Lưu huỳnh là một nguyên tố hóa học khá phổ biến trong tự nhiên (thứ mười sáu về hàm lượng trong vỏ trái đất và thứ sáu trong nước tự nhiên). Có cả lưu huỳnh bản địa (trạng thái tự do của nguyên tố) và các hợp chất của nó.
Lưu huỳnh trong tự nhiên
Trong số các khoáng chất lưu huỳnh tự nhiên quan trọng nhất là pyrit sắt, sphalerit, galen, chu sa, antimonit. Đại dương Thế giới chứa chủ yếu ở dạng canxi, magiê và natri sunfat, là nguyên nhân gây ra độ cứng của nước tự nhiên.
Lưu huỳnh thu được bằng cách nào?
Việc khai thác quặng lưu huỳnh được thực hiện bằng các phương pháp khác nhau. Cách chính để thu được lưu huỳnh là nấu chảy nó trực tiếp tại hiện trường.
Khai thác lộ thiên liên quan đến việc sử dụng máy xúc để loại bỏ các lớp đá bao phủ quặng lưu huỳnh. Sau khi nghiền các lớp quặng bằng các vụ nổ, chúng được đưa đến nhà máy luyện lưu huỳnh.
Trong công nghiệp, lưu huỳnh thu được như một sản phẩm phụ của các quá trình trong lò luyện, trong quá trình lọc dầu. Nó có mặt với số lượng lớn trong khí tự nhiên (nhưlưu huỳnh đioxit hoặc hydro sunfua), quá trình chiết xuất được lắng đọng trên thành của thiết bị được sử dụng. Lưu huỳnh phân tán mịn thu được từ khí được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất như một nguyên liệu thô để sản xuất các sản phẩm khác nhau.
Chất này cũng có thể được lấy từ sulfur dioxide tự nhiên. Đối với điều này, phương pháp Claus được sử dụng. Nó bao gồm việc sử dụng "hố lưu huỳnh" trong đó lưu huỳnh được khử khí. Kết quả là lưu huỳnh biến tính được sử dụng rộng rãi trong ngành nhựa đường.
Các biến đổi dị hướng chính của lưu huỳnh
Lưu huỳnh có tính dị hướng. Một số lượng lớn các biến đổi dị hướng đã được biết đến. Nổi tiếng nhất là lưu huỳnh hình thoi (kết tinh), đơn tà (dạng thấu kính) và nhựa. Hai sửa đổi đầu tiên là ổn định, biến đổi thứ ba biến thành một hình thoi khi đông đặc lại.
Tính chất vật lý đặc trưng cho lưu huỳnh
Các phân tử của biến đổi trực thoi (α-S) và đơn tà (β-S) chứa 8 nguyên tử lưu huỳnh, mỗi nguyên tử được kết nối trong một chu kỳ khép kín bằng các liên kết cộng hóa trị đơn.
Ở điều kiện thường, lưu huỳnh có dạng biến đổi hình thoi. Nó là một chất kết tinh rắn màu vàng với mật độ 2,07 g / cm3. Nóng chảy ở 113 ° C. Khối lượng riêng của lưu huỳnh đơn tà là 1,96 g / cm3, nhiệt độ nóng chảy của nó là 119,3 ° C.
Khi nóng chảy, lưu huỳnh nở ra và trở thành chất lỏng màu vàng chuyển sang màu nâu ở 160 ° C vàchuyển thành một khối sền sệt màu nâu sẫm khi nhiệt độ đạt khoảng 190 ° C. Ở nhiệt độ trên giá trị này, độ nhớt của lưu huỳnh giảm. Ở khoảng 300 ° C, nó lại chuyển sang trạng thái lỏng. Điều này là do thực tế là trong quá trình đun nóng, lưu huỳnh polyme hóa, làm tăng chiều dài chuỗi khi nhiệt độ tăng. Và khi nhiệt độ lên đến hơn 190 ° C, sự phá hủy các đơn vị polyme được quan sát thấy.
Khi lưu huỳnh nóng chảy được làm nguội tự nhiên trong các chén nung hình trụ, cái gọi là lưu huỳnh dạng cục được hình thành - các tinh thể hình thoi có kích thước lớn, có hình dạng méo mó ở dạng bát diện với các mặt hoặc góc bị "cắt" một phần.
Nếu chất nóng chảy được làm nguội nhanh (ví dụ, sử dụng nước lạnh) thì có thể thu được chất dẻo lưu huỳnh, là một khối lượng giống như cao su đàn hồi có màu nâu hoặc đỏ sẫm với khối lượng riêng là 2,046 g / cm3. Sự thay đổi này, trái ngược với hình thoi và hình đơn giác, là không ổn định. Dần dần (trong vài giờ) nó chuyển màu sang màu vàng, trở nên giòn và chuyển thành hình thoi.
Khi hơi lưu huỳnh (ở nhiệt độ cao) đông đặc với nitơ lỏng, màu tím của nó được hình thành, nó ổn định ở nhiệt độ dưới âm 80 ° C.
Lưu huỳnh thực tế không hòa tan trong môi trường nước. Tuy nhiên, nó được đặc trưng bởi khả năng hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ. Dẫn điện và dẫn nhiệt kém.
Điểm sôi của lưu huỳnh là 444,6 ° C. Quá trình sôi kèm theo giải phóng hơi màu vàng cam, chủ yếu bao gồm các phân tử S8, khi đun nóng sau đó, phân ly, dẫn đến hình thành các dạng cân bằng S 6, S4và S2. Hơn nữa, khi bị nung nóng, các phân tử lớn bị phân hủy và ở nhiệt độ trên 900 độ, các cặp thực tế chỉ bao gồm các phân tử S2,phân ly thành các nguyên tử ở 1500 ° С.
Các tính chất hóa học của lưu huỳnh là gì?
Lưu huỳnh là một phi kim loại điển hình. hoạt động hóa học. Tính chất oxi hóa-khử của lưu huỳnh được biểu hiện liên quan đến nhiều nguyên tố khác nhau. Khi được nung nóng, nó dễ dàng kết hợp với hầu hết các nguyên tố, điều này giải thích sự hiện diện bắt buộc của nó trong quặng kim loại. Các trường hợp ngoại lệ là Pt, Au, I2, N2và khí trơ. Các trạng thái oxi hóa mà lưu huỳnh thể hiện trong các hợp chất là -2, +4, + 6.
Tính chất của lưu huỳnh và oxy khiến nó cháy trong không khí. Kết quả của sự tương tác này là sự hình thành các anhydrit lưu huỳnh (SO2) và sulfuric (SO3), được sử dụng để sản xuất lưu huỳnh và sulfuric axit.
Ở nhiệt độ phòng, tính chất khử của lưu huỳnh chỉ biểu hiện khi liên quan đến flo, trong phản ứng mà lưu huỳnh hexafluoride được tạo thành:
S + 3F2=SF6.
Khi đun nóng (ở dạng nóng chảy) tương tác với clo, photpho, silic, cacbon. Là kết quả của các phản ứng với hydro, ngoài hydro sulfua, nó tạo thành các sulfan kết hợp với mộtcông thức H2SX.
Tính chất oxi hóa của lưu huỳnh được quan sát khi tương tác với kim loại. Trong một số trường hợp, có thể quan sát thấy những phản ứng khá dữ dội. Kết quả của sự tương tác với kim loại, sulfua (hợp chất lưu huỳnh) và polysulfua (kim loại đa lưu huỳnh) được hình thành.
Khi đun nóng lâu sẽ phản ứng với axit đặc có tính oxi hóa, đồng thời có tính oxi hóa.
Tiếp theo, hãy xem xét các tính chất chính của các hợp chất lưu huỳnh.
Lưu huỳnh đioxit
Ôxít lưu huỳnh (IV), còn được gọi là lưu huỳnh điôxít và anhydrit lưu huỳnh, là một chất khí (không màu), có mùi hăng, ngạt. Nó có xu hướng hóa lỏng dưới áp suất ở nhiệt độ phòng. SO2là một oxit axit. Nó được đặc trưng bởi khả năng hòa tan tốt trong nước. Trong trường hợp này, một axit sunfurơ yếu, không bền được hình thành, chỉ tồn tại trong dung dịch nước. Kết quả của sự tương tác của lưu huỳnh đioxit với kiềm, các sulfit được hình thành.
Nó có hoạt tính hóa học khá cao. Rõ ràng nhất là các tính chất hóa học khử của oxit lưu huỳnh (IV). Những phản ứng như vậy đi kèm với sự gia tăng trạng thái oxy hóa của lưu huỳnh.
Tính chất hóa học oxi hóa của oxit lưu huỳnh xuất hiện khi có mặt các chất khử mạnh (như cacbon monoxit).
Lưu huỳnh trioxit
Lưu huỳnh trioxit (sulfuric anhydrit) - oxit cao nhất của lưu huỳnh (VI). Ở điều kiện bình thường, nó là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi và có mùi ngột ngạt. Có khả năng đông đặc ở nhiệt độdưới 16,9 độ. Trong trường hợp này, một hỗn hợp các biến đổi tinh thể khác nhau của lưu huỳnh trioxit rắn được hình thành. Đặc tính hút ẩm cao của oxit lưu huỳnh khiến nó "bốc khói" trong không khí ẩm. Kết quả là, các giọt axit sunfuric được hình thành.
Hydro sunfua
Hydrogen sulfide là một hợp chất hóa học kép của hydro và lưu huỳnh. H2S là một chất khí độc không màu, có vị ngọt và mùi trứng thối. Nó nóng chảy ở âm 86 ° С, sôi ở âm 60 ° С. Nhiệt không ổn định. Ở nhiệt độ trên 400 ° C, hydro sunfua phân hủy thành S và H2. Nó được đặc trưng bởi khả năng hòa tan tốt trong etanol. Nó hòa tan kém trong nước. Kết quả là sự hòa tan trong nước, axit hydrosulphuric yếu được hình thành. Hydro sunfua là một chất khử mạnh.
Dễ cháy. Khi nó cháy trong không khí, có thể quan sát thấy ngọn lửa màu xanh lam. Ở nồng độ cao, nó có thể phản ứng với nhiều kim loại.
Axit sunfuric
Axit sulfuric (H2SO4) có thể có nồng độ và độ tinh khiết khác nhau. Ở trạng thái khan, nó là chất lỏng nhờn không màu, không mùi.
Nhiệt độ tại đó chất nóng chảy là 10 ° C. Điểm sôi là 296 ° C. Nó hòa tan tốt trong nước. Khi axit sunfuric được hòa tan, các hyđrat được tạo thành và một lượng lớn nhiệt được giải phóng. Điểm sôi của tất cả các dung dịch nước ởáp suất 760 mm Hg. Mỹ thuật. vượt quá 100 ° C. Sự tăng nhiệt độ sôi xảy ra khi nồng độ của axit tăng lên.
Tính axit của chất được biểu hiện khi tương tác với oxit bazơ và bazơ. H2SO4là một axit bazơ, do đó nó có thể tạo thành cả sunfat (muối trung bình) và hydrosunfat (muối axit), hầu hết có thể hòa tan trong nước.
Tính chất của axit sunfuric thể hiện rõ nhất ở phản ứng oxi hóa khử. Đó là do trong thành phần của H2SO4lưu huỳnh có trạng thái oxi hóa cao nhất (+6). Một ví dụ về sự thể hiện tính oxi hóa của axit sunfuric là phản ứng với đồng:
Cu + 2H2SO4=CuSO4+ 2H2O + SO2.
Lưu huỳnh: đặc tính hữu ích
Lưu huỳnh là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể sống. Nó là một phần không thể thiếu của các axit amin (methionine và cysteine), các enzym và vitamin. Nguyên tố này tham gia vào việc hình thành cấu trúc bậc ba của protein. Lượng lưu huỳnh liên kết hóa học chứa trong protein dao động từ 0,8 đến 2,4% trọng lượng. Hàm lượng của nguyên tố trong cơ thể con người là khoảng 2 gam trên 1 kg trọng lượng (có nghĩa là, khoảng 0,2% là lưu huỳnh).
Các đặc tính hữu ích của vi lượng khó có thể được đánh giá quá cao. Bảo vệ nguyên sinh chất trong máu, lưu huỳnh là chất trợ giúp tích cực của cơ thể trong cuộc chiến chống lại vi khuẩn có hại. Sự đông máu phụ thuộc vào số lượng của nó, nghĩa là, yếu tố giúpduy trì mức vừa đủ. Lưu huỳnh cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì các giá trị bình thường của nồng độ mật do cơ thể sản xuất.
Thường được gọi là "khoáng chất làm đẹp" vì nó rất cần thiết để duy trì làn da, móng và tóc khỏe mạnh. Lưu huỳnh có khả năng bảo vệ cơ thể khỏi các loại tác động tiêu cực từ môi trường. Điều này giúp làm chậm quá trình lão hóa. Lưu huỳnh làm sạch cơ thể khỏi độc tố và bảo vệ chống lại bức xạ, điều này đặc biệt quan trọng ở thời điểm hiện tại, với tình hình môi trường hiện tại.
Lượng vi lượng không đủ trong cơ thể có thể dẫn đến việc bài tiết chất độc kém, giảm khả năng miễn dịch và sức sống.
Lưu huỳnh là chất tham gia vào quá trình quang hợp của vi khuẩn. Nó là một thành phần của chất diệp lục khuẩn, và hydrogen sulfide là một nguồn hydro.
Lưu huỳnh: đặc tính và ứng dụng công nghiệp
Lưu huỳnh được sử dụng rộng rãi nhất là để sản xuất axit sunfuric. Ngoài ra, các đặc tính của chất này làm cho nó có thể được sử dụng để lưu hóa cao su, như một chất diệt nấm trong nông nghiệp, và thậm chí như một loại thuốc (lưu huỳnh dạng keo). Ngoài ra, lưu huỳnh được sử dụng để sản xuất diêm và chế phẩm pháo hoa, nó là một phần của chế phẩm lưu huỳnh-bitum để sản xuất nhựa đường lưu huỳnh.
