično aktivnost. Najbolj izrazite so redukcijske kemijske lastnosti žveplovega oksida (IV). Takšne reakcije spremlja povečanje oksidacijskega stanja žvepla.
Oksidativne kemijske lastnosti žveplovega oksida se pojavijo v prisotnosti močnih redukcijskih sredstev (kot je ogljikov monoksid).
žveplov trioksid
Žveplov trioksid (žveplov anhidrid) - najvišji žveplov oksid (VI). V normalnih pogojih je brezbarvna, hlapna tekočina z zadušljivim vonjem. Ima sposobnost zmrzovanja pri temperaturahpod 16,9 stopinj. V tem primeru nastane mešanica različnih kristalnih modifikacij trdnega žveplovega trioksida. Visoke higroskopske lastnosti žveplovega oksida povzročajo, da se v vlažnem zraku "kadi". Posledično nastanejo kapljice žveplove kisline.
vodikov sulfid
Vodik sulfid je binarna kemična spojina vodika in žvepla. H2S je strupen brezbarven plin, za katerega sta značilna sladkast okus in vonj po gnilih jajcih. Topi se pri minus 86 °C, vre pri minus 60 °C. Toplotno nestabilen. Pri temperaturah nad 400 °C se vodikov sulfid razgradi na S in H2. Zanj je značilna dobra topnost v etanolu. V vodi je slabo topen. Kot posledica raztapljanja v vodi nastane šibka žveplovovodikova kislina. Vodikov sulfid je močno redukcijsko sredstvo.
Vnetljivo. Ko gori na zraku, lahko opazimo modri plamen. V visokih koncentracijah lahko reagira s številnimi kovinami.
žveplova kislina
Žveplova kislina (H2SO4) je lahko različne koncentracije in čistosti. V brezvodnem stanju je brezbarvna, oljnata tekočina brez vonja.
Temperatura, pri kateri se snov topi, je 10 °C. Vrelišče je 296 °C. Dobro se raztopi v vodi. Ko se žveplova kislina raztopi, nastanejo hidrati in sprosti se velika količina toplote. Vrelišče vseh vodnih raztopin pritlak 760 mm Hg. Umetnost. presega 100 °C. Povečanje vrelišča se pojavi s povečanjem koncentracije kisline.
Kisle lastnosti snovi se pokažejo pri interakciji z bazičnimi oksidi in bazami. H2SO4 je dvobazična kislina, zaradi katere lahko tvori tako sulfate (srednje soli) kot hidrosulfate (kisle soli), večino ki so topni v vodi.
Lastnosti žveplove kisline se najbolj jasno kažejo v redoks reakcijah. To je posledica dejstva, da ima v sestavi H2SO4 žveplo najvišje oksidacijsko stanje (+6). Primer manifestacije oksidacijskih lastnosti žveplove kisline je reakcija z bakrom:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Žveplo: uporabne lastnosti
Žveplo je element v sledovih, bistven za žive organizme. Je sestavni del aminokislin (metionin in cistein), encimov in vitaminov. Ta element sodeluje pri tvorbi terciarne strukture beljakovin. Količina kemično vezanega žvepla v beljakovinah se giblje od 0,8 do 2,4 mas. Vsebnost elementa v človeškem telesu je približno 2 grama na 1 kg teže (to je približno 0,2 % žvepla).
Koristne lastnosti mikroelementa je težko preceniti. Žveplo ščiti protoplazmo krvi in je aktiven pomočnik telesa v boju proti škodljivim bakterijam. Strjevanje krvi je odvisno od njegove količine, torej element pomagavzdrževati zadostno raven. Žveplo ima tudi pomembno vlogo pri ohranjanju normalnih vrednosti koncentracije žolča, ki ga proizvaja telo.
Pogosto ga imenujejo "lepotni mineral", ker je bistvenega pomena za ohranjanje zdrave kože, nohtov in las. Žveplo ima sposobnost zaščititi telo pred različnimi vrstami negativnih vplivov okolja. To pomaga upočasniti proces staranja. Žveplo čisti telo toksinov in ščiti pred sevanjem, kar je v današnjem času še posebej pomembno, glede na trenutne okoljske razmere.
Nezadostne količine mikroelementov v telesu lahko povzročijo slabo izločanje toksinov, zmanjšano imuniteto in vitalnost.
Žveplo je udeleženec v fotosintezi bakterij. Je sestavina bakterioklorofila, vodikov sulfid pa je vir vodika.
Žveplo: lastnosti in industrijske aplikacije
Najpogosteje uporabljeno žveplo je za proizvodnjo žveplove kisline. Tudi lastnosti te snovi omogočajo uporabo za vulkanizacijo gume, kot fungicid v kmetijstvu in celo kot zdravilo (koloidno žveplo). Poleg tega se žveplo uporablja za proizvodnjo vžigalic in pirotehničnih sestavkov, je del žveplo-bitumenskih sestavkov za proizvodnjo žveplovega asf alta.
