Fizička svojstva sumpora. Opis sumpora

Sumpor - tvar koja se trenutno proučava čovjeka gotovo u potpunosti. U antici se smatralo mistik, bio okružen misterija, legendi i mitova koji su nastali zbog praznovjerni strah od ljudi nepoznatih cjelini. Međutim, mnogi od fizičkih svojstava sumpora su poznate ljudima, čak i prije nego što Mendeljejev staviti elemenata u periodnom sustavu te mu je dao broj 16. Ova tvar je naširoko koristi u doba Homera, osim toga, neke informacije (relativno pouzdane) od može se naći u Novi i stari zavjet.

Kemijski element

Tijekom noći, bilo je prilično teško sistematizirati informacije prikupljene tijekom stoljeća o tvari kao što je sumpor. To je uključivalo mnoge znanstvenike, ali da bi se utvrdilo pripadnost klasi kemijskih elemenata uspio je DI Mendeleev. U periodičkom sustavu označava se broj 16. Sulfur se nalazi u trećem razdoblju, šesta skupina glavne podskupine, atomska masa 32, gustoća (u normalnim uvjetima) je 2070 kg / m³.

Povijest upotrebe

Drevni ljudi aktivno su koristili fizička svojstva sumpora, koju su znali. Izvor njegovog nastanka bili su bogovi zemlje, ili podzemni ljudi, obdareni posebnim osobinama. Karakterističan miris ove supstancije i lakoća kojom je zapaljeno korisni su služiteljima crkve tijekom različitih vjerskih obreda i protjerivanja "zlih duhova". Kasnije se sumpor koristi u vojne svrhe, bio je dio zapaljivih smjesa. Može se tvrditi s visokim stupnjem vjerojatnosti da je korišten za stvaranje "grčke vatre", što je izazvalo sveti teror neprijatelju. U svakodnevnom životu sumpor i njegovi spojevi korišteni su u kozmetologiji, poljoprivredi, uz pomoć izbijeljenih tkiva i izlučenih parazita. U drevnoj Kini prvi su pirotehnički eksperimenti provedeni sa sumporom. Dobivene smjese još nisu bili prašak, ali su služili kao osnova za stvaranje svoje formule, koja je, usput rečeno, modernizirana u suvremenim uvjetima. Međutim, u početnoj fazi, njegova je osnova bila upravo sumpor. Kemija, točnije, alkemija toga vremena, naziva ovaj element "otac svih metala". Sličan zaključak temelji se na prisutnosti sumpora u mnogim rudama i povećanoj zapaljivosti. Izbacivanje ovog mita uspijeva Lavoisiera 1789. godine. Znanstvenik je element pripisao nonmetalima i, kako su daljnja istraživanja pokazala, imala je pravo. U medicini su spojevi sumpora korišteni kao antiseptička i antiparazitska sredstva.

U prirodi

Stijene kore sumpora nije neuobičajeno. Što se tiče raspoloživosti i prevalencije, ona je na 16. mjestu među svim kemijskim elementima. Struktura atoma sumpora omogućava da se tvar u čistom obliku (u određenim uvjetima okoline). No, u većini slučajeva to je dio raznih ruda, u spojevima stvara sulfida i sulfata. Najčešći njegove veze s metalima: željeznog pirita (pirit), cinabarita, galenit (Galenit), cink izmiješan (Sfalerit). U World Oceanu postoje sulfati magnezija, kalcija i natrija. Do danas je identificirano više od 200 imena minerala. Drugo - maseni udio sadržaja - skupina su gips, kizerit, Glauberova sol. Sumpor je uključen u pripravak proteinskih molekula, tj. Nalazi se u E. biti životinjskih organizama. Organski spojevi su vrlo široko zastupljeni: nafta, plinovi i prirodni ugljen. Glavni izvor sumpora i njegovih derivata su vulkani, a ljudske aktivnosti (industrijski, kućanstva) i ubrzao proces obogaćen. Značajna količina tvari nakuplja u podzemne vode, glina, gips, na dno mora, jezera i ulja, prirodnog plina i ugljena, u sol bara i morskih voda. Kruženje sumpora u biosferi obavlja pomoću mikroorganizama, a to pridonosi vlage koja isparava s površine ogromnog tijela vode, pada kao kiša, a od otpada potoci rijeke ide natrag u more i oceane.

ime

Tijekom razvoja alkemije bilo je nekoliko naziva koji označavaju suvremeni kemijski element sumpora. Koja tvar je značila njih nije potpuno jasno, možda je riječ o spojevima, rude ili sumpornom plinu. U periodičnoj Mendelejevjev sustav sumpor je označen simbolom S (sumpor). Ovo latinsko ime nema jasno podrijetlo, vjerojatno je posuđeno s drevnog grčkog jezika, a može se prevesti kao "spaljivanje". Pojam koji se koristi na ruskom jeziku ima vrlo drevne korijene. Riječ "sumpor" označava neugodne mirise, zapaljive mješavine. Postoji i inačica o podrijetlu naziva iz boje materije: "svijetlo žuta", "siva", tj. Nije definirana. Tzv. Svi parceli. Drugi naziv tvari, koji se ne koristi u modernim vremenima, je "bogeyman". Također nosi definiciju pojmova zapaljivosti i mirisa. Filolozi su došli do zaključka da u toj riječi "ubiti" postoji sanskrtski korijen, koji je vjerojatno povezan sa svojstvima sumpornog dioksida.

Fizička svojstva sumpora

Ovisno o alotropnoj modifikaciji, veze unutar elementa variraju. Je podijeljen u tri dobivenog rešetkastog oblika (stabilne atomske lanci): ortorombskog, plastike, monoklinasti. Boja, fizikalna svojstva sumporne supstancije ovise o modifikaciji. Najstabilniji i najčešći su ciklički spojevi S₈. Upravo je takav tip lanca karakterističan za kristalni sumpor, lomljivu supstancu koja ima žućkasto nijansu. Plastične i monoklinske promjene su nestabilne i prolaze spontano u neku cikličku strukturu nakon nekog vremena nakon proizvodnje. Formula sumpora u ovom slučaju sadrži simbol S₄ ili S₆. U normalnim uvjetima (sobna temperatura) Stabilni spoj je romboidnog lanac: vrijeme zagrijavanja tvar prelazi u tekuće stanje agregacije, zatim zgusne. Postupno hlađenje čini monoklinička sumpora igle koje imaju duboko žute boje. U reakciji rastaljenog materijala sa hladnom vodom tvori plastičnu allotropic modifikacije, koji ima strukturu sličnu gumi i sastoji se od više polimernih lanaca, ima prljavi žute (tamne boje). Najčešći sumpora kao opis krutina koja ne reagira s vodom koja ostaje na površini. Kao otapala mogu se koristiti organske spojeve: .. terpentin, ugljik disulfid, itd sumpora kao jednostavan tvari u normalnim uvjetima ima sljedeća termodinamička svojstva:

1. Relativna gustoća - 2.070 g / cm³.
2. Toplinska vodljivost iznosi 300 K.
3. Talište: 112 ° C ^okoS.
4. Molarna toplinska snaga je 22,6 Joule.
5. Točka vrenja - 444 ^okoS.
6. Molarni volumen je 15,5 cm³/ mol.

Tijekom procesa zagrijavanja, broj atoma sumpora u molekuli se smanjuje. Na 300 ^okoC je prilično aktivna tekućina za povećanje pare, temperatura se povećava na 450 ^okoC. Monoatomni sumpor može se dobiti tijekom zagrijavanja tvari do 1760 ^okoC (S₈ - S₆ - S₄ - S₂ - S). Ova tvar je slaba kondukter električne struje i topline, koja se široko koristi u njenoj primjeni.

Kemijska svojstva

Sumpor reagira sa svim metalima, što rezultira stvaranjem sulfida. U većini slučajeva potrebna je kemijska reakcija za kemijsku reakciju, u tom slučaju dolazi do zagrijavanja. U normalnim uvjetima (sobna temperatura), veza se događa samo živa. Ovo svojstvo koristi se za neutraliziranje svojih para, koje nastaju kao rezultat interakcije kapljica metala s kisikom. Element ne dolazi u interakciju s platinom, iridijem, zlatom. Dobiveni sulfidi su požarni spojevi koji se dovoljno intenzivno zapaljuju. Sumpor, pročišćen na otvorenom, reagira s kisikom. Ovaj spoj je karakteriziran stvaranjem bezbojnog plina (sumpornog anhidrida) i izgaranjem. Reverzibilna reakcija s vodikom nastaje kada se zagrije (analogno ugljiku i siliciju), dobiveni plinovi se nazivaju sumporovodik, ugljični disulfid. Kao i svi ostali elementi VI skupine redovitog stanja, sumpor reagira u zatvorenoj cijevi s halogenom (fluor, brom, klor, fosfor). Na sobnoj temperaturi, reakcija je moguća samo s fluorom. Sumporni klorid je tvar koja se najčešće koristi u kemijskoj industriji. S vodom i kiselim otopinama ne reagiraju, spojevi s alkalijama su reverzibilni - nastaju kada su izloženi katalizatoru. Mnoge postojeće kiseline i soli nastaju kao rezultat spoja (potreban uvjet je temperatura) sumpora s kisikom i vodikom.

Elektronska struktura

Struktura atoma sumpora omogućuje element manifestirati kao oksidacijskim sredstvom i redukcijskog sredstva, kao i kemijske reakcije imati različite valenciju. To je zbog distribucije elektrona preko razina. atomska jezgra ima naboj 16 kada je atomska težina 32 (16 protona i neutrona) polumjer - 127 sati. Sustav sumpora (elektronički) je kako slijedi: S + 16) 2) 8) 6 - u mirnom stanju - 1S²2S²2P⁶3S²3P⁴. Na trećoj razini, atom sumpora ima pet nezauzetih orbitale stoga valencija njenih spojeva varira u sljedećem rasponu: -2, 2, + + 4 +, 6, koje ovise o stupnju uzbude.

depozit

Količina proizvedenog sumpora raste godišnje. To je zbog prilično širokog raspona svojih primjena, koji se stalno povećava zbog tehnoloških otkrića i temeljitijih istraživanja već poznatih kemijskih elemenata. U prirodi, sumpor se nalazi u prirodnom obliku i dio je velikog broja ruda. Ovisno o tome koriste se različite metode ekstrakcije. Stratiformni naslage su česti u Sjedinjenim Državama, Iraku, Srednjoj Volgu i Karpatu. Oni su najprofitabilniji u postocima, proizvode od 50 do 60% sumpora. Karbonatne i sulfatne stijene leže u ogromnim slojevima, dostižući desetke metara dubine i nekoliko stotina duljine. Naslage soli-kupola su tipične za regije intenzivne ekstrakcije naftnih derivata. Najveći depoziti uključuju zonu Meksičkog zaljeva, koju paralelno razvija Sjedinjene Države, Čile i Meksiko. Najsuvremeniji, novoformirani naslovi vulkanskih naslaga. Njihovo podrijetlo povezano je s tektonskim greškama u zemljinoj koru i djelovanjem vulkana. Prema tome, ti se depoziti nalaze u Tihom oceanu. Aktivno upravlja ovim zonama Japan i Rusiju. Na području Euroazije, naslage prirodnog sumpora su češći, što ima prilično drevno podrijetlo i uglavnom se nalazi u površinskim slojevima. Planine Ural, otok Sicilija, Volga regija, Lviv regiji su razvijeni depoziti, koji se razvijaju do danas. Svjetska proizvodnja sumpora je više od 50 milijuna tona godišnje, s 30% - 33%, nuggets - plina i nafte, 14% - za obradu industrijskih emisije, 16% - sulfida, 6% - u sulfata.

Metode ekstrakcije

Ovisno o dubini pojave rude koja sadrži sumpor, koriste se različite metode za njegovu ekstrakciju i daljnju obradu. Fizička svojstva sumpora na čelu, bez obzira na način ekstrakcije, zaključuju sigurnost procesa. U pravilu, depoziti ove tvari popraćeni su velikim nakupljanjem toksičnih plinova, a spontano izgaranje nije isključeno. Slojevi površinskih slojeva uklanjaju se slojevima pomoću bagera - ova metoda je najmanje opasna (ako su ispunjeni svi tehnološki zahtjevi). Pročišćeni sumpor dobiven je kao rezultat daljnje obrade u relevantnim poduzećima, gdje se isporučuje iz kamenoloma. Postupci pročišćavanja i obogaćivanja su različiti: toplinski, centrifugalni, filtriranje, parna voda, ekstrakcija.

Teško je izvući sumpor, koji se nalazi u podzemnim slojevima. Rudnik metoda - kroz pružanje povezanih plina - gotovo nepristupačan, pa prilično uspješno Herman Frasch metoda koja se koristi od 1895. godine. On je najproduktivniji u razvoju bogatih naslaga i pruža značajne uštede u troškovima prijevoza i troškova daljnje obrade rude, jer podrazumijeva izlaz čista tvar. Načelo ugradnje je jednostavno: slojevi s mineralima koji sadrže sumpor tretirani su toplom vodom koja se puni kroz cijev. Unutar njega su još dva cilindrična posebna posuda, koja su dizajnirana za opskrbu plinom i izlaz iz gotovog proizvoda. Zbog niske točke taljenja, sumpor s malom količinom nečistoća ostavlja površinu pod pritiskom.

primjena

Glavni potrošač sumpora je kemijska industrija koja ne može postojati bez kiselina na temelju tog elementa. Tekstil, prerada nafte, hrana, celuloza, rudarski proizvodni segmenti ne mogu bez ove tvari. Formula sumpora omogućuje da primijeniti svoje spojeve za proizvodnju eksploziva, šibice, guma, kozmetike, lijekova i sl. D. U poljoprivredi su s obzirom na tvar uključena u sastavu gnojiva u tlo (povećava postotak asimilirani fosfor) i otrove koje tretirano sjeme iz raznih štetnika. Za proizvodnju boja i sjajnih kompozicija koristi se pročišćeni sumpor. Po stupnju ekstrakcije, obrade i korištenja ovog elementa, može se ocijeniti industrijski potencijal cijele države. Većina najnovijih dostignuća u mnogim sektorima intenzivnog znanja temelji se na korištenju sumpora i njegovih spojeva. Teško je procijeniti puni potencijal primjene ovog kemijskog elementa koja se koristi čovječanstvu od davnina i dalje aktivno sudjeluje u tehnološkom evolucijskog procesa.