Siarka jest dość powszechnym pierwiastkiem chemicznym w przyrodzie (szesnasty pod względem zawartości w skorupie ziemskiej i szósty w naturalnych wodach). Istnieje zarówno rodzima siarka (wolny stan pierwiastka), jak i jej związki.
Siarka w przyrodzie
Wśród najważniejszych naturalnych minerałów siarki są piryt żelaza, sfaleryt, galena, cynober, antymonit. Ocean Światowy zawiera głównie siarczany wapnia, magnezu i sodu, które powodują twardość wód naturalnych.
Jak pozyskuje się siarkę?
Wydobycie rud siarki odbywa się różnymi metodami. Głównym sposobem pozyskiwania siarki jest jej przetapianie bezpośrednio w terenie.
Wydobycie odkrywkowe polega na wykorzystaniu koparek do usuwania warstw skalnych pokrywających rudę siarki. Po skruszeniu warstw rudy przez eksplozje trafiają one do huty siarki.
W przemyśle siarka jest otrzymywana jako produkt uboczny procesów w piecach do wytapiania podczas rafinacji ropy naftowej. Występuje w dużych ilościach w gazie ziemnym (jakodwutlenek siarki lub siarkowodór), których wydobycie osadza się na ścianach używanego sprzętu. Drobno rozproszona siarka wychwycona z gazu jest wykorzystywana w przemyśle chemicznym jako surowiec do produkcji różnych produktów.
Tę substancję można również uzyskać z naturalnego dwutlenku siarki. W tym celu stosuje się metodę Clausa. Polega na wykorzystaniu „dołów siarki”, w których następuje odgazowanie siarki. Rezultatem jest zmodyfikowana siarka szeroko stosowana w przemyśle asf altowym.
Główne alotropowe modyfikacje siarki
Siarka ma alotropię. Znana jest duża liczba modyfikacji alotropowych. Najbardziej znane to siarka rombowa (krystaliczna), jednoskośna (iglasta) i plastyczna. Dwie pierwsze modyfikacje są stabilne, trzecia po zestaleniu zmienia się w romb.
Właściwości fizyczne charakteryzujące siarkę
Cząsteczki o modyfikacji rombowej (α-S) i jednoskośnej (β-S) zawierają po 8 atomów siarki, które są połączone w zamkniętym cyklu pojedynczymi wiązaniami kowalencyjnymi.
W normalnych warunkach siarka ma modyfikację rombową. Jest to żółta, krystaliczna substancja stała o gęstości 2,07 g/cm3. Topi się w 113°C. Gęstość siarki jednoskośnej wynosi 1,96 g/cm3, jej temperatura topnienia wynosi 119,3 °C.
Po stopieniu siarka rozszerza się i staje się żółtą cieczą, która w temperaturze 160 °C zmienia kolor na brązowy ipo osiągnięciu około 190°C zmienia się w lepką ciemnobrązową masę. W temperaturach powyżej tej wartości lepkość siarki spada. W temperaturze około 300°C ponownie przechodzi w stan płynny. Wynika to z faktu, że podczas ogrzewania siarka polimeryzuje, zwiększając długość łańcucha wraz ze wzrostem temperatury. A gdy temperatura osiągnie ponad 190°C, obserwuje się destrukcję jednostek polimerowych.
Gdy roztopiona siarka jest schładzana naturalnie w cylindrycznych tyglach, powstaje tak zwana siarka bryłkowa - rombowe kryształy o dużych rozmiarach, o zniekształconym kształcie w postaci ośmiościanów z częściowo „przyciętymi” powierzchniami lub narożnikami.
Jeżeli stopiona substancja zostanie poddana szybkiemu schłodzeniu (na przykład przy użyciu zimnej wody), wówczas można uzyskać plastyczną siarkę, która jest elastyczną gumopodobną masą o brązowawym lub ciemnoczerwonym kolorze o gęstości 2,046 g /cm 3. Ta modyfikacja, w przeciwieństwie do rombowej i jednoskośnej, jest niestabilna. Stopniowo (w ciągu kilku godzin) zmienia kolor na żółty, staje się kruchy i zamienia się w romb.
Gdy para siarki (wysoce podgrzana) jest zamrażana ciekłym azotem, powstaje jej fioletowa odmiana, która jest stabilna w temperaturach poniżej minus 80 °C.
Siarka praktycznie nie rozpuszcza się w środowisku wodnym. Charakteryzuje się jednak dobrą rozpuszczalnością w rozpuszczalnikach organicznych. Słaby przewodnik prądu i ciepła.
Temperatura wrzenia siarki wynosi 444,6 °C. Procesowi wrzenia towarzyszy uwalnianie pomarańczowo-żółtych oparów, składających się głównie z cząsteczek S8, które po kolejnym podgrzaniu dysocjują, powodując powstanie form równowagi S 6, S4 i S2. Ponadto, po podgrzaniu, duże cząsteczki rozkładają się, aw temperaturach powyżej 900 stopni pary składają się praktycznie tylko z cząsteczek S2, dysocjują na atomy w temperaturze 1500 °C
Jakie są właściwości chemiczne siarki?
Siarka jest typowym niemetalem. aktywny chemicznie. Utleniające-właściwości redukujące siarki przejawiają się w odniesieniu do różnych pierwiastków. Po podgrzaniu łatwo łączy się z prawie wszystkimi elementami, co tłumaczy jego obowiązkową obecność w rudach metali. Wyjątkami są Pt, Au, I2, N2 i gazy obojętne. Stany utleniania, które siarka wykazuje w związkach to -2, +4, +6.
Właściwości siarki i tlenu powodują jej spalanie w powietrzu. W wyniku tego oddziaływania powstają bezwodniki siarkowe (SO2) i siarkowe (SO3), które są wykorzystywane do produkcji siarki i siarki. kwasy.
W temperaturze pokojowej właściwości redukujące siarki przejawiają się tylko w stosunku do fluoru, w reakcji, w której powstaje sześciofluorek siarki:
S + 3F2=SF6.
Podczas podgrzania (w postaci stopionej) oddziałuje z chlorem, fosforem, krzemem, węglem. W wyniku reakcji z wodorem, oprócz siarkowodoru, tworzy sulfany połączone ze wspólnymformuła H2SX.
Utleniające właściwości siarki obserwuje się podczas interakcji z metalami. W niektórych przypadkach można zaobserwować dość gwałtowne reakcje. W wyniku oddziaływania z metalami powstają siarczki (związki siarki) i wielosiarczki (metale wielosiarkowe).
Podczas podgrzewania przez długi czas reaguje ze stężonymi kwasami utleniającymi, jednocześnie utleniając się.
Następnie rozważ główne właściwości związków siarki.
Dwutlenek siarki
Tlenek siarki (IV), zwany także dwutlenkiem siarki i bezwodnikiem siarkowym, jest gazem (bezbarwnym) o ostrym, duszącym zapachu. Ma tendencję do upłynniania się pod ciśnieniem w temperaturze pokojowej. SO2 jest tlenkiem kwasowym. Charakteryzuje się dobrą rozpuszczalnością w wodzie. W tym przypadku powstaje słaby, niestabilny kwas siarkowy, który istnieje tylko w roztworze wodnym. W wyniku oddziaływania dwutlenku siarki z zasadami powstają siarczyny.
Ma dość wysoką aktywność chemiczną. Najbardziej widoczne są redukujące właściwości chemiczne tlenku siarki (IV). Reakcjom takim towarzyszy wzrost stopnia utlenienia siarki.
Utleniające właściwości chemiczne tlenku siarki pojawiają się w obecności silnych środków redukujących (takich jak tlenek węgla).
Trójtlenek siarki
Trójtlenek siarki (bezwodnik siarkowy) - najwyższy tlenek siarki (VI). W normalnych warunkach jest bezbarwną, lotną cieczą o duszącym zapachu. Posiada zdolność zamrażania w temperaturachponiżej 16,9 stopnia. W tym przypadku powstaje mieszanina różnych krystalicznych modyfikacji stałego trójtlenku siarki. Wysokie właściwości higroskopijne tlenku siarki powodują, że w wilgotnym powietrzu „dymi”. W wyniku tego powstają kropelki kwasu siarkowego.
Siarkowodór
Siarkowodór to dwuskładnikowy związek chemiczny wodoru i siarki. H2S to trujący, bezbarwny gaz charakteryzujący się słodkawym smakiem i zapachem zgniłego jajka. Topi się przy minus 86 °С, wrze przy minus 60 °С. Niestabilny termicznie. W temperaturach powyżej 400 °C siarkowodór rozkłada się na S i H2. Charakteryzuje się dobrą rozpuszczalnością w etanolu. Jest słabo rozpuszczalny w wodzie. W wyniku rozpuszczenia w wodzie powstaje słaby kwas siarkowodorowy. Siarkowodór jest silnym środkiem redukującym.
Łatwopalne. Kiedy pali się w powietrzu, można zaobserwować niebieski płomień. W wysokich stężeniach może reagować z wieloma metalami.
Kwas siarkowy
Kwas siarkowy (H2SO4) może mieć różne stężenie i czystość. W stanie bezwodnym jest bezbarwną, bezwonną, oleistą cieczą.
Temperatura, w której substancja topi się, wynosi 10°C. Temperatura wrzenia wynosi 296°C. Dobrze rozpuszcza się w wodzie. Po rozpuszczeniu kwasu siarkowego powstają hydraty i uwalniana jest duża ilość ciepła. Temperatura wrzenia wszystkich roztworów wodnych wciśnienie 760 mm Hg. Sztuka. przekracza 100°C. Wzrost temperatury wrzenia następuje wraz ze wzrostem stężenia kwasu.
Kwasowe właściwości substancji przejawiają się w interakcji z podstawowymi tlenkami i zasadami. H2SO4 jest kwasem dwuzasadowym, dzięki czemu może tworzyć zarówno siarczany (średnie sole), jak i wodorosiarczany (sole kwasowe), większość które są rozpuszczalne w wodzie.
Właściwości kwasu siarkowego są najbardziej widoczne w reakcjach redoks. Wynika to z faktu, że w składzie H2SO4 siarka ma najwyższy stopień utlenienia (+6). Przykładem przejawu właściwości utleniających kwasu siarkowego jest reakcja z miedzią:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Siarka: użyteczne właściwości
Siarka jest pierwiastkiem śladowym niezbędnym dla organizmów żywych. Jest integralną częścią aminokwasów (metioniny i cysteiny), enzymów i witamin. Pierwiastek ten bierze udział w tworzeniu trzeciorzędowej struktury białka. Ilość siarki związanej chemicznie zawartej w białkach waha się od 0,8 do 2,4% wagowych. Zawartość tego pierwiastka w organizmie człowieka wynosi około 2 gramy na 1 kg wagi (czyli około 0,2% to siarka).
Użyteczne właściwości mikroelementu są trudne do przecenienia. Chroniąc protoplazmę krwi, siarka jest aktywnym pomocnikiem organizmu w walce ze szkodliwymi bakteriami. Krzepnięcie krwi zależy od jego ilości, czyli pierwiastek pomagautrzymać wystarczający poziom. Siarka odgrywa również ważną rolę w utrzymaniu prawidłowych wartości stężenia żółci wytwarzanej przez organizm.
Często określany jako „minerał piękna”, ponieważ jest niezbędny do utrzymania zdrowej skóry, paznokci i włosów. Siarka ma zdolność ochrony organizmu przed różnego rodzaju negatywnymi wpływami środowiska. Pomaga to spowolnić proces starzenia. Siarka oczyszcza organizm z toksyn i chroni przed promieniowaniem, co w obecnej sytuacji środowiskowej jest szczególnie ważne.
Niewystarczająca ilość mikroelementów w organizmie może prowadzić do słabego wydalania toksyn, obniżonej odporności i witalności.
Siarka bierze udział w fotosyntezie bakterii. Jest składnikiem bakteriochlorofilu, a siarkowodór jest źródłem wodoru.
Siarka: właściwości i zastosowania przemysłowe
Najczęściej stosowaną siarką jest produkcja kwasu siarkowego. Również właściwości tej substancji pozwalają na wykorzystanie jej do wulkanizacji gumy, jako fungicyd w rolnictwie, a nawet jako lek (siarka koloidalna). Ponadto siarka wykorzystywana jest do produkcji zapałek i kompozycji pirotechnicznych, wchodzi w skład kompozycji siarkowo-bitumicznych do produkcji asf altu siarkowego.
