Proprietățile fizice ale sulfului. Descrierea sulfului

Sulf - o substanță care este în prezent studiată de omenire aproape complet. În cele mai vechi timpuri a fost considerat un mistic, a fost înconjurat de mistere, legende si mituri care au apărut din cauza fricii superstițioasă de persoane necunoscute la întreg. Cu toate acestea, multe dintre proprietățile fizice ale sulfului au fost cunoscute de oameni, chiar înainte de Mendeleev pune elemente din tabelul periodic și ia dat numărul 16. Această substanță este utilizată pe scară largă în epoca lui Homer, în plus, unele informații (relativ sigure), acesta poate fi găsit în noi și Vechiul Testament.

Elemente chimice

În timpul nopții, a fost destul de greu să se sistematizeze informațiile acumulate de-a lungul secolelor despre o substanță cum ar fi sulful. Aceasta a implicat mulți oameni de știință, dar a determinat apartenența la clasă elemente chimice a succedat lui DI Mendeleev. În sistemul periodic este indicat prin numărul de referință 16. sulf Situat în a treia perioadă, un al șaselea subgrup al grupului principal, masa atomică - 32, densitate (în condiții normale) - 2070 kg / m³.

Istoricul utilizării

Oamenii vechi au folosit în mod activ proprietățile fizice ale sulfului, pe care le știau. Sursa originii sale a fost zeii pământului, sau oameni subterani, înzestrați cu calități deosebite. Mirosul caracteristic al acestei substanțe și ușurința cu care a fost aprins au fost utile pentru slujitorii bisericii în timpul diferitelor rituri religioase și expulzarea "duhurilor rele". Mai târziu, sulful a fost folosit în scopuri militare, a făcut parte din amestecurile combustibile. Se poate argumenta cu un grad înalt de probabilitate că a fost folosit pentru a crea un "foc grec", care a provocat o teroare sfântă inamicului. În viața de zi cu zi, sulful și compușii săi au fost folosiți în cosmetologie, agricultură, cu ajutorul căruia i s-au albit țesuturile și paraziți excretați. În China antică, primele experimente pirotehnice au fost efectuate cu sulf. Amestecurile rezultate nu au fost inca o pulbere, dar au servit ca baza pentru crearea formulei sale, care, incidental, a fost modernizata in conditii moderne. Cu toate acestea, în stadiul inițial, baza sa era tocmai sulful. Chimia, mai exact, alchimia din acea vreme, numește acest element "tatăl tuturor metalelor". O concluzie similară se bazează pe prezența sulfului în multe minereuri și pe creșterea combustibilității acestuia. Eliminarea acestui mit reușește Lavoisier în 1789. Omul de știință a atribuit elementul nonmetal și, după cum arată studii suplimentare, a avut dreptate. În medicină, compușii cu sulf au fost utilizați ca agenți antiseptici și antiparazitici.

În natură

Stîncile sulful crusta nu este mai puțin frecventă. În funcție de gradul de disponibilitate și prevalența acesteia în locul 16 între toate elementele chimice. Structura atomului de sulf permite ca substanța să fie în forma sa pură (în anumite condiții de mediu). Dar, în cele mai multe cazuri, este o parte din diferite minereuri, în compuși formează sulfuri și sulfați. Cele mai frecvente legăturii sale cu metale: pirita (pirita), cinabru, galena (galena), blendă zinc (sfaleritul). In oceane peste sulfat de magneziu, calciu, sodiu. Până în prezent, mai mult de 200 identificate minerale. În al doilea rând - conținut de fracție de masă - grup sunt gips, kieserit, sarea lui Glauber. Sulful este inclus în compoziția de molecule de proteine, adică. E. fi găsite în organismele animale. Foarte larg compuși organici sunt disponibile petrol, gaze naturale și cărbune. Principala sursă de sulf și derivații săi sunt vulcani, dar activitatea umană (industriale, de uz casnic) accelerat și îmbogățit procesul. O cantitate semnificativă de substanță acumulată în apele subterane, argile, gips, la fundul mărilor și lacurilor, petrol, gaze naturale și cărbune, în mlaștini sărate și apele oceanului. Circulația sulfului în biosferă are loc cu ajutorul microorganismelor, iar aceasta contribuie la umiditatea care se evaporă din suprafața unui corp mare de apă, cade sub formă de ploaie și din fluxurile de deșeuri, râuri merge înapoi în mare și oceane.

nume

În timpul dezvoltării alchimiei, au existat mai multe denumiri care denota elementul chimic modern al sulfului. Ce substanță a fost înțeleasă prin ele nu este în întregime clară, poate că era vorba despre compuși, minereu sau sulf. În periodic Sistemul lui Mendeleyev sulful este indicat de simbolul S (sulf). Acest nume latin nu are o origine clară, probabil a fost împrumutat din limba greacă antică și poate fi tradus ca "ardere". Termenul folosit în limba rusă are rădăcini foarte vechi. Cuvântul "sulf" denotă substanțe mirositoare neplăcute, amestecuri combustibile. Există, de asemenea, o versiune despre originea denumirii din culoarea materiei: "galben deschis", "gri", adică nu este definită. Așa numite toate terenurile. A doua denumire a substanței, nefolosită în epoca modernă, este "bogeyman". De asemenea, poartă o definiție a noțiunilor de inflamabilitate și miros. Filologii au ajuns la concluzia că există o rădăcină sanscrită în acest cuvânt "de a ucide", care este probabil legat de proprietățile dioxidului de sulf.

Proprietățile fizice ale sulfului

În funcție de modificarea alotropică, legăturile din element variază. Se obișnuiește să se distingă trei tipuri de laturi (un lanț stabil de atomi) formate: rombice, din plastic, monoclinice. Culoarea, proprietățile fizice ale substanței sulfurate depind de modificare. Cele mai stabile și comune sunt compușii ciclici S₈. Acest tip de lanț este caracteristic sulfului cristalin, o substanță fragilă care are o nuanță gălbuie. Modificările din plastic și monoclinic sunt instabile și trec într-o structură ciclică spontan după un timp după producție. Formula de sulf în acest caz conține simbolul S₄ sau S₆. În condiții normale (temperatura camerei) compus stabil este lanț rombic: în timpul încălzirii substanței se schimbă într-o stare de agregare lichidă, apoi se îngroașă. Răcirea treptată formează cristale de ac de sulf monoclinic, care au o culoare galben închis. În reacția materialului topit cu forme de apă rece modificarea alotropic plastic, care are o structură similară cu cauciuc și este compus din mai multe lanțuri polimerice, are o structură (închis) culoare murdar galben. Cea mai obișnuită descriere a sulfului ca substanță galbenă solidă, care nu interacționează cu apa, rămânând pe suprafața sa. Ca solvent poate fi utilizat compuși organici: .. terebentină, bisulfura de carbon, etc. sulful ca substanță simplă, în condiții normale, are următoarele proprietăți termodinamice:

1. Densitate relativă - 2 070 g / cm³.
2. Conductivitatea termică este de 300 K.
3. Punct de topire: 112 ° C ^despreS.
4. Capacitatea de căldură molară este de 22,6 Jouli.
5. Punct de fierbere - 444 ^despreS.
6. Volumul molar este de 15,5 cm³/ mol.

În timpul procesului de încălzire, numărul de atomi de sulf din moleculă scade. La 300 ^despreC este un fluid destul de activ, pentru a crește vaporii, temperatura este mărită la 450 ^despreSulful monoatomic poate fi obținut în timpul încălzirii substanței la 1760 ^despreC (S.₈ - S₆ - S₄ - S₂ - S). Această substanță este un conducător slab al curentului electric și al căldurii, care este utilizat pe scară largă în aplicațiile sale.

Proprietăți chimice

Sulful reacționează cu toate metalele, ducând la formarea de sulfuri. În majoritatea cazurilor, reacția chimică este necesară pentru reacția chimică, caz în care are loc încălzirea. În condiții normale (temperatura camerei), conexiunea are loc numai cu mercur. Această proprietate este folosită pentru neutralizarea vaporilor, care se formează ca urmare a interacțiunii picăturilor de metal cu oxigen. Elementul nu interacționează cu platina, iridiul, aurul. Sulfuri obținute sunt compuși periculoși la foc, care atunci când sunt aprinși suficient de intensi. Sulful, purificat în aer liber, reacționează cu oxigenul. Acest compus este caracterizat prin formarea unui gaz incolor (anhidridă sulfuroasă) și a arderii. Reacția reversibilă cu hidrogen are loc atunci când este încălzită (prin analogie cu carbon și siliciu), gazele rezultate se numesc sulfură de hidrogen, disulfură de carbon. Ca toate celelalte elemente ale grupului VI din tabelul periodic, sulful reacționează într-un tub etanș cu halogeni (fluor, brom, clor, fosfor). La temperatura camerei, reacția este posibilă numai cu fluor. Clorura de sulf este substanța cea mai utilizată în industria chimică. Dacă soluțiile de apă și acid nu interacționează, compușii cu alcalii sunt reversibili - se formează atunci când sunt expuși la catalizator. Multe acizi și săruri existente se formează ca rezultat al compusului (o condiție necesară este temperatura) sulfului cu oxigen și hidrogen.

Structura electronică

Structura atomului de sulf face posibil ca elementul să se manifeste ca oxidant și agent de reducere, iar în reacția chimică să aibă o valență diferită. Acest lucru se datorează distribuirii de electroni peste niveluri. Nucleul atomului are o încărcătură de +16 pentru o masă atomică de 32 (16 protoni și neutroni), o rază de 127 pm. Schema de sulf (electronică) este după cum urmează: S + 16) 2) 8) 6 - într-o stare liniștită - 1S²2S²2P⁶3S²3P⁴. La al treilea nivel atomului de sulf are cinci orbitali neocupat, prin urmare, valența compușilor săi variază în intervalul următor: -2, + 2, + 4, + 6, care depind de gradul de excitație.

depozit

Cantitatea de sulf produsă crește anual. Acest lucru se datorează unei game destul de largi de aplicații, care este în continuă creștere datorită descoperirilor tehnologice și unui studiu mai aprofundat al elementelor chimice deja cunoscute. În natură, sulful este conținut într-o formă nativă și face parte dintr-un număr mare de minereuri. În funcție de aceasta, sunt utilizate diferite metode de extracție. Depozitele stratiforme sunt obișnuite în Statele Unite, Irak, Mijlocașul Volga și regiunea carpatică. Acestea sunt cele mai profitabile în procente, produc 50-60% sulf. Stânci de carbonat și sulfat se găsesc în straturi uriașe, atingând zeci de metri în adâncime și câteva sute de lungimi. Depunerile de sare-dome sunt tipice regiunilor de extracție intensivă a produselor petroliere. Cele mai mari depozite includ zona din Golful Mexic, care este dezvoltată în paralel de Statele Unite, Chile și Mexic. Cele mai moderne depozite nou formate sunt depozitele vulcanice. Originea lor este asociată cu defectele tectonice din scoarța pământului și cu acțiunea vulcanilor. În consecință, aceste depozite sunt situate în Oceanul Pacific. Acționează în mod activ aceste zone Japonia și Rusia. Pe teritoriul Eurasiei, depozitele de sulf nativ sunt mai frecvente, care au o origine destul de veche și sunt situate în principal în straturile superficiale. Munții Urali, insula Sicilia, Regiunea Volga, regiunea Lviv sunt depozite dezvoltate, care sunt dezvoltate până în prezent. Producția mondială de sulf este mai mare de 50 de milioane de tone pe an, cu 30% - 33%, pepite - gaze și petrol, 14% - prelucrare a emisiilor industriale, 16% - de sulfide, 6% - de sulfati.

Metode de extracție

În funcție de adâncimea de apariție a minereului ce conține sulf, sunt utilizate diferite metode de extracție și prelucrare ulterioară. Proprietățile fizice ale sulfului în prim plan, indiferent de metoda de extracție, deduc siguranța procesului. De regulă, depozitele acestei substanțe sunt însoțite de o acumulare mare de gaze toxice, iar combustia spontană nu este exclusă. Straturile de minereu de suprafață sunt îndepărtate prin straturi folosind excavatoare - această metodă este cea mai puțin periculoasă (dacă sunt îndeplinite toate cerințele tehnologice). Sulful purificat se obține ca rezultat al procesării sale ulterioare la întreprinderile relevante, unde este livrat din cariere. Metodele de purificare și îmbogățire sunt diverse: termic, centrifugal, filtrare, abur-apă, extracție.

Este mult mai dificil să extrageți sulful, care este conținut în straturile subterane. Metoda minelor - datorită alocării gazelor asociate - este practic inaccesibilă, de aceea, din 1895, metoda lui Herman Frach a fost utilizată cu succes. Este cel mai productiv în dezvoltarea depozitelor bogate și oferă economii semnificative în ceea ce privește costurile de transport și costurile pentru prelucrarea ulterioară a minereului, deoarece implică producția unei substanțe pure. Principiul de instalare este simplu: straturile de minereu care conțin sulf sunt tratate cu apă fierbinte, care este alimentată prin conductă. În interiorul său sunt două vase separate, cilindrice separate, care sunt proiectate pentru a furniza gaz și a ieși din produsul finit. Datorită punctului scăzut de topire, sulful cu o cantitate mică de impurități lasă suprafața sub presiune.

cerere

Principalul consumator de sulf este industria chimică, care nu poate exista fără acizi pe baza acestui element. Rafinamentul textilelor, rafinării petrolului, alimentelor, celulozei, miniere nu se poate realiza fără această substanță. Formula sulf face posibilă aplicarea compușilor săi pentru fabricarea explozibililor, chibrituri, din cauciuc, produse cosmetice, medicamente și așa mai departe. D. In agricultura avem în vedere o substanță inclusă în compoziția îngrășământului pe sol (crește procentul asimilat fosfor) și otrăvuri care tratează semințele de la diverse dăunători. Pentru producerea de coloranți și compoziții luminoase se utilizează sulf purificat. Prin gradul de extracție, prelucrare și utilizare a acestui element se poate judeca potențialul industrial al întregului stat. Majoritatea ultimelor evoluții din multe sectoare ale economiei bazate pe cunoaștere se bazează pe utilizarea sulfului și a compușilor săi. Este dificil să se evalueze întregul potențial al utilizării acestui element chimic, care a fost folosit de omenire din cele mai vechi timpuri și continuă să participe activ la procesul tehnologic evolutiv.