Fizikalne lastnosti žvepla. Opis žvepla

Žveplo je snov, ki jo je človeštvo v tem trenutku skoraj popolnoma preučevalo. V starih časih se je zdelo mistik, je obdan z skrivnosti, legend in mitov, ki so se pojavile zaradi vraževerna strahu ljudi neznanih celoto. Vendar pa je veliko fizičnih lastnosti žvepla je bilo znano, da ljudje še preden Mendelejev dani elementov v periodnem sistemu in mu dal številko 16. Ta snov se pogosto uporablja v dobi Homer, poleg tega pa nekaj informacij (dokaj zanesljive) o jo je mogoče najti v Nove in stare zaveze.

Kemijski element

Čez noč je bilo težko sistematizirati zbrane informacije o stoletjih o snovi, kot je žveplo. To je vključevalo veliko znanstvenikov, ampak za določitev pripadnosti razredu kemični elementi nasledil DI Mendeleev. V periodnem sistemu se označuje s številko 16. Žveplo se nahaja v tretjem obdobju, šesta skupina glavne podskupine, atomska masa je 32, gostota (pri normalnih pogojih) je 2070 kg / m³.

Zgodovina uporabe

Starodavni ljudje so dejavno uporabljali fizikalne lastnosti žvepla, ki so jih poznali. Vir njegovega izvora so bili bogovi zemlje ali podzemeljski ljudje, ki so bili opremljeni s posebnimi lastnostmi. Značilen vonj te snovi in ​​lahkotnost, s katero so se vžgali, so bili koristni za služabnike cerkve med različnimi verskimi obredi in izgonom »zlogskih duhov«. Kasneje je bila žvepla uporabljena za vojaške namene, del gorljivih zmesi. Z veliko verjetnostjo je mogoče trditi, da je bil uporabljen za ustvarjanje "grškega požara", ki je povzročil svete grozote sovražniku. V vsakdanjem življenju so se v kozmetologiji uporabljali žveplo in njegove spojine, kmetijstvo, s pomočjo beljenih tkiv in izločenih parazitov. V starodavni Kitajski so bili prvi pirotehnični poskusi izvedeni z žveplom. Nastale mešanice še niso bile prah, temveč so služile kot osnova za oblikovanje formule, ki je bila v sodobnih razmerah mimogrede posodobljena. Vendar pa je bila v začetni fazi njegova osnova natančno žveplo. Kemija, natančneje, alkemija tistega časa, ta element imenuje "oče vseh kovin". Podoben sklep temelji na prisotnosti žvepla v številnih rudah in povečani gorljivosti. Dispel ta mit uspeva Lavoisier leta 1789. Znanstvenik je pripisal element nemetalom in, kot so pokazale nadaljnje študije, je bilo prav. V medicini so bile žveplene spojine uporabljene kot antiseptična in antiparazitična sredstva.

V naravi

V skalah zemeljske skorje se pogosto pojavlja žveplo. Glede razpoložljivosti in razširjenosti se uvršča na 16. mesto med vsemi kemijskimi elementi. Struktura atoma žvepla omogoča, da je ta snov v čisti obliki (pod določenimi naravnimi pogoji). Toda v večini primerov je del različnih rud, v spojinah pa tvori sulfide in sulfate. Najpogostejši vpetosti kovin: železovih piritov (pirita), cinabaritne, Galena (galenita), cinkov blende (sfalerit). V svetovnem oceanu so sulfati magnezija, kalcija in natrija. Do sedaj je bilo ugotovljenih več kot 200 imen minerala. Druga - po deležu množične vsebine - skupina je gips, kieserite, Glauberjeva sol. Žveplo je del beljakovinskih molekul, to je, da je v živalskih organizmih. Organske spojine so zelo široko zastopane: nafta, plini in naravni premog. Glavni vir žvepla in njenih derivatov so vulkanski izbruhi, človeška dejavnost (industrijska, gospodarska) pa je pospešila in obogatila ta proces. Znaten del snovi zbrane v podtalnici, gline, sadre, na dnu morja in jezer, nafte, zemeljskega plina in premoga, v slana močvirja in morskih voda. Kroženje žvepla v biosferi se zgodi s pomočjo mikroorganizmov, in to prispeva k vlago, ki izhlapeva iz površine veliko vodnega telesa, pade v obliki dežja in iz odpadnih tokov rek sega v morje in oceane.

Naslov

Med razvojem alkimije je bilo več imen, ki so označevali sodobni kemični element žvepla. Kakšna snov je pomenila, ni povsem jasna, morda gre za spojine, rude ali žveplove pline. V periodičnem Mendelejev sistem žveplo označuje simbol S (žveplo). To latinsko ime nima jasnega porekla, verjetno je bilo izposojeno iz starodavnega grškega jezika in ga je mogoče prevajati kot "pereč". Izraz, ki se uporablja v ruskem jeziku, ima zelo starodavne korenine. Beseda "žveplo" označuje neprijetne vonjave snovi, gorljive mešanice. Obstaja tudi različica o izvoru imena iz barve snovi: "svetlo rumena", "siva", tj. Nejasna. Tako imenovane vse parcele. Drugo ime snovi, ki se v sodobnem času ne uporablja, je "bogeyman". Opravlja tudi definicijo pojmov vnetljivosti in vonja. Filologi so prišli do zaključka, da v tej besedi »ubiti« obstaja koren sanskrta, ki je verjetno povezan s lastnostmi žveplovega dioksida.

Fizikalne lastnosti žvepla

Odvisno od alotropske spremembe, se vezi znotraj elementa razlikujejo. Običajno je razlikovati med tremi vrstami rešetke (stabilno verigo atomov): rombično, plastično, monoklinično. Barva, fizikalne lastnosti žveplove snovi so odvisne od spremembe. Najbolj stabilne in pogoste so ciklične spojine S_{8. mesto}. Ta vrsta verige je značilna za kristalni žveplo, krhko snov, ki ima rumenkasto barvo. Plastične in monoklinične spremembe so nestabilne in spontano preidejo v ciklično strukturo po nekaj časa po proizvodnji. Formula žvepla v tem primeru vsebuje simbol S₄ ali S₆. Pod normalnimi pogoji (sobna temperatura) Rimska veriga je stabilna spojina: v procesu segrevanja snov prehaja v stanje tekočega agregata, nato pa se zgosti. Postopno hlajenje tvori kristale igle monokliničnega žvepla, ki imajo temno rumeno barvo. Pri reakciji staljenega materiala s hladno vodo oblike plastike alotropsko modifikacijo, ki ima strukturo, podobno gumo, ki je sestavljen iz več polimernih verig, je umazano rumeno (temno) barvo. Najpogostejši opis žvepla kot trdne rumene snovi, ki ne vpliva na vodo, ostane na površini. Kot topilo lahko uporabimo organske spojine: terpentin, ogljikov disulfid itd. Žveplo kot preprosta snov v normalnih pogojih ima naslednje termodinamične lastnosti:

1. Relativna gostota - 2.070 g / cm³.
2. Toplotna prevodnost je 300 K.
3. Tališče: 112 ^oC.
4. Molarna toplotna kapaciteta je 22,6 Joules.
5. Vrelišče - 444 ^oC.
6. Molarni volumen je 15,5 cm³/ mol.

V procesu segrevanja se število atomov žvepla v molekuli zmanjša. Pri 300 ^oC je precej aktivna tekočina, da se poveča hlap, temperatura se poveča na 450 ^oC. Med segrevanjem snovi lahko dobimo monoatomsko žveplo do 1760 ^oC (S_{8. mesto} - S₆ - S₄ - S₂ - S). Ta snov je slab vodnik električnega toka in toplote, ki se v svoji uporabi pogosto uporablja.

Kemijske lastnosti

Žveplo reagira z vsemi kovinami, kar povzroči nastanek sulfidov. V večini primerov je kemična reakcija potrebna za kemično reakcijo, v tem primeru se zgodi ogrevanje. Pri normalnih pogojih (sobna temperatura) povezava poteka le z živim srebrom. Ta lastnost se uporablja za nevtralizacijo njegovih hlapov, ki nastanejo kot posledica interakcije kovinskih kapljic s kisikom. Element ne vpliva na platino, iridij, zlato. Dobljeni sulfidi so ognjevzdržne spojine, ki se pri vžiganju dovolj intenzivno. Žveplo, očiščeno na prostem, reagira s kisikom. Za to spojino je značilno tvorba brezbarvnega plina (žveplovega anhidrida) in zgorevanja. Reverzibilna reakcija z vodikom se pojavi pri segrevanju (po analogiji z ogljikom in silicijom), nastali plini imenujemo vodikov sulfid, ogljikov disulfid. Tako kot vsi drugi elementi VI skupine periodične mize, žveplo reagira v zapečateni cevi s halogeni (fluor, brom, klor, fosfor). Pri sobni temperaturi je reakcija mogoča samo s fluorom. Žveplov klorid je snov, ki se najpogosteje uporablja v kemični industriji. Z vodo in kislimi raztopinami ne delujejo, so spojine z alkalijo reverzibilne - nastanejo, ko so izpostavljene katalizatorju. Veliko obstoječih kislin in soli nastane kot posledica spojine (potreben pogoj je temperatura) žvepla s kisikom in vodikom.

Elektronska struktura

Struktura atoma žvepla omogoča, da se element manifestira kot oksidant in reducent, v kemični reakciji pa ima različno valenco. To je posledica porazdelitve elektronov na ravneh. Jedro atoma ima napako + 16 za atomsko maso 32 (16 protonov in nevtronov), polmer 127 ur. Shema žvepla (elektronska) je naslednja: S + 16) 2) 8) 6 - v mirnem stanju - 1S²2S²2P⁶3S²3P⁴. Na tretji stopnji ima žveplov atom pet nezasedenih orbitalov, zato se valenca v njenih spojinah spreminja v naslednjih mejah: -2, +2, + 4, +6, ki so odvisne od stopnje vzbujanja.

Depoziti

Količina proizvedenega žvepla se poveča letno. To je posledica precej širokega nabora njenih aplikacij, ki se zaradi tehnoloških dosežkov nenehno povečujejo in temeljitejša študija že znanih kemičnih elementov. V naravi je žveplo v naravni obliki in je del velikega števila rud. Glede na to se uporabljajo različne metode ekstrakcije. Stratiformne deponije so pogoste v Združenih državah, Iraku, Srednji Volgi in Karpatih. Najbolj dobičkonosni so v odstotkih, proizvajajo od 50 do 60% žvepla. Karbonatne in sulfatne kamnine ležijo v ogromnih plasteh, dosežejo desetine metrov globlje in nekaj sto dolarjev. Deponije solne kupole so značilne za regije intenzivne ekstrakcije naftnih derivatov. Največje vloge vključujejo območje Mehiškega zaliva, ki ga vzporedno razvijajo Združene države Amerike, Čile in Mehika. Najsodobnejše, na novo oblikovane nahajališča so vulkanske usedline. Njihov izvor je povezan s tektonskimi napakami v zemeljski skorji in delovanjem vulkanov. Skladno s tem se ti nanosi nahajajo v Tihem oceanu. Aktivno obvladujte ta območja Japonsko in Rusijo. Na ozemlju Evrazije so bolj razširjeni nanosi domačega žvepla, ki so precej starodavne in se večinoma nahajajo v površinskih slojih. Uralske gore, otok Sicilija, Volga, regija Lviv so razvite depoziti, ki se razvijajo do danes. Svetovna proizvodnja žvepla je več kot 50 milijonov ton na leto, s 30% - nuggets, 33% - plin in naftnimi proizvodi, 14% - predelava industrijskih emisij, 16% - iz sulfidov, 6% - iz sulfatov.

Metode pridobivanja

Glede na globino pojavljanja žveplove rude se uporabljajo različne metode za njegovo ekstrakcijo in nadaljnjo obdelavo. Fizične lastnosti žvepla v ospredju, ne glede na način pridobivanja, pomenijo varnost postopka. Praviloma depozite te snovi spremlja veliko kopičenje strupenih plinov in spontano zgorevanje ni izključeno. Površine rude plasti odstranijo plasti z uporabo bagrov - ta metoda je najmanj nevarna (če so izpolnjene vse tehnološke zahteve). Prečiščeno žveplo dobimo kot posledico nadaljnje predelave pri ustreznih podjetjih, kjer se dobavlja iz kamnolomov. Metode čiščenja in bogatenja so raznolike: toplotna, centrifugalna, filtracija, parna voda, ekstrakcija.

Težko je izločiti žveplo, ki ga vsebujejo podzemne plasti. Rudarska metoda - zaradi dodelitve povezanega plina - je praktično nedostopna, zato je od leta 1895 uspešno uporabljena metoda Hermana Fracha. Je najbolj produktiven pri razvoju bogatih depozitov in zagotavlja znatne prihranke pri prevoznih stroških in stroških za nadaljnjo predelavo rude, saj pomeni proizvodnjo čiste snovi. Načelo vgradnje je preprosto: rude, ki vsebujejo žveplo, obdelamo z vročo vodo, ki se napaja skozi cev. V notranjosti sta še dva cilindrična ločena posoda, ki sta zasnovana za dovajanje plina in izhod iz končnega izdelka. Zaradi nizkega tališča žveplo z majhno količino nečistoč pušča površino pod tlakom.

Uporaba

Glavni potrošnik žvepla je kemična industrija, ki na osnovi tega elementa ne more obstajati brez kislin. Tekstil, rafiniranje olja, hrana, celuloza, rudarski proizvodni segmenti ne morejo storiti brez te snovi. Formula žvepla omogoča uporablja njegove spojine za izdelavo eksplozivov, vžigalice, gume, kozmetiko, zdravila in tako naprej. D. kmetijstvu razmišljamo snov vključena v sestavi gnojil v tla (povečuje delež izenačeno fosfor) in strupov, da obdelamo semena iz različnih škodljivci. Za izdelavo barvil in svetlobnih sestavkov se uporablja prečiščena žveplo. S stopnjo ekstrakcije, obdelave in uporabe tega elementa lahko sodimo industrijski potencial celotne države. Večina najnovejših dogodkov v številnih gospodarsko intenzivnih gospodarskih sektorjih temelji na uporabi žvepla in njegovih spojin. Težko je oceniti celoten potencial uporabe tega kemijskega elementa, ki ga je človeštvo uporabljalo že od antičnih časov in še naprej aktivno sodeluje v tehnološkem evolucijskem procesu.