Sumpor je prilično čest hemijski element u prirodi (šesnaesti po sadržaju u zemljinoj kori i šesti u prirodnim vodama). Postoje i prirodni sumpor (slobodno stanje elementa) i njegova jedinjenja.
Sumpor u prirodi
Među najvažnijim prirodnim mineralima sumpora su željezni pirit, sfalerit, galenit, cinober, antimonit. Svjetski okean sadrži uglavnom u obliku kalcijum, magnezijum i natrijum sulfate, koji uzrokuju tvrdoću prirodnih voda.
Kako se dobija sumpor?
Vađenje sumpornih ruda vrši se različitim metodama. Glavni način dobijanja sumpora je topljenje direktno na polju.
Otvoreno rudarstvo uključuje korištenje bagera za uklanjanje slojeva stijena koji prekrivaju sumpornu rudu. Nakon drobljenja rudnih slojeva eksplozijama, oni se šalju u topionicu sumpora.
U industriji, sumpor se dobija kao nusproizvod procesa u pećima za topljenje, tokom prerade nafte. Prisutan je u velikim količinama u prirodnom gasu (nprsumpor dioksid ili sumporovodik), čija se ekstrakcija odlaže na zidove upotrijebljene opreme. Fino dispergovani sumpor zahvaćen iz gasa koristi se u hemijskoj industriji kao sirovina za proizvodnju raznih proizvoda.
Ova supstanca se takođe može dobiti iz prirodnog sumpor-dioksida. Za to se koristi Clausova metoda. Sastoji se od upotrebe "sumpornih jama" u kojima se sumpor degazira. Rezultat je modificirani sumpor koji se široko koristi u industriji asf alta.
Glavne alotropske modifikacije sumpora
Sumpor ima alotropiju. Poznat je veliki broj alotropskih modifikacija. Najpoznatiji su rombični (kristalni), monoklinski (igličasti) i plastični sumpor. Prve dvije modifikacije su stabilne, treća se pretvara u rombičnu kada se stvrdne.
Fizička svojstva koja karakterišu sumpor
Molekuli ortorombske (α-S) i monoklinske (β-S) modifikacije sadrže po 8 atoma sumpora, koji su povezani u zatvoreni ciklus jednostrukim kovalentnim vezama.
U normalnim uslovima, sumpor ima rombičnu modifikaciju. To je žuta čvrsta kristalna supstanca sa gustinom od 2,07 g/cm3. Topi se na 113°C. Gustina monoklinskog sumpora je 1,96 g/cm3, njegova tačka topljenja je 119,3 °C.
Kada se otopi, sumpor se širi i postaje žuta tečnost koja postaje smeđa na 160 °C ipretvara se u viskoznu tamno smeđu masu kada dostigne oko 190 °C. Na temperaturama iznad ove vrijednosti, viskoznost sumpora opada. Na oko 300 °C ponovo prelazi u tečno fluidno stanje. To je zbog činjenice da se tokom zagrijavanja sumpor polimerizira, povećavajući dužinu lanca s povećanjem temperature. A kada temperatura dostigne više od 190°C, uočava se uništavanje polimernih jedinica.
Kada se talina sumpora prirodno hladi u cilindričnim loncima, formira se takozvani grudasti sumpor - rombični kristali velikih veličina, iskrivljenog oblika u obliku oktaedara sa djelimično "izrezanim" stranama ili uglovima.
Ako se rastopljena supstanca podvrgne brzom hlađenju (na primjer, upotrebom hladne vode), tada se može dobiti plastični sumpor, koji je elastična gumasta masa smeđe ili tamnocrvene boje gustine 2,046 g. /cm 3. Ova modifikacija, za razliku od rombične i monoklinske, je nestabilna. Postepeno (u toku nekoliko sati) mijenja boju u žutu, postaje krhka i pretvara se u rombičnu.
Kada se sumporna para (jako zagrejana) zamrzne tečnim azotom, formira se njena ljubičasta modifikacija, koja je stabilna na temperaturama ispod minus 80 °C.
Sumpor se praktično ne rastvara u vodenoj sredini. Međutim, karakteriše ga dobra rastvorljivost u organskim rastvaračima. Loš provodnik struje i toplote.
Tačka ključanja sumpora je 444,6 °C. Proces ključanja je praćen oslobađanjem narandžasto-žutih para, koje se uglavnom sastoje od S8 molekula, koje se nakon naknadnog zagrijavanja disociraju, što rezultira formiranjem ravnotežnih oblika S 6, S4 i S2. Dalje, kada se zagreju, veliki molekuli se raspadaju, a na temperaturama iznad 900 stepeni, parovi se sastoje praktično samo od S2 molekula, rastaju na atome na 1500°C.
Koja su hemijska svojstva sumpora?
Sumpor je tipičan nemetal. hemijski aktivna. Oksidirajuća-redukciona svojstva sumpora se manifestuju u odnosu na razne elemente. Kada se zagrije, lako se kombinira sa gotovo svim elementima, što objašnjava njegovo obavezno prisustvo u metalnim rudama. Izuzeci su Pt, Au, I2, N2 i inertni gasovi. Stanja oksidacije da su sumpor izloženi u jedinjenjima su -2, +4, +6.
Svojstva sumpora i kiseonika uzrokuju da gori u vazduhu. Rezultat ove interakcije je stvaranje sumpornih (SO2) i sumpornih (SO3) anhidrida, koji se koriste za proizvodnju sumpornih i sumpornih kiseline.
Na sobnoj temperaturi, redukciona svojstva sumpora se manifestuju samo u odnosu na fluor, u reakciji sa kojom nastaje sumpor heksafluorid:
S + 3F2=SF6.
Kada se zagrije (u obliku taline) stupa u interakciju sa hlorom, fosforom, silicijumom, ugljenikom. Kao rezultat reakcija s vodikom, osim sumporovodika, stvara sulfane u kombinaciji sa uobičajenimformula H2SX.
Oksidirajuća svojstva sumpora se primjećuju pri interakciji s metalima. U nekim slučajevima mogu se uočiti prilično burne reakcije. Kao rezultat interakcije sa metalima, nastaju sulfidi (sumporna jedinjenja) i polisulfidi (polisumporni metali).
Kada se dugo zagrijava, reagira s koncentriranim oksidirajućim kiselinama, istovremeno oksidirajući.
Dalje, razmotrite glavna svojstva jedinjenja sumpora.
Sumpor dioksid
Sumporov oksid (IV), koji se naziva i sumpor-dioksid i sumporni anhidrid, je gas (bezbojan) oštrog, zagušljivog mirisa. Ima tendenciju da se ukapljuje pod pritiskom na sobnoj temperaturi. SO2 je kiselinski oksid. Odlikuje se dobrom rastvorljivošću u vodi. U tom slučaju nastaje slaba, nestabilna sumporna kiselina, koja postoji samo u vodenoj otopini. Kao rezultat interakcije sumpor-dioksida sa alkalijama, nastaju sulfiti.
Ima prilično visoku hemijsku aktivnost. Najizraženija su redukciona hemijska svojstva sumpor-oksida (IV). Takve reakcije su praćene povećanjem oksidacionog stanja sumpora.
Oksidirajuća hemijska svojstva sumpor-oksida se pojavljuju u prisustvu jakih redukcionih agenasa (kao što je ugljen-monoksid).
Sumpor trioksid
Sumpor trioksid (sumporni anhidrid) - najviši oksid sumpora (VI). U normalnim uslovima, to je bezbojna, isparljiva tečnost sa zagušljivim mirisom. Ima sposobnost smrzavanja na temperaturamaispod 16,9 stepeni. U tom slučaju nastaje mješavina različitih kristalnih modifikacija čvrstog sumpor trioksida. Visoka higroskopna svojstva sumpor-oksida uzrokuju da se "dimi" u vlažnom zraku. Kao rezultat, formiraju se kapljice sumporne kiseline.
Sumporovodik
Vodonik sulfid je binarno hemijsko jedinjenje vodonika i sumpora. H2S je otrovni bezbojni gas koji karakteriše slatkasti ukus i miris pokvarenih jaja. Topi se na minus 86 °S, ključa na minus 60 °S. Termički nestabilan. Na temperaturama iznad 400 °C, sumporovodik se razlaže na S i H2. Odlikuje se dobrom rastvorljivošću u etanolu. Slabo je rastvorljiv u vodi. Kao rezultat rastvaranja u vodi nastaje slaba sumporovodična kiselina. Vodonik sulfid je jak redukcijski agens.
Zapaljivo. Kada gori na zraku, može se primijetiti plavi plamen. U visokim koncentracijama može reagirati s mnogim metalima.
Sumporna kiselina
Sumporna kiselina (H2SO4) može biti različite koncentracije i čistoće. U bezvodnom stanju je bezbojna, uljasta tečnost bez mirisa.
Temperatura na kojoj se supstanca topi je 10 °C. Tačka ključanja je 296 °C. Dobro se otapa u vodi. Kada se sumporna kiselina otopi, nastaju hidrati i oslobađa se velika količina topline. Tačka ključanja svih vodenih otopina napritisak 760 mm Hg. Art. prelazi 100 °C. Povećanje tačke ključanja javlja se sa povećanjem koncentracije kiseline.
Kisela svojstva supstance se manifestuju u interakciji sa bazičnim oksidima i bazama. H2SO4 je dvobazna kiselina, zbog koje može formirati i sulfate (srednje soli) i hidrosulfate (kisele soli), većinu koji su rastvorljivi u vodi.
Svojstva sumporne kiseline najjasnije se manifestuju u redoks reakcijama. To je zbog činjenice da u sastavu H2SO4 sumpor ima najveće oksidaciono stanje (+6). Primjer manifestacije oksidacijskih svojstava sumporne kiseline je reakcija s bakrom:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Sumpor: korisna svojstva
Sumpor je element u tragovima neophodan za žive organizme. Sastavni je dio aminokiselina (metionin i cistein), enzima i vitamina. Ovaj element učestvuje u formiranju tercijarne strukture proteina. Količina hemijski vezanog sumpora sadržana u proteinima kreće se od 0,8 do 2,4% po težini. Sadržaj elementa u ljudskom tijelu je oko 2 grama na 1 kg težine (odnosno, otprilike 0,2% je sumpor).
Korisna svojstva mikroelementa teško se mogu precijeniti. Štiti protoplazmu krvi, sumpor je aktivni pomagač organizma u borbi protiv štetnih bakterija. Zgrušavanje krvi zavisi od njegove količine, odnosno element pomažeodržavati dovoljan nivo. Sumpor također igra važnu ulogu u održavanju normalnih vrijednosti koncentracije žuči koju proizvodi tijelo.
Često se naziva "mineralom ljepote" jer je neophodan za održavanje zdrave kože, noktiju i kose. Sumpor ima sposobnost da zaštiti organizam od raznih vrsta negativnih uticaja okoline. Ovo pomaže u usporavanju procesa starenja. Sumpor čisti organizam od toksina i štiti od zračenja, što je posebno važno u današnje vrijeme, s obzirom na trenutnu ekološku situaciju.
Nedovoljne količine mikroelemenata u organizmu mogu dovesti do lošeg izlučivanja toksina, smanjenog imuniteta i vitalnosti.
Sumpor je učesnik u fotosintezi bakterija. Komponenta je bakteriohlorofila, a sumporovodik je izvor vodonika.
Sumpor: svojstva i industrijske primjene
Najviše korišćeni sumpor je za proizvodnju sumporne kiseline. Takođe, svojstva ove supstance omogućavaju da se koristi za vulkanizaciju gume, kao fungicid u poljoprivredi, pa čak i kao lek (koloidni sumpor). Osim toga, sumpor se koristi za proizvodnju šibica i pirotehničkih kompozicija, deo je sumpor-bitumenskih kompozicija za proizvodnju sumpornog asf alta.
