Svovl er et ret almindeligt kemisk grundstof i naturen (sekstende i indholdet i jordskorpen og sjette i naturligt vand). Der er både naturligt svovl (grundstoffets frie tilstand) og dets forbindelser.
Svovl i naturen
Blandt de vigtigste naturlige svovlmineraler er jernkis, sphalerit, galena, cinnober, antimonit. Verdenshavet indeholder hovedsageligt i form af calcium-, magnesium- og natriumsulfater, som forårsager hårdheden af naturligt vand.
Hvordan opnås svovl?
Udvinding af svovlmalme udføres ved forskellige metoder. Den vigtigste måde at opnå svovl på er at smelte det direkte i marken.
Åbne minedrift involverer brug af gravemaskiner til at fjerne stenlag, der dækker svovlmalmen. Efter at have knust malmlagene ved eksplosioner, sendes de til svovlsmelteren.
I industrien opnås svovl som et biprodukt af processer i smelteovne under olieraffinering. Det er til stede i store mængder i naturgas (somsvovldioxid eller svovlbrinte), hvis udvinding afsættes på væggene af det anvendte udstyr. Det fint dispergerede svovl, der opsamles fra gassen, bruges i den kemiske industri som råmateriale til fremstilling af forskellige produkter.
Dette stof kan også fås fra naturlig svovldioxid. Til dette anvendes Claus-metoden. Den består i brugen af "svovlgrave", hvori svovl afgasses. Resultatet er et modificeret svovl, der er meget udbredt i asf altindustrien.
Vigtigste allotropiske modifikationer af svovl
Svovl har allotropi. Et stort antal allotrope modifikationer er kendt. De mest berømte er rombisk (krystallinsk), monoklinisk (acikulær) og plastisk svovl. De første to modifikationer er stabile, den tredje bliver til en rombisk, når den størkner.
Fysiske egenskaber, der karakteriserer svovl
Molekyler af orthorhombiske (α-S) og monokliniske (β-S) modifikationer indeholder hver 8 svovlatomer, som er forbundet i en lukket cyklus med enkelte kovalente bindinger.
Under normale forhold har svovl en rombisk modifikation. Det er et gult fast krystallinsk stof med en densitet på 2,07 g/cm3. Smelter ved 113°C. Densiteten af monoklint svovl er 1,96 g/cm3, dets smeltepunkt er 119,3 °C.
Når det smeltes, udvider svovl sig og bliver til en gul væske, der bliver brun ved 160 °C ogbliver til en tyktflydende mørkebrun masse, når den når omkring 190 °C. Ved temperaturer over denne værdi falder svovlens viskositet. Ved ca. 300 °C går det igen over i en flydende flydende tilstand. Dette skyldes det faktum, at svovl under opvarmning polymeriserer, hvilket øger kædelængden med stigende temperatur. Og når temperaturen når mere end 190 °C, observeres ødelæggelsen af polymerenheder.
Når svovlsmelten afkøles naturligt i cylindriske digler, dannes den såkaldte klumpsvovl - rombiske krystaller af store størrelser, der har en forvrænget form i form af oktaeder med delvist "skårne" flader eller hjørner.
Hvis det smeltede stof udsættes for hurtig afkøling (f.eks. ved hjælp af koldt vand), kan der opnås plastisk svovl, som er en elastisk gummilignende masse af brunlig eller mørkerød farve med en densitet på 2,046 g /cm 3. Denne modifikation, i modsætning til den rombiske og monokliniske, er ustabil. Gradvist (over flere timer) skifter den farve til gul, bliver skør og bliver til en rombe.
Når svovldamp (stærkt opvarmet) fryses med flydende nitrogen, dannes dens lilla modifikation, som er stabil ved temperaturer under minus 80 °C.
Svovl opløses praktisk t alt ikke i vandmiljøet. Det er dog kendetegnet ved god opløselighed i organiske opløsningsmidler. Dårlig leder af elektricitet og varme.
Kogepunktet for svovl er 444,6 °C. Kogeprocessen ledsages af frigivelsen af orange-gule dampe, hovedsageligt bestående af S8 molekyler, som ved efterfølgende opvarmning dissocierer, hvilket resulterer i dannelsen af ligevægtsformer S 6, S4 og S2. Yderligere, når de opvarmes, nedbrydes store molekyler, og ved temperaturer over 900 grader består parrene praktisk t alt kun af S2 molekyler, dissocierer i atomer ved 1500° С.
Hvad er svovls kemiske egenskaber?
Svovl er et typisk ikke-metal. kemisk aktiv. Oxiderende-svovls reducerende egenskaber kommer til udtryk i forhold til en række grundstoffer. Når den opvarmes, kombineres den let med næsten alle elementer, hvilket forklarer dens obligatoriske tilstedeværelse i metalmalm. Undtagelserne er Pt, Au, I2, N2 og inerte gasser. Oxidationen angiver, at svovlindholdet i forbindelser er -2, +4, +6.
Egenskaberne af svovl og ilt får det til at brænde i luften. Resultatet af denne interaktion er dannelsen af svovlholdige (SO2) og svovlsyre (SO3) anhydrider, som bruges til at fremstille svovl- og svovlsyreanhydrider. syrer.
Ved stuetemperatur kommer svovlets reducerende egenskaber kun til udtryk i forhold til fluor, i den reaktion, hvormed svovlhexafluorid dannes:
S + 3F2=SF6.
Ved opvarmning (i form af en smelte) interagerer med klor, fosfor, silicium, kulstof. Som et resultat af reaktioner med brint danner det udover svovlbrinte sulfaner kombineret med en almindeligformel H2SX.
Svovls oxiderende egenskaber observeres, når det interagerer med metaller. I nogle tilfælde kan der observeres ret voldsomme reaktioner. Som et resultat af interaktion med metaller dannes sulfider (svovlholdige forbindelser) og polysulfider (polysvovlholdige metaller).
Når den opvarmes i længere tid, reagerer den med koncentrerede oxiderende syrer og oxiderer på samme tid.
Dernæst skal du overveje svovlforbindelsernes vigtigste egenskaber.
Svovldioxid
Svovloxid (IV), også kaldet svovldioxid og svovlsyreanhydrid, er en gas (farveløs) med en skarp, kvælende lugt. Det har en tendens til at blive flydende under tryk ved stuetemperatur. SO2 er et surt oxid. Det er kendetegnet ved god opløselighed i vand. I dette tilfælde dannes en svag, ustabil svovlsyre, som kun eksisterer i en vandig opløsning. Som et resultat af vekselvirkningen mellem svovldioxid og alkalier dannes sulfitter.
Den har en ret høj kemisk aktivitet. De mest udt alte er de reducerende kemiske egenskaber af svovloxid (IV). Sådanne reaktioner er ledsaget af en stigning i svovlens oxidationstilstand.
Svovloxids oxiderende kemiske egenskaber vises i nærværelse af stærke reduktionsmidler (såsom kulilte).
Svovltrioxid
Svovltrioxid (svovlsyreanhydrid) - det højeste oxid af svovl (VI). Under normale forhold er det en farveløs, flygtig væske med en kvælende lugt. Har evnen til at fryse ved temperaturerunder 16,9 grader. I dette tilfælde dannes en blanding af forskellige krystallinske modifikationer af fast svovltrioxid. Svovloxids høje hygroskopiske egenskaber får det til at "ryge" i fugtig luft. Som et resultat dannes der dråber af svovlsyre.
Hydrogensulfid
Svovlbrint er en binær kemisk forbindelse af brint og svovl. H2S er en giftig farveløs gas, der er karakteriseret ved en sødlig smag og en lugt af råddent æg. Det smelter ved minus 86 ° С, koger ved minus 60 ° С. Termisk ustabil. Ved temperaturer over 400 °C nedbrydes svovlbrinte til S og H2. Det er kendetegnet ved god opløselighed i ethanol. Det er dårligt opløseligt i vand. Som et resultat af opløsning i vand dannes svag svovlsyre. Svovlbrinte er et stærkt reduktionsmiddel.
Brændbar. Når det brænder i luften, kan en blå flamme observeres. I høje koncentrationer kan det reagere med mange metaller.
Svovlsyre
Svovlsyre (H2SO4) kan have forskellig koncentration og renhed. I vandfri tilstand er det en farveløs, lugtfri, olieagtig væske.
Den temperatur, hvor stoffet smelter, er 10 °C. Kogepunktet er 296 °C. Det opløses godt i vand. Når svovlsyre opløses, dannes hydrater, og en stor mængde varme frigives. Kogepunktet for alle vandige opløsninger vedtryk 760 mm Hg. Kunst. over 100 °C. En stigning i kogepunktet sker med en stigning i koncentrationen af syren.
Et stofs sure egenskaber kommer til udtryk, når det interagerer med basiske oxider og baser. H2SO4 er en dibasisk syre, på grund af hvilken den kan danne både sulfater (medium s alte) og hydrosulfater (sure s alte), de fleste af som er opløselige i vand.
Svovlsyres egenskaber kommer tydeligst til udtryk i redoxreaktioner. Dette skyldes det faktum, at i sammensætningen af H2SO4 svovl har den højeste oxidationstilstand (+6). Et eksempel på manifestationen af svovlsyres oxiderende egenskaber er reaktionen med kobber:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Svovl: nyttige egenskaber
Svovl er et sporstof, der er vigtigt for levende organismer. Det er en integreret del af aminosyrer (methionin og cystein), enzymer og vitaminer. Dette element deltager i dannelsen af proteinets tertiære struktur. Mængden af kemisk bundet svovl indeholdt i proteiner varierer fra 0,8 til 2,4 vægt%. Indholdet af grundstoffet i den menneskelige krop er ca. 2 gram pr. 1 kg vægt (det vil sige ca. 0,2 % er svovl).
Mikroelementets nyttige egenskaber kan næppe overvurderes. Beskytter blodprotoplasma, svovl er en aktiv hjælper af kroppen i kampen mod skadelige bakterier. Blodkoagulering afhænger af dens mængde, det vil sige, at elementet hjælperholde et tilstrækkeligt niveau. Svovl spiller også en vigtig rolle i at opretholde de normale værdier for koncentrationen af galde, som kroppen producerer.
Ofte omt alt som "skønhedsmineralet", fordi det er vigtigt for at opretholde sund hud, negle og hår. Svovl har evnen til at beskytte kroppen mod forskellige typer af negative miljøpåvirkninger. Dette hjælper med at bremse aldringsprocessen. Svovl renser kroppen for toksiner og beskytter mod stråling, hvilket er særligt vigtigt på nuværende tidspunkt i lyset af den nuværende miljøsituation.
Utilstrækkelige mængder af mikroelementer i kroppen kan føre til dårlig udskillelse af toksiner, nedsat immunitet og vitalitet.
Svovl er en deltager i bakteriel fotosyntese. Det er en bestanddel af bakteriochlorophyll, og hydrogensulfid er en kilde til hydrogen.
Svovl: egenskaber og industrielle anvendelser
Det mest udbredte svovl er at fremstille svovlsyre. Også egenskaberne af dette stof gør det muligt at bruge det til vulkanisering af gummi, som et fungicid i landbruget og endda som et lægemiddel (kolloidt svovl). Derudover bruges svovl til fremstilling af tændstikker og pyrotekniske sammensætninger, det er en del af svovl-bitumen sammensætningerne til fremstilling af svovl asf alt.
