Kükürtün fiziksel özellikleri. Kükürt tanımı

Kükürt şu an insanlık tarafından neredeyse tamamen incelenen bir maddedir. Antik zamanlarda, bilinmeyenlerin önündeki insanın batıl korkusundan doğan sırlar, efsaneler ve mitlerle çevrili mistik olarak kabul edildi. Bununla birlikte, kükürdün fiziksel özelliklerinin birçoğu Mendeleev'in elementi periyodik bir tabloya koymadan önce bile biliniyordu ve bu elementi 16 numara olarak atamıştı. Bu madde Homeros döneminde yaygın olarak kullanıldı, buna ek olarak bazı koşullar (koşullu olarak güvenilir) bulunabilir Yeni ve Eski Ahitler.

Kimyasal element

Gece boyunca, kükürt gibi bir madde hakkında yüzyıllarca biriken bilgileri sistematize etmek oldukça zordu. Bu, pek çok bilim adamını içeriyordu, ancak DI Mendeleev kimyasal element sınıfına ait olduğunu belirlemek mümkün oldu. Periyodik sistemde sayı 16 ile gösterilir. Kükürt üçüncü periyotta, ana alt grubun altıncı grubunda, atom kütlesi 32 ve yoğunluk (normal koşullar altında) 2070 kg / m ^3'tür .

Kullanım geçmişi

Eski insanlar, bildikleri kükürtün fiziksel özelliklerini aktif olarak kullandılar. Menşei kaynağı, yeryüzünün tanrıları ya da yeryüzündeki insanlardı, özel niteliklere sahiplerdi. Bu maddenin karakteristik kokusu ve tutuşma kolaylığı çeşitli dini ayinler sırasında ve "kötü ruhların" sürülmesi sırasında kilisenin hizmetkarları için yararlıydı. Daha sonra kükürt askeri amaçlarla kullanıldı, yanıcı karışımların bir parçasıydı. Düşmana karşı kutsal bir korku uyandıran bir "Yunan ateşi" yaratmak için kullanıldığı ihtimalinin yüksek olduğu savunulabilir. Günlük hayatta, kükürt ve onun bileşikleri, kozmetoloji, tarımda, ağartılmış dokuların yardımıyla ve atılmış parazitlerle kullanıldı. Eski Çin'de, ilk piroteknik deneyler kükürt ile gerçekleştirildi. Ortaya çıkan karışımlar henüz bir toz değildi, ancak modern koşullarda modernleştirilen formülünün oluşturulmasına bir temel oluşturdu. Bununla birlikte, başlangıç aşamasında, onun temeli tam anlamıyla kükürtdü. Kimyası, daha doğrusu, o zamanın simyası, bu elementi "tüm metallerin babası" olarak adlandırıyor. Bu sonuç birçok cevherde kükürt varlığına ve artan yanıcılığına dayanmaktadır. Bu efsaneyi 1789'da Lavoisier'in peşinden sürükleyin. Bilim adamı, elementi ametale bağladı ve ileri çalışmaların gösterdiği gibi haklıydı. Tıpta antiseptik ve antiparazitik ajanlar olarak sülfür bileşikleri kullanılmıştır.

Doğada

Yerkabuğunun kayalarında genellikle kükürt bulunur. Kullanılabilirlik ve yaygınlık bakımından, tüm kimyasal elementler arasında 16. sırada yer almaktadır. Kükürt atomunun yapısı bu maddenin saf halde olmasını sağlar (bazı doğal koşullar altında). Çoğu durumda, çeşitli cevherlerin bir parçasıdır, bileşiklerde sülfitler ve sülfatlar oluşturur. En yaygın olanları metallerle olan bağlantıları: demir pirit (pirit), kinnabar, kurşun parlaklığı (galen), çinko blend (sfalerit). Dünya Okyanusunda magnezyum, kalsiyum ve sodyum sülfatları bulunur. Bugüne kadar 200'den fazla mineral adı belirlendi. İkinci olarak - kitlesel içerik paylaşımı ile - grup jips, kieserit, Glauber'in tuzudur. Kükürt, protein moleküllerinin bir parçasıdır, yani, hayvan organizmalarında bulunur. Organik bileşikler çok yaygın şekilde temsil edilmektedir: petrol, gazlar ve doğal kömür. Ana kükürt kaynağı ve türevleri volkanik patlamalardır ancak insan etkinliği (endüstriyel, ekonomik) bu süreci hızlandırmış ve zenginleştirmiştir. Bu maddenin önemli miktarı, yer altı suları, killeri, alçıtaşı, göl ve denizlerin altında, petrol, doğalgaz ve kömürde, solonchaklarda ve okyanus sularında depolanmaktadır. Biyosferdeki kükürt döngüsü mikroorganizmaların yardımı ile oluşur ve buna katkıda bulunur ve büyük bir su gövdesinin yüzeyinden buharlaşan nem, yağış biçiminde düşer ve nehirlerin atık akıntıları denizlere ve okyanuslara geri döner.

isim

Simyanın gelişimi sırasında, kükürtün modern kimyasal unsurunu belirten birkaç isim vardı. Maddeden ne anlama geldiği tamamen açık değildir, belki de bileşikler, cevher veya kükürt gazı ile ilgiliydi. Mendeleev'in periyodik sisteminde kükürt, S (Sülfür) sembolü ile gösterilir. Bu Latince ismin net bir kaynağı yok, muhtemelen eski Yunan dilinden ödünç alındı ve "yanma" olarak çevrilebilir. Rus dili kullanılan terim çok köklü kökleri vardır. "Kükürt" kelimesi, hoş olmayan koku maddeleri, yanıcı karışımlar anlamına geliyordu. Maddenin renginden adı kökeniyle ilgili bir de sürüm var: "açık sarı", "gri", yani tanımlanmamış. Buna bütün sahalar denir. Modern zamanlarda kullanılmayan, maddenin ikinci adı "hırsız" dır. Ayrıca yanıcılık ve kötü koku kavramlarının tanımını da taşır. Filologlar, muhtemelen kükürt dioksit özellikleriyle bağlantılı olan "öldürme" sözcüğünde bir Sanskrit kökünün varlığına karar vermişlerdir.

Kükürtün fiziksel özellikleri

Allotropik modifikasyona bağlı olarak element içindeki bağlar değişir. Oluşturulan üç tür örgü (istikrarlı atom zinciri): eşkenar dörtgen, plastik, monoklinik. Sülfür maddesinin rengi, fiziksel özellikleri modifikasyona bağlıdır. En kararlı ve yaygın olan S ₈ siklik bileşiklerdir. Kristalin kükürtün karakteristik olan bu zincir türüdür - sarımsı bir renk alan kırılgan bir madde. Plastik ve monoklinik modifikasyonlar dengesizdir ve üretimden bir süre sonra kendiliğinden siklik yapıya geçer. Bu durumda kükürt formülünde S ₄ veya S ₆ simgesi bulunur. Normal şartlarda (oda sıcaklığı) eşkenar dörtgen zincir kararlı bir bileşiktir: Isıtma sırasında madde sıvı agrega durumuna geçer ve daha sonra kalınlaşır. Kademeli soğutma, koyu sarı renkli, monoklinik kükürtün iğne kristallerini oluşturur. Erimiş madde soğuk su ile etkileşime girdiğinde, kauçuğa benzer bir yapıya sahip ve çeşitli polimer zincirlerinden oluşan kirli bir sarı (koyu) rengi olan bir plastik alotropik modifikasyon oluşur. En yaygın olanı, kükürtün, suyla etkileşime girmeyen, yüzeyinde kalan katı bir sarı madde olarak tanımlanmasıdır. Bir çözücü olarak, organik bileşikler kullanılabilir: terebentin, karbon disülfür, vb. Normal koşullar altında sülfür basit bir madde olarak aşağıdaki termodinamik özelliklere sahiptir:

1. Bağıl yoğunluk 2,070 g / cm3'dür.
2. Isı iletkenliği 300 K'dır.
3. Erime noktası 112 ° C'dir.
4. Molar ısı kapasitesi 22.6 Joule'dir.
5. Kaynama noktası 444 ° C'dir.
6. Molar hacim 15.5 cm3 / mol'dür.

Isıtma işlemi sırasında, molekül içindeki kükürt atomlarının sayısı azalır. 300 ° C'de yeterince aktif hareket eden bir sıvıdır, sıcaklık buhar üretmek için 450 ° C'ye yükseltilir Monoatomik kükürt, maddenin 1760 ° C'ye kadar ısıtılması sırasında elde edilebilir (S8 - S6 - S4 - S2 - S). Bu madde, uygulamasında yaygın olarak kullanılan zayıf bir elektrik akımı iletkeni ve ısıdır.

Kimyasal özellikler

Kükürt, tüm metallerle reaksiyona girerek sülfid oluşumuna neden olur. Çoğu durumda, kimyasal reaksiyon, bir katalizör gerektirir, bu durumda ısıtma işlemi gerçekleşir. Normal koşullar altında (oda sıcaklığı), bağlantı yalnızca cıva ile gerçekleşir. Bu özellik, metal damlacıklarının oksijen ile etkileşiminin sonucu olarak oluşan buharlarını nötralize etmek için kullanılır. Eleman platin, iridyum, altın ile etkileşime girmez. Elde edilen sülfürler yangın tehlikeli bileşikler olup, ateşlendiğinde yeterince yoğun şekilde yanar. Açık havada arıtılan kükürt oksijen ile reaksiyona girer. Bu bileşik, renksiz bir gaz (sülfür anhidrit) oluşumu ve yanma ile karakterizedir. Isıtıldığında (karbon ve silikon ile analojiyle) hidrojen ile geri dönüşümlü tepkime meydana gelir, sonuçtaki gazlara hidrojen sülfür, karbon disülfür denir. VI grubunun periyodik tablonun diğer tüm elementleri gibi sülfür de kapalı bir tüpte halojenlerle (flor, brom, klor, fosfor) etkileşime girer. Oda sıcaklığında, reaksiyon yalnızca flor ile mümkündür. Sülfür klorür, kimya endüstrisinde en çok kullanılan madde. Su ile asit çözeltileri etkileşime girmez, alkali olan bileşikler geri dönüşümlüdür - bunlar katalizörün etkisiyle oluşurlar. Birçok mevcut asit ve tuz, kükürtün oksijen ve hidrojen ile bileşiğinden (sıcaklığın gerekli bir koşulu) oluşmaktadır.

Elektronik yapı

Kükürt atomunun yapısı, bir elementin kendisini bir oksitleyici ve indirgeyici bir madde olarak ortaya koymasını ve kimyasal reaksiyonda farklı bir değere sahip olmasını mümkün kılar. Bunun nedeni, elektronların seviyeler üzerinde dağılımına bağlı. Atomun çekirdeği 32 (16 proton ve nötron) atomik kütlesi için +16 yük, 127 pm yarıçapı vardır. Kükürt şeması (elektronik) aşağıdaki gibidir: S + 16) 2) 8) 6; Sessiz bir durumda - 1S ² 2S ² 2P ⁶ 3S ² 3P ⁴ . Üçüncü seviyede, kükürt atomu beş boş orbitali vardır, bu nedenle bileşiklerinin içindeki valans, aşağıdaki sınırlar içinde değişir: uyarma derecesine bağlı olan -2, +2, + 4, + 6.

mevduat

Üretilen kükürt miktarı her yıl artar. Bunun nedeni, teknolojik gelişmelere ve zaten bilinen kimyasal elementlerin daha kapsamlı araştırmalarına bağlı olarak, oldukça geniş bir uygulama yelpazesine sahip olmasıdır. Doğada, kükürt doğal bir formda bulunur ve çok sayıda cevherin bir parçasıdır. Buna bağlı olarak, farklı çıkarma yöntemleri kullanılır. Stratiform yatakları, Birleşik Devletler, Irak, Orta Volga ve Karpat bölgesinde yaygındır. Yüzde terim olarak en karlı olanlardır,% 50 ila% 60 kükürt üretirler. Karbonat ve sülfat kayaları, onlarca metre derinliğe ve birkaç yüzlerce uzunluğa uzanan büyük katmanlar halinde uzanır. Tuz-kubbeli çökeltiler, petrol ürünlerinin yoğun olarak ekstraksiyonu yapılan bölgeler için karakteristiktir. En büyük yataklar, Amerika Birleşik Devletleri, Şili ve Meksika tarafından paralel olarak geliştirilen Meksika Körfezi bölgesini içermektedir. En modern, yeni oluşan çökeller volkanik çökellerdir. Kökeni, yer kabuğunda tektonik faylar ve volkanlar etkisi ile ilişkilidir. Buna göre, bu yataklar Pasifik Okyanusunda bulunmaktadır. Aktif olarak bu bölgeleri Japonya ve Rusya'ya hakim edin. Avrasya topraklarında yerli kükürt depoları daha yaygındır ve daha eski bir kökenlidir ve çoğunlukla yüzey katmanlarında bulunur. Ural Dağları, Sicilya Adası, Volga bölgesi ve Lviv bölgesi bugüne kadar geliştirilen gelişmiş mevduatlardır. Dünya kükürt yılda 50 milyon tondan fazla, yılda% 30 - külçeler,% 33 - gaz ve petrol ürünleri,% 14 - endüstriyel emisyonların işlenmesi,% 16 - sülfitlerden,% 6 - sülfatlardan.

Ekstraksiyon yöntemleri

Kükürt içeren cevherin oluşum derinliğine bağlı olarak, ekstraksiyonu ve daha ileri işlem için çeşitli yöntemler kullanılır. Öncelikle kükürtün fiziksel özellikleri, çıkarma yöntemine bakılmaksızın, işlemin güvenliğini çıkarır. Kural olarak, bu maddenin birikimi toksik gazların birikimi ile eşlik eder ve kendiliğinden yanma hariç değildir. Yüzeyli cevher katmanları ekskavatörler kullanılarak katmanlar tarafından uzaklaştırılır - bu yöntem en az tehlikelidir (eğer tüm teknolojik gereklilikler karşılanırsa). Arıtılmış kükürt, taş ocaklarından sevkıyatı yapılan ilgili işletmelerdeki daha sonraki işlenmesinin sonucu olarak elde edilir. Temizleme ve zenginleşme yöntemleri çeşitli: termal, santrifüj, filtreleme, buhar-su, ekstraksiyon.

Yer altı katmanlarında bulunan kükürt üretimi çok daha zordur. 1895 yılından beri, Herman Frach'ın yöntemi başarılı bir şekilde kullanıldığından, ilgili gazın ayrılması nedeniyle mayın yöntemi pratik olarak erişilemez. Zengin maden yataklarının geliştirilmesinde en üretken ve nakliye maliyetlerinde ve cevherin daha sonraki işlenmesinde maliyetlerde önemli tasarruf sağlıyor, çünkü saf bir maddenin çıktığını ima ediyor. Kurulum prensibi basittir: Kükürt içeren cevher tabakaları, borudan beslenen sıcak su ile işlenir. İçinde, bitmiş üründen gaz çıkışı ve çıkışı için tasarlanmış iki silindirik izole edilmiş tekne var. Düşük erime noktasına bağlı olarak, az miktarda yabancı madde içeren kükürt basınç altında yüzeyi terk eder.

uygulama

Kükürt ana tüketici, bu element temelinde asitler olmadan var olamayan kimya endüstrisidir. Tekstil, petrol rafinerisi, gıda, selüloz, madencilik üretim bölümleri bu madde olmadan yapamaz. Kükürt formülü, bileşiklerini patlayıcılar, kibritler, kauçuk, kozmetik, ilaç vb. Üretiminde kullanmayı mümkün kılar. Tarımda, düşünmekte olduğumuz madde toprak gübrelerinin bir parçasıdır (metabolize edilen fosfor oranını arttırır) ve çeşitli tohumları tedavi eden zehirler zararlıları. Boyaların ve ışıklı bileşimlerin üretimi için saflaştırılmış kükürt kullanılır. Bu elementin ekstraksiyonu, işlenmesi ve kullanımı derecesine göre, devletin tümünün endüstriyel potansiyelini değerlendirir. Ekonominin birçok bilgi yoğun sektöründeki son gelişmelerin çoğu kükürt ve bileşiklerinin kullanımına dayanıyor. Eski çağlardan beri insanoğlunun kullandığı ve teknolojik evrim sürecine aktif olarak katılmaya devam eden bu kimyasal elementin tüm potansiyelini değerlendirmek zordur.