Väävli füüsikalised ja keemilised omadused

Vulf on looduses üsna laialdane keemiline element (kuueteistkümnes on selle maakoores sisalduv sisu ja kuues looduslikes veekogudes). Seal on nii kohalik väävel (elemendi vaba olek) kui ka selle ühendid.

Väävel looduses

Väävli kõige tähtsamate looduslike mineraalide hulgas on rauapüriid, sphaleriit, galenaat, kinobar, antimmoniit. Ookeanides on see peamiselt kaltsiumi, magneesiumi ja naatriumi sulfaatide kujul, mis määravad looduslike vete jäikuse.

Kuidas nad saavad väävlit?

Väävelmaakide ekstraheerimine toimub erinevate meetoditega. Peamine viis väävli tekitamiseks on see, et see sulatatakse otse maapinnale.

Avatud kaevandamismeetod hõlmab ekskavaatorite kasutamist, eemaldades kaltsiumikihid, mis katavad väävelimaagi. Pärast maagiliste kihtide purustamist saadetakse plahvatus plaatesse.

Tööstuses toodetakse väävlit protsessi kõrvalsaadusena sulatusahjudes, nafta rafineerimisel. Suurtes kogustes esineb see maagaasil (sulfuroosanhüdriidi või vesiniksulfiidi kujul), mille ekstraheerimise ajal see hoitakse kasutatud seadmete seintel. Gaasist püütud trahvi-dispergeeritud väävlit kasutatakse keemiatööstuses kui toorainet erinevate toodete tootmiseks.

Seda ainet võib saada looduslikust vääveldioksiidist. Selleks kasutatakse Claus'i meetodit. See koosneb väävliautomaatide rakendamisest, kus vääveldegaasid. Tulemuseks on modifitseeritud väävel, mida laialdaselt kasutatakse asfaldi tootmisel.

Põhilised allotroopsed väävli modifikatsioonid

Sulfaat on omane allotroopsusele. On teada palju allotroopseid modifikatsioone. Kõige kuulsamad on rombilised (kristallilised), monokliinilised (atsikulaarsed) ja plastilised väävlid. Esimesed kaks muudatust on stabiilsed, kolmas tahkestumisel muutub rombiks.

Füüsikalised omadused, mis iseloomustavad väävlit

Ortomombiliste (α-S) ja monokliiniliste (β-S) modifikatsioonide molekulid sisaldavad 8 väävliaatomit, mis on ühendatud suletud tsüklis üksikute kovalentsete sidemetega.

Tavalistes tingimustes on väävlil rombiline modifikatsioon. See on kollane tahke kristalliline aine tihedusega 2,07 g / cm3. See sulab 113 ° C juures. Monokliinse väävli tihedus on 1,96 g / cm3, selle sulamistemperatuur on 119,3 ° C.

Kuumutamisel suureneb väävli maht ja muutub kollaseks vedelikuks, mis puruneb temperatuuril 160 ° C ja muutub viskoosseks tumeroheks massiks, kui see jõuab umbes 190 ° C-ni. Selle väärtusega ületavatel temperatuuridel väheneb väävli viskoossus. Temperatuuril ligikaudu 300 ° C muutub see taas vedelaks voolavaks olekusse. Seda seetõttu, et kütteprotsessis väävel polümeriseerub, suurendades ahela pikkust temperatuuri tõusuga. Ja kui temperatuur ületab 190 ° C, hävitatakse polümeeriüksused.

Kui väävlilahus on looduslikult jahutatud, moodustatakse silindrilistesse tiiglitesse nn halli-rombilisi kristalle, mille moonutatud kuju on osaliselt "katkestatud" näo või nurkadega oktahedris.

Kui sulav aine on kustutatud (näiteks külma veega), on võimalik saada plastvääret, mis on elastne, kummitav, pruunikas või tumepunane, tihedusega 2,046 g / cm3. See muudatus, erinevalt rombist ja monokliinist, on ebastabiilne. Järk-järgult (mõne tunni jooksul) muudab see värvi kollaseks, muutub habras ja muutub rombiks.

Kui väävli aur (tugevalt kuumutatud) külmutatakse vedelas lämmastikus, moodustub selle lilla moodus, mis on stabiilne temperatuuridel alla -80 ° C.

Veekeskkonnas on väävel praktiliselt lahustumatu. Kuid seda iseloomustab hea lahustuvus orgaanilistes lahustites. Kehv käitumine elektrit ja soojust.

Väävli keemistemperatuur on 444,6 ° C. Keemisprotsessiga kaasneb oranžkollaste aurude vabastamine, mis koosnevad valdavalt S8 molekulidest, mis lahutavad järgneva kuumutamise järel, mille tulemusena moodustuvad tasakaalulised vormid S6, S4 ja S2. Kuid pärast kuumutamist suurte molekulide lagunemine ja temperatuuridel üle 900 kraadi koosnevad paarid peamiselt ainult S2 molekulidest, _mis eralduvad aatomitesse 1500 ° C juures.

Millised on väävli keemilised omadused?

Väävel on tüüpiline mittemetall. See on keemiliselt aktiivne. Oksüdatsioon - väävli redutseerivad omadused avalduvad elementide komplekti suhtes. Kuumutamisel on see peaaegu kõigi elementidega hõlpsasti ühendatud, mis selgitab selle kohustuslikku sisaldumist metallimaagis. Eranditeks on Pt, Au, I ₂ , N ₂ ja inertsed gaasid. Oksüdatsiooniaste, mis näitab ühendites väävlit, -2, +4, +6.

Väävli ja hapniku omadused põhjustavad selle põlemist õhus. Selle koostoime tagajärjeks on vääveldioksiidi (SO ₂ ) ja väävelhappe (SO3) anhüdriidide moodustumine, mida kasutatakse väävelhappe ja väävelhappe tootmiseks.

Toatemperatuuril avalduvad väävli redutseerivad omadused ainult fluori suhtes reaktsioonis, millega moodustub väävelheksafluoriid :

• S + 3F ₂ = SF ₆ .

Kuumutamisel (sulanud kujul) suhtleb kloor, fosfor, räni, süsinik. Reaktsioonide tulemusena vesinikuga moodustab lisaks vesiniksulfiidile ka sulfaadid, mis on kombineeritud üldvalemiga H ₂ S _X.

Metallidega suhtlemisel täheldatakse väävli oksüdeerivaid omadusi. Mõnel juhul võib täheldada üsna vägivaldseid reaktsioone. Metallidevahelise koostoime tulemusena moodustuvad sulfiidid (väävliühendid) ja polüsulfiidid (mitut väävli metallid).

Pikendatud kuumutamisega reageerib see kontsentreeritud happe oksüdeerivate ainetega, samas oksüdeerides.

Järgnevalt käsitleme väävliühendite põhiomadusi .

Vääveldioksiid

Väävel (IV) oksiid, mida nimetatakse ka vääveldioksiidiks ja sulfuroosanhüdriidiks, on gaas (värvitu), millel on terav lämmastav lõhn. Sellel on omadus veeldada rõhu all toatemperatuuril. SO ₂ on happeline oksiid. Seda iseloomustab hea lahustuvus vees. See tekitab nõrk, ebastabiilne väävelhape, mis eksisteerib ainult vesilahuses. Sulfaatanhüdriidi vastasmõju tulemusena leelistega moodustuvad sulfiidid.

See on suhteliselt kõrge keemilise aktiivsusega. Kõige märgatavamad on väävli (IV) oksiidi redutseerivad keemilised omadused. Selliste reaktsioonidega kaasneb väävli oksüdatsiooni suurenemine.

Vääveloksi oksüdatiivsed keemilised omadused ilmnevad tugevate redutseerijate (näiteks süsinikmonooksiidi) manulusel.

Vääveltrioksiid

Vääveltrioksiid (väävelanhüdriid) on kõrgeim vääveloksiid (VI). Tavalistes tingimustes on see värvitu, lenduv vedelik, mida iseloomustab lämbuv lõhn. Sellel on külmumisomadused temperatuuril alla 16,9 kraadi. Moodustub tahke vääveltrioksiidi erinevate kristalliliste modifikatsioonide segu. Väävlioksiidi kõrge hügroskoopne omadus põhjustab selle "suitsu" niiskes õhus. Selle tulemusena moodustuvad väävelhappe tilgad.

Vesiniksulfiid

Vesiniksulfiid on binaarne keemiline ühend, mis koosneb vesinikust ja väävlist. H2S on mürgine värvitu gaas, mille iseloomulikud tunnused on mädanenud munade magusam maitse ja lõhn. See sulab minus 86 ° С, keeb minutis 60 ° C. On termiliselt ebastabiilne. Temperatuuril üle 400 ° C laguneb vesiniksulfiid S ja H2-ks _. Seda iseloomustab hea lahustuvus etanoolis. See lahustub vees halvasti. Vee lahustumise tulemusena moodustub nõrk vesiniksulfiid. Vesiniksulfiid on tugev redutseerija.

Tuleohtlik. Kui see põleb õhus, näete sinist leeki. Suurel kontsentratsioonil on see võimeline reageerima paljude metallidega.

Väävelhape

Väävelhape (H2SO4) võib olla erinev kontsentratsioon ja puhtus. Veevabas olekus on värvitu õlist vedelik, millel ei ole lõhna.

Aine, milles aine sulab, on temperatuuril 10 ° C. Keemistemperatuur on 296 ° C. See lahustub vees hästi. Kui moodustuvad väävelhappe hüdraadid, siis eraldub suur kogus kuumust. Kõikide vesilahuste keemistemperatuur rõhul 760 mm Hg. Art. Ületab 100 ° C. Keemistemperatuur suureneb happe kontsentratsiooni suurenemisega.

Aine happelised omadused ilmnevad, kui nendega interakteeruvad aluselised oksiidid ja alused. H2SO4 on kahealuseline hape, mille tulemusena võib see moodustada nii sulfaate (keskmised soolad) kui ka hüdrogeensulfaate (happe soolad), millest enamus on vees lahustuvad.

Oksüdeerimis- ja reduktsioonireaktsioonides ilmnevad väävelhappe kõige tugevamad omadused. Selle põhjuseks on see, et väävel on H ₂ SO ₄ koostises kõrgem oksüdatsioon (+6). Näiteks väävelhappe oksüdeerivate omaduste ilmnemisest võib vasest olla järgmine:

• Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2.

Väävel: kasulikud omadused

Väävel on elusorganismidele vajalik mikroelement. See on lahutamatu osa aminohapetest (metioniin ja tsüsteiin), ensüümid ja vitamiinid. See element osaleb valgu tertsiaarstruktuuri moodustumisel. Valguses sisalduvate keemiliselt seotud väävli kogus on 0,8 kuni 2,4 massiprotsenti. Elemendi sisaldus inimese kehas on umbes 2 grammi 1 kg massi kohta (see tähendab umbes 0,2% väävlit).

Mikroelemendi kasulikke omadusi ei saa üle hinnata. Vere protoplasmi kaitsmine on väävel aktiivse keha abistaja kahjulike bakterite vastases võitluses. Vere hüübivuse määr sõltub selle kogusest, see tähendab, et element aitab säilitada selle piisava taseme. Samuti on väävlil oluline roll kehas toodetud sapiteede normaalse kontsentratsiooni säilitamisel.

Seda nimetatakse sageli "ilu mineraaliks", sest see on lihtsalt vajalik, et säilitada naha, küünte ja juuste tervis. Väävel on võime kaitsta keha erinevate negatiivsete keskkonnamõjude eest. See aitab aeglustada vananemise protsessi. Väävel puhastab toksiine ja kaitseb kiirguse eest, mis on praeguse keskkonnaseisundi arvestades praegu eriti oluline.

Keha mikroelemendi ebapiisav kogus võib põhjustada räbu halba eritumist, vähendatud immuunsust ja elujõudu.

Väävel osaleb bakteriaalse fotosünteesis. See on bakteriokloorfülli koostisosa ja vesiniksulfiid on vesiniku allikas.

Väävel: omadused ja rakendused tööstuses

Väävelhappe tootmiseks kasutatakse enim kasutatud väävlit . Selle aine omadused võimaldavad seda kasutada ka kummi vulkaniseerimiseks põllumajanduses fungitsiidina ja isegi ravimina (kolloidne väävel). Lisaks kasutatakse väävlit vastenduste ja pürotehniliste kompositsioonide tootmiseks, see on osa väävlbituumenkompositsioonidest väävli asfaldi tootmiseks.