Zwavel is een vrij algemeen chemisch element in de natuur (zestiende in inhoud in de aardkorst en zesde in natuurlijke wateren). Er zijn zowel natuurlijke zwavel (de vrije toestand van het element) als zijn verbindingen.
Zwavel in de natuur
Een van de belangrijkste natuurlijke zwavelmineralen zijn ijzerpyriet, sfaleriet, galena, cinnaber, antimoniet. De Wereldoceaan bevat voornamelijk calcium-, magnesium- en natriumsulfaten, die de hardheid van natuurlijk water veroorzaken.
Hoe wordt zwavel verkregen?
De winning van zwavelerts vindt op verschillende manieren plaats. De belangrijkste manier om zwavel te verkrijgen is door het direct in het veld te smelten.
Open mijnbouw omvat het gebruik van graafmachines om rotslagen te verwijderen die het zwavelerts bedekken. Nadat de ertslagen door explosies zijn verpletterd, worden ze naar de zwavelsmelter gestuurd.
In de industrie wordt zwavel verkregen als bijproduct van processen in smeltovens, tijdens olieraffinage. Het is in grote hoeveelheden aanwezig in aardgas (zoalszwaveldioxide of waterstofsulfide), waarvan de extractie wordt afgezet op de wanden van de gebruikte apparatuur. De fijnverdeelde zwavel die uit het gas wordt gewonnen, wordt in de chemische industrie gebruikt als grondstof voor de productie van verschillende producten.
Deze stof kan ook worden verkregen uit natuurlijk zwaveldioxide. Hiervoor wordt de Claus-methode gebruikt. Het bestaat uit het gebruik van "zwavelputten" waarin zwavel wordt ontgast. Het resultaat is een gemodificeerde zwavel die veel wordt gebruikt in de asf altindustrie.
Belangrijkste allotrope modificaties van zwavel
Zwavel heeft allotropie. Er is een groot aantal allotrope modificaties bekend. De meest bekende zijn ruitvormige (kristallijne), monokliene (naaldvormige) en plastische zwavel. De eerste twee modificaties zijn stabiel, de derde verandert in een ruitvormige modificatie wanneer ze stolt.
Fysieke eigenschappen die zwavel kenmerken
Moleculen van orthorhombische (α-S) en monokliene (β-S) modificaties bevatten elk 8 zwavelatomen, die in een gesloten cyclus zijn verbonden door enkelvoudige covalente bindingen.
Onder normale omstandigheden heeft zwavel een ruitvormige modificatie. Het is een gele vaste kristallijne stof met een dichtheid van 2,07 g/cm3. Smelt bij 113°C. De dichtheid van monokliene zwavel is 1,96 g/cm3, het smeltpunt is 119,3 °C.
Als het gesmolten is, zet zwavel uit en wordt het een gele vloeistof die bruin wordt bij 160 °C enverandert in een stroperige donkerbruine massa bij een temperatuur van ongeveer 190 °C. Bij temperaturen boven deze waarde neemt de viscositeit van zwavel af. Bij ongeveer 300 °C gaat het weer over in een vloeibare vloeibare toestand. Dit komt door het feit dat zwavel tijdens verwarming polymeriseert, waardoor de ketenlengte toeneemt met toenemende temperatuur. En wanneer de temperatuur meer dan 190 ° C bereikt, wordt de vernietiging van polymeereenheden waargenomen.
Wanneer de zwavelsmelt op natuurlijke wijze wordt gekoeld in cilindrische smeltkroezen, wordt de zogenaamde klompzwavel gevormd - ruitvormige kristallen van grote afmetingen, met een vervormde vorm in de vorm van octaëders met gedeeltelijk "gesneden" vlakken of hoeken.
Als de gesmolten stof wordt onderworpen aan snelle afkoeling (bijvoorbeeld met koud water), kan plastic zwavel worden verkregen, wat een elastische rubberachtige massa is met een bruinachtige of donkerrode kleur met een dichtheid van 2,046 g /cm 3. Deze modificatie is, in tegenstelling tot de rhombische en monokliene, onstabiel. Geleidelijk (gedurende enkele uren) verandert het van kleur in geel, wordt het broos en verandert het in een ruit.
Wanneer zwaveldamp (sterk verhit) wordt bevroren met vloeibare stikstof, wordt de paarse modificatie gevormd, die stabiel is bij temperaturen onder min 80 °C.
Zwavel lost praktisch niet op in het aquatisch milieu. Het wordt echter gekenmerkt door een goede oplosbaarheid in organische oplosmiddelen. Slechte geleider van elektriciteit en warmte.
Het kookpunt van zwavel is 444,6 °C. Het kookproces gaat gepaard met het vrijkomen van oranjegele dampen, voornamelijk bestaande uit S8-moleculen, die bij daaropvolgende verwarming dissociëren, wat resulteert in de vorming van evenwichtsvormen S 6, S4 en S2. Verder ontbinden grote moleculen bij verhitting, en bij temperaturen boven 900 graden bestaan de paren praktisch alleen uit S2-moleculen, dissociëren in atomen bij 1500 ° С.
Wat zijn de chemische eigenschappen van zwavel?
Zwavel is een typisch niet-metaal. chemisch actief. Oxiderende -reducerende eigenschappen van zwavel komen tot uiting in relatie tot een verscheidenheid aan elementen. Bij verhitting combineert het gemakkelijk met bijna alle elementen, wat de verplichte aanwezigheid in metaalertsen verklaart. De uitzonderingen zijn Pt, Au, I2, N2 en inerte gassen. De oxidatietoestanden die zwavel in verbindingen vertoont zijn -2, +4, +6.
De eigenschappen van zwavel en zuurstof zorgen ervoor dat het in de lucht verbrandt. Het resultaat van deze interactie is de vorming van zwavelhoudende (SO2) en zwavelhoudende (SO3) anhydriden, die worden gebruikt om zwavelhoudende en zwavelhoudende zuren.
Bij kamertemperatuur komen de reducerende eigenschappen van zwavel alleen tot uiting in relatie tot fluor, in de reactie waarmee zwavelhexafluoride wordt gevormd:
S + 3F2=SF6.
Bij verhitting (in de vorm van een smelt) interageert het met chloor, fosfor, silicium, koolstof. Als resultaat van reacties met waterstof vormt het naast waterstofsulfide sulfanen gecombineerd met een gemeenschappelijkformule H2SX.
De oxiderende eigenschappen van zwavel worden waargenomen bij interactie met metalen. In sommige gevallen kunnen vrij heftige reacties worden waargenomen. Als gevolg van interactie met metalen worden sulfiden (zwavelhoudende verbindingen) en polysulfiden (polyzwavelhoudende metalen) gevormd.
Bij langdurige verhitting reageert het met geconcentreerde oxiderende zuren en oxideert het tegelijkertijd.
Beschouw vervolgens de belangrijkste eigenschappen van zwavelverbindingen.
Zwaveldioxide
Zwaveloxide (IV), ook wel zwaveldioxide en zwavelzuuranhydride genoemd, is een gas (kleurloos) met een penetrante, verstikkende geur. Het heeft de neiging vloeibaar te worden onder druk bij kamertemperatuur. SO2 is een zuuroxide. Het wordt gekenmerkt door een goede oplosbaarheid in water. In dit geval wordt een zwak, onstabiel zwaveligzuur gevormd, dat alleen in een waterige oplossing bestaat. Als gevolg van de interactie van zwaveldioxide met alkaliën worden sulfieten gevormd.
Het heeft een vrij hoge chemische activiteit. Het meest uitgesproken zijn de reducerende chemische eigenschappen van zwaveloxide (IV). Dergelijke reacties gaan gepaard met een toename van de oxidatietoestand van zwavel.
De oxiderende chemische eigenschappen van zwaveloxide verschijnen in de aanwezigheid van sterke reductiemiddelen (zoals koolmonoxide).
Zwaveltrioxide
Zwaveltrioxide (zwavelzuuranhydride) - het hoogste zwaveloxide (VI). Onder normale omstandigheden is het een kleurloze, vluchtige vloeistof met een verstikkende geur. Heeft de mogelijkheid om te bevriezen bij temperaturenonder de 16,9 graden. In dit geval wordt een mengsel van verschillende kristallijne modificaties van vast zwaveltrioxide gevormd. De hoge hygroscopische eigenschappen van zwaveloxide zorgen ervoor dat het "rookt" in vochtige lucht. Als gevolg hiervan worden druppeltjes zwavelzuur gevormd.
Waterstofsulfide
Waterstofsulfide is een binaire chemische verbinding van waterstof en zwavel. H2S is een giftig kleurloos gas dat wordt gekenmerkt door een zoete smaak en een geur van rotte eieren. Het smelt bij min 86 °С, kookt bij min 60 °С. Thermisch onstabiel. Bij temperaturen boven 400 °C v alt waterstofsulfide uiteen in S en H2. Het wordt gekenmerkt door een goede oplosbaarheid in ethanol. Het is slecht oplosbaar in water. Als gevolg van oplossen in water wordt zwak zwavelwaterstofzuur gevormd. Waterstofsulfide is een sterk reductiemiddel.
Ontvlambaar. Wanneer het in de lucht brandt, kan een blauwe vlam worden waargenomen. In hoge concentraties kan het met veel metalen reageren.
Zwavelzuur
Zwavelzuur (H2SO4) kan een verschillende concentratie en zuiverheid hebben. In watervrije toestand is het een kleurloze, geurloze, olieachtige vloeistof.
De temperatuur waarbij de stof smelt is 10 °C. Het kookpunt is 296 °C. Het lost goed op in water. Wanneer zwavelzuur wordt opgelost, worden hydraten gevormd en komt er een grote hoeveelheid warmte vrij. Het kookpunt van alle waterige oplossingen bijdruk 760 mmHg. Kunst. hoger is dan 100 °C. Een verhoging van het kookpunt treedt op met een verhoging van de concentratie van het zuur.
De zure eigenschappen van een stof komen tot uiting bij interactie met basische oxiden en basen. H2SO4 is een dibasisch zuur, waardoor het zowel sulfaten (gemiddelde zouten) als hydrosulfaten (zure zouten) kan vormen, de meeste die oplosbaar zijn in water.
De eigenschappen van zwavelzuur komen het duidelijkst tot uiting in redoxreacties. Dit komt door het feit dat in de samenstelling van H2SO4 zwavel de hoogste oxidatietoestand heeft (+6). Een voorbeeld van de manifestatie van de oxiderende eigenschappen van zwavelzuur is de reactie met koper:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Zwavel: nuttige eigenschappen
Zwavel is een sporenelement dat essentieel is voor levende organismen. Het is een integraal onderdeel van aminozuren (methionine en cysteïne), enzymen en vitamines. Dit element neemt deel aan de vorming van de tertiaire structuur van het eiwit. De hoeveelheid chemisch gebonden zwavel in eiwitten varieert van 0,8 tot 2,4 gew.%. Het geh alte van het element in het menselijk lichaam is ongeveer 2 gram per 1 kg gewicht (dat wil zeggen, ongeveer 0,2% is zwavel).
De nuttige eigenschappen van het micro-element kunnen nauwelijks worden overschat. Door het bloedprotoplasma te beschermen, is zwavel een actieve helper van het lichaam in de strijd tegen schadelijke bacteriën. Bloedstolling hangt af van de hoeveelheid, dat wil zeggen, het element helptvoldoende niveau houden. Zwavel speelt ook een belangrijke rol bij het handhaven van de normale waarden van de galconcentratie die door het lichaam wordt geproduceerd.
Vaak het "schoonheidsmineraal" genoemd omdat het essentieel is voor het behoud van een gezonde huid, nagels en haar. Zwavel heeft het vermogen om het lichaam te beschermen tegen verschillende soorten negatieve milieueffecten. Dit helpt het verouderingsproces te vertragen. Zwavel reinigt het lichaam van gifstoffen en beschermt tegen straling, wat op dit moment vooral belangrijk is gezien de huidige milieusituatie.
Onvoldoende hoeveelheden micro-elementen in het lichaam kunnen leiden tot een slechte uitscheiding van gifstoffen, verminderde immuniteit en vitaliteit.
Sulphur is een deelnemer aan bacteriële fotosynthese. Het is een bestanddeel van bacteriochlorofyl en waterstofsulfide is een bron van waterstof.
Zwavel: eigenschappen en industriële toepassingen
De meest gebruikte zwavel is om zwavelzuur te produceren. Ook maken de eigenschappen van deze stof het mogelijk om het te gebruiken voor de vulkanisatie van rubber, als fungicide in de landbouw en zelfs als medicijn (colloïdale zwavel). Bovendien wordt zwavel gebruikt voor de productie van lucifers en pyrotechnische samenstellingen, het maakt deel uit van de zwavel-bitumensamenstellingen voor de productie van zwavelasf alt.
