Sifat fisik belerang. Deskripsi sulfur

Sulfur - zat yang saat ini dipelajari oleh umat manusia hampir sepenuhnya. Pada zaman kuno itu dianggap sebagai mistik, dikelilingi oleh misteri, legenda dan mitos yang muncul karena takut takhayul dari orang tak dikenal ke seluruh. Namun, banyak dari sifat fisik belerang diketahui orang bahkan sebelum Mendeleev menempatkan elemen dalam tabel periodik dan memberinya nomor 16. Zat ini banyak digunakan di era Homer, di samping itu, beberapa informasi (relatif dapat diandalkan) itu dapat ditemukan di baru dan Perjanjian Lama.

unsur kimia

Semalam sistematisasi akumulasi abad informasi mengenai hal ini, belerang, itu cukup sulit. Hal ini dilakukan oleh banyak ilmuwan, tetapi untuk menentukan bahwa itu milik kelas dari unsur kimia bisa D. I. Mendeleevu. Dalam sistem batch ditunjukkan dengan referensi angka 16. sulfur Terletak di periode ketiga, subkelompok keenam dari kelompok utama, massa atom - 32, kepadatan (dalam kondisi normal) - 2070 kg / m ^3.

Sejarah penggunaan

orang-orang kuno telah aktif digunakan sifat fisik belerang, yang dikenal mereka. Sumber asalnya dianggap dewa bumi, atau tanah orang, diberkahi dengan kualitas khusus. Karakteristik bau substansi dan kemudahan pengapian oleh gereja berguna dalam melaksanakan berbagai upacara keagamaan dan pengusiran "roh-roh jahat". Kemudian sulfur mulai digunakan untuk tujuan militer, itu adalah bagian dari campuran yang mudah terbakar. Dengan probabilitas tinggi kita dapat mengatakan bahwa itu digunakan untuk membuat "api Yunani", yang menunjukkan teror yang suci musuh. Dalam sulfur rumah tangga dan senyawanya diterapkan dalam kosmetik, pertanian, dengan bantuan jaringan dikelantang dan parasit ditarik. Di Cina kuno, percobaan piroteknik pertama dilakukan dengan bantuan belerang. campuran yang dihasilkan masih belum loose powder, tapi menjabat sebagai dasar untuk pembuatan rumus, yang, kebetulan, dalam kondisi saat ini ditingkatkan. Namun, pada tahap awal berdirinya itu sulfur. Kimia, atau lebih tepatnya alkimia waktu itu, menyebut unsur ini "ayah dari semua logam." Kesimpulan ini didasarkan pada keberadaan sulfur dalam banyak bijih dan mudah terbakar ditingkatkan nya. Menghilangkan mitos ini gagal Lavoisier pada 1789. Ilmuwan mengambil elemen untuk non-logam, dan, seperti yang ditunjukkan oleh studi lebih lanjut, dia benar. Dalam pengobatan, senyawa sulfur digunakan sebagai agen antiseptik dan anti-parasit.

Di alam,

Bebatuan belerang kerak tidak jarang. Menurut tingkat ketersediaan dan prevalensi di tempat ke-16 di antara semua unsur-unsur kimia. Struktur atom sulfur memungkinkan substansi untuk menjadi dalam bentuk murni (dalam kondisi lingkungan tertentu). Tetapi dalam banyak kasus itu adalah bagian dari berbagai bijih, dalam senyawa membentuk sulfida dan sulfat. Yang paling umum dari hubungannya dengan logam: pirit besi (pirit), cinnabar, galena (galena), seng blende (sfalerit). Dalam lautan magnesium sulfat, kalsium, natrium. Sampai saat ini, lebih dari 200 diidentifikasi mineral. Kedua - konten fraksi massa - kelompok yang gypsum, kieserite, garam Glauber. Sulfur termasuk dalam komposisi molekul protein, yaitu. E. Ditemukan dalam organisme hewan. Sangat banyak senyawa organik yang tersedia adalah minyak, gas alam dan batu bara. Sumber utama sulfur dan turunannya adalah gunung berapi, tetapi aktivitas manusia (industri, rumah tangga) dipercepat dan diperkaya proses. Sebuah jumlah yang signifikan dari substansi terakumulasi dalam air tanah, tanah liat, gipsum, di bagian bawah laut dan danau, minyak, gas alam dan batubara, di rawa-rawa garam dan air laut. Sirkulasi belerang di biosfer terjadi dengan cara mikroorganisme, dan ini memberikan kontribusi untuk kelembaban yang menguap dari permukaan tubuh besar air, jatuh sebagai hujan dan dari limbah aliran sungai kembali ke laut dan lautan.

nama

Dalam periode perkembangan alkimia, ada beberapa nama yang menyatakan sulfur unsur kimia modern. Apa substansi yang dimaksud oleh mereka - tidak sepenuhnya jelas, mungkin, itu adalah pertanyaan tentang koneksi, bijih atau gas sulfida. Dalam periodik sistem Mendeleev sulfur yang ditunjuk simbol S (Sulfur). Nama Latin ini tidak memiliki asal yang jelas, mungkin, itu dipinjam dari bahasa Yunani dan menerjemahkannya mungkin sebagai "terbakar". Dalam istilah yang digunakan dalam bahasa Rusia adalah akar yang sangat kuno. Kata "sulfur" menunjukkan menyenangkan berbau zat, campuran mudah terbakar. Ada juga versi tentang asal-usul nama zat warna: .. "Pale kuning", "abu-abu", yaitu tidak pasti. Jadi kita disebut semua resin. Nama kedua zat tersebut tidak digunakan di zaman modern - "momok". Juga membawa definisi konsep mudah terbakar dan bau. Ahli bahasa telah sampai pada kesimpulan bahwa dalam akar kata bahasa Sansekerta "membunuh", yang mungkin karena sifat sulfur dioksida.

sifat fisik Sulphur

Tergantung pada modifikasi allotropic dalam kisaran komunikasi sel. Dibagi menjadi tiga bentuk membentuk kisi (rantai atom stabil): ortorombik, plastik, monoklinik. Warna, sifat fisik dari zat tergantung pada modifikasi belerang. Yang paling umum adalah stabil dan S ₈ senyawa siklik. Ini adalah jenis rantai karakteristik untuk kristal belerang - bahan rapuh memiliki warna kekuningan. Plastik dan modifikasi monoklinik tidak stabil dan berubah menjadi struktur siklik spontan setelah beberapa waktu setelah tanda terima. Formula sulfur dalam hal ini terdiri dari simbol S ₄ dan S _6. Dalam kondisi normal (suhu kamar), senyawa yang stabil adalah rantai belah ketupat: selama pemanasan zat berubah menjadi keadaan cair agregasi, kemudian mengental. pendinginan secara bertahap membentuk jarum belerang monoklin yang memiliki warna kuning tua. Dalam reaksi bahan cair dengan bentuk air dingin modifikasi allotropic plastik, yang memiliki struktur yang mirip dengan karet dan terdiri dari beberapa rantai polimer, memiliki (gelap) warna kotor-kuning. Yang paling sering sulfur sebagai deskripsi kuning padat yang tidak berinteraksi dengan air yang tersisa di permukaannya. Sebagai pelarut dapat digunakan senyawa organik: .. Terpentin, karbon disulfida, dll sulfur sebagai zat sederhana dalam kondisi normal memiliki sifat-sifat termodinamika berikut:

1. Relatif Density - 2.070 g / cm ^3.
2. konduktivitas termal - 300 K.
3. Titik lebur - 112 ° ^C.
4. kapasitas panas molar - J 22,6.
5. Titik didih - 444 ° ^C.
6. Volume molar - 15,5 ^cm3 / mol.

Selama pemanasan, jumlah atom belerang per molekul berkurang. Pada 300 ^C secara aktif bergerak cairan, untuk menerima suhu uap meningkat menjadi 450 ° ^C sulfur monoatomik dapat diperoleh selama pemanasan zat untuk 1760 ^C (S ₈ - S ₆ - S ₄ - S ₂ - S). Bahan ini merupakan konduktor listrik dan panas, yang secara luas digunakan untuk penerapannya.

sifat kimia

Belerang bereaksi dengan semua logam yang mengakibatkan pembentukan sulfida. Dalam kebanyakan kasus, reaksi kimia membutuhkan katalis yang bertindak sebagai pemanasan. Dalam kondisi normal (suhu kamar), senyawa hanya terjadi dengan merkuri. Properti ini digunakan untuk netralisasi uap, yang dibentuk oleh interaksi logam dengan tetes oksigen. Ini tidak berinteraksi dengan elemen platinum, iridium, emas. sulfida yang dihasilkan adalah senyawa yang mudah terbakar yang membakar saat dinyalakan cukup intensif. Belerang, dimurnikan luar ruangan bereaksi dengan oksigen. Proses Senyawa ini ditandai dengan pembentukan gas yang tidak berwarna (sulfur dioksida) dan pembakaran. Reaksi reversibel dengan hidrogen berlangsung selama pemanasan (dengan analogi dengan karbon dan silikon), gas yang dibentuk oleh hidrogen sulfida disebut, karbon disulfida. Seperti semua elemen lain dari kelompok VI dari tabel periodik, sulfur direaksikan dalam tabung tertutup dengan halogen (fluorin, bromin, klorin, fosfor). Pada suhu kamar, reaksi hanya mungkin dengan fluorin. sulfur klorida merupakan bahan yang paling banyak digunakan dalam industri kimia. Dengan air dan asam solusi belum bereaksi, dengan senyawa alkali adalah reversibel - mereka dibentuk di bawah aksi katalis. Banyak asam yang ada dan garam yang dibentuk oleh kombinasi (prasyarat adalah suhu) belerang dengan oksigen dan hidrogen.

struktur elektronik

Struktur atom sulfur memungkinkan elemen yang memanifestasikan dirinya sebagai agen pengoksidasi dan zat pereduksi, dan reaksi kimia memiliki valensi yang berbeda. Hal ini disebabkan oleh distribusi tingkat elektron. inti atom memiliki muatan 16 ketika berat atom 32 (16 proton dan neutron) radius - 127 pm. Skema sulfur (e) sebagai berikut: S + 16) 2) 8) 6; saat istirahat - 1S ² 2S ² 3S 2P ^{6 2 4} 3P. Pada tingkat ketiga atom belerang memiliki lima orbital kosong karena valensi senyawa bervariasi dalam kisaran berikut: -2, + 2, + 4, + 6, yang tergantung pada tingkat eksitasi.

deposito

Jumlah sulfur yang dihasilkan meningkat setiap tahun. Hal ini terkait dengan berbagai aplikasi, yang terus berkembang karena kemajuan teknologi dan lebih studi menyeluruh tentang unsur-unsur kimia yang sudah dikenal. Sifat dari belerang yang terkandung dalam bentuk asli dan merupakan bagian dari sejumlah besar bijih. Tergantung pada ini, metode yang berbeda yang digunakan dalam produksinya. deposito stratiform didistribusikan di Amerika Serikat, Irak, Volga Tengah dan wilayah Carpathian. Mereka adalah yang paling menguntungkan dalam hal persentase, ada dihasilkan dari 50 sampai 60% sulfur. Karbonat dan sulfat formasi batuan berbohong besar, mencapai puluhan meter di kedalaman dan beberapa ratus - panjangnya. deposito Soljanokupolnyh merupakan ciri khas dari intens daerah produksi minyak bumi. Untuk deposito terbesar dari wilayah ini, termasuk Teluk Meksiko, yang sejajar dengan mengembangkan AS, Chili dan Meksiko. Yang paling modern, deposito baru terbentuk adalah deposito vulkanik. asal mereka terhubung dengan kesalahan tektonik kerak dan tindakan vulkanik. Dengan demikian, deposito ini terletak di Samudra Pasifik. Aktif mengeksplorasi Data Jepang dan zona Rusia. Di Eurasia deposito belerang asli lebih umum, yang memiliki asal yang cukup kuno dan sebaiknya terletak di lapisan permukaan. Pegunungan Ural, Pulau Sisilia, wilayah Volga, wilayah Lviv adalah pengembangan dari deposito, yang dikembangkan untuk hari ini. Dunia produksi sulfur lebih dari 50 juta ton per tahun, dengan 30% - nugget, 33% - gas dan minyak, 14% - pengolahan emisi industri, 16% - sulfida, 6% - sulfat.

Metode produksi

Tergantung pada kedalaman yang mengandung sulfur bijih menggunakan metode yang berbeda dari ekstraksi dan pengolahan lebih lanjut. Sifat fisik belerang di latar depan, terlepas dari metode produksi, proses produksi keselamatan. Biasanya, reservoir zat disertai dengan akumulasi besar gas beracun yang tidak dikecualikan kasus pembakaran spontan. lapisan permukaan lapisan bijih yang dihapus menggunakan excavator - metode ini adalah yang paling berbahaya (sesuai dengan semua persyaratan teknologi). Belerang dimurnikan hasil dari pengolahan lebih lanjut di pabrik masing-masing, di mana itu disampaikan dari penggalian. Metode pemurnian dan konsentrasi bervariasi: termal, centrifuge, filtrasi, uap, ekstraksi.

Hal ini jauh lebih sulit untuk membuat ekstraksi sulfur, yang terkandung dalam lapisan bawah tanah. Metode tambang - melalui penyediaan gas terkait - hampir tidak dapat diakses, jadi cukup berhasil metode Germana Frasha digunakan sejak 1895. Dia adalah yang paling produktif dalam pengembangan deposito kaya dan memberikan penghematan substansial dalam biaya transportasi dan biaya pengolahan lebih lanjut bijih, karena menyiratkan output dari zat murni. Prinsip pas adalah sederhana: lapisan bijih yang mengandung sulfur, diperlakukan dengan air panas yang dipasok melalui pipa. Diatur di dalamnya dua bejana silinder yang terpisah, yang dirancang untuk memasok gas dan pelepasan produk jadi. Karena suhu leleh rendah dari permukaan bawah tekanan keluar belerang dengan sejumlah kecil kotoran.

aplikasi

Konsumen utama adalah bahan kimia sulfur, yang tidak bisa ada tanpa asam berdasarkan elemen ini. Tekstil, minyak, makanan, pulp, segmen produksi tambang tidak bisa melakukan tanpa zat ini. Formula sulfur memungkinkan untuk menerapkan senyawa untuk pembuatan bahan peledak, korek api, karet, kosmetik, obat-obatan dan sebagainya. D. Di bidang pertanian kita sedang mempertimbangkan substansi termasuk dalam komposisi pupuk untuk tanah (meningkatkan persentase berasimilasi fosfor) dan racun yang memperlakukan benih dari berbagai hama. Untuk produksi pewarna dan komposisi luminescent digunakan sulfur dimurnikan. Menurut tingkat ekstraksi, pengolahan dan penggunaan elemen ini dapat dilihat pada potensi industri dari seluruh negara. Sebagian besar perkembangan terbaru dalam berbagai sektor pengetahuan intensif ekonomi berdasarkan penggunaan belerang dan senyawanya. Sulit untuk menilai potensi penuh dari penerapan unsur kimia ini, yang digunakan oleh manusia sejak zaman kuno dan terus berpartisipasi aktif dalam proses evolusi teknologi.