گوگرد یک عنصر شیمیایی نسبتاً رایج در طبیعت است (شانزدهمین عنصر در پوسته زمین و ششمین عنصر در آبهای طبیعی). هم گوگرد بومی (وضعیت آزاد عنصر) و هم ترکیبات آن وجود دارد.
گوگرد در طبیعت
از مهم ترین کانی های گوگرد طبیعی می توان به آهن پیریت، اسفالریت، گالن، سینابار، آنتیمونیت اشاره کرد. اقیانوس جهانی عمدتاً حاوی سولفات های کلسیم، منیزیم و سدیم است که باعث سختی آب های طبیعی می شود.
گوگرد چگونه به دست می آید؟
استخراج سنگ معدن گوگرد با روش های مختلفی انجام می شود. راه اصلی برای به دست آوردن گوگرد این است که آن را مستقیماً در مزرعه بو کنید.
معدنکاری روباز شامل استفاده از بیل مکانیکی برای حذف لایه های سنگی است که سنگ معدن گوگرد را می پوشاند. پس از خرد شدن لایه‌های سنگ معدن توسط انفجار، به کارخانه ذوب گوگرد فرستاده می‌شود.
در صنعت، گوگرد به عنوان محصول فرعی فرآیندهای کوره های ذوب، در طی پالایش نفت به دست می آید. در مقادیر زیادی در گاز طبیعی وجود دارد (ماننددی اکسید گوگرد یا سولفید هیدروژن)، که استخراج آن بر روی دیواره های تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرد. گوگرد ریز پراکنده گرفته شده از گاز در صنایع شیمیایی به عنوان ماده اولیه برای تولید محصولات مختلف استفاده می شود.
این ماده را می توان از دی اکسید گوگرد طبیعی نیز به دست آورد. برای این کار از روش کلاوس استفاده می شود. این شامل استفاده از "چاله های گوگرد" است که در آنها گوگرد گاز زدایی می شود. نتیجه یک گوگرد اصلاح شده است که به طور گسترده در صنعت آسفالت استفاده می شود.
اصلاحات آلوتروپیک اصلی گوگرد
گوگرد دارای آلوتروپی است. تعداد زیادی از تغییرات آلوتروپیک شناخته شده است. معروف ترین آنها عبارتند از: گوگرد لوزی (کریستالی)، مونوکلینیک (سوزی) و گوگرد پلاستیکی. دو تغییر اول پایدار هستند، سومین تغییر در صورت جامد شدن به شکل لوزی تبدیل می‌شود.
خواص فیزیکی مشخص کننده گوگرد
مولکول های اصلاحات ارتورومبیک (α-S) و مونوکلینیک (β-S) هر کدام حاوی 8 اتم گوگرد هستند که در یک چرخه بسته توسط پیوندهای کووالانسی منفرد به هم متصل شده اند.
در شرایط عادی، گوگرد دارای تغییرات لوزی شکل است. این یک ماده کریستالی جامد زرد رنگ با چگالی 2.07 گرم در سانتی متر3 است. در دمای 113 درجه سانتیگراد ذوب می شود. چگالی گوگرد مونوکلینیک 1.96 گرم در سانتی متر3 است، نقطه ذوب آن 119.3 درجه سانتی گراد است.
هنگامی که گوگرد ذوب می شود، منبسط می شود و به مایع زرد رنگ تبدیل می شود که در دمای 160 درجه سانتی گراد قهوه ای می شود وهنگامی که به حدود 190 درجه سانتیگراد می رسد به یک توده قهوه ای تیره چسبناک تبدیل می شود. در دماهای بالاتر از این مقدار، ویسکوزیته گوگرد کاهش می یابد. در حدود 300 درجه سانتیگراد، دوباره به حالت مایع تبدیل می شود. این به دلیل این واقعیت است که در حین گرم کردن، گوگرد پلیمریزه می شود و طول زنجیره با افزایش دما افزایش می یابد. و هنگامی که دما به بیش از 190 درجه سانتیگراد برسد، تخریب واحدهای پلیمری مشاهده می شود.
هنگامی که مذاب گوگرد به طور طبیعی در بوته های استوانه ای سرد می شود، به اصطلاح گوگرد توده ای تشکیل می شود - بلورهای لوزی شکل با اندازه های بزرگ که شکلی مخدوش به شکل هشت وجهی با صورت یا گوشه های نیمه "بریده" دارند.
اگر ماده مذاب در معرض سرد شدن سریع قرار گیرد (مثلاً با استفاده از آب سرد)، می توان گوگرد پلاستیکی به دست آورد که یک توده لاستیک مانند الاستیک به رنگ قهوه ای یا قرمز تیره با چگالی 2.046 گرم است. /cm 3. این اصلاح، بر خلاف لوزی و مونوکلینیک، ناپایدار است. به تدریج (در طی چند ساعت) رنگ آن به زرد تغییر می کند، شکننده می شود و به لوزی تبدیل می شود.
هنگامی که بخار گوگرد (بسیار گرم شده) با نیتروژن مایع منجمد می شود، اصلاح بنفش آن ایجاد می شود که در دمای زیر منفی 80 درجه سانتی گراد پایدار است.
گوگرد عملاً در محیط آبی حل نمی شود. با این حال، با حلالیت خوب در حلال های آلی مشخص می شود. هادی ضعیف الکتریسیته و گرما.
نقطه جوش گوگرد 444.6 درجه سانتیگراد است.فرآیند جوش با آزاد شدن بخارهای زرد نارنجی همراه است که عمدتاً از مولکول های S8 تشکیل شده است که پس از حرارت دادن بعدی، تجزیه می شوند و در نتیجه شکل های تعادلی S ایجاد می شود. 6، S4 و S2. علاوه بر این، هنگامی که حرارت داده می شود، مولکول های بزرگ تجزیه می شوند و در دمای بالاتر از 900 درجه، این جفت ها عملاً فقط از مولکول های S2 تشکیل می شوند که در دمای 1500 درجه سانتی گراد به اتم ها تجزیه می شوند.
خواص شیمیایی گوگرد چیست؟
گوگرد یک غیر فلز معمولی است. از نظر شیمیایی فعال خواص اکسید کننده - کاهش گوگرد در رابطه با عناصر مختلف آشکار می شود. هنگامی که گرم می شود، به راحتی با تقریباً تمام عناصر ترکیب می شود، که حضور اجباری آن در سنگ معدن فلز را توضیح می دهد. استثناها Pt، Au، I2، N2 و گازهای بی اثر هستند. اکسیداسیون بیان می کند که گوگرد در ترکیبات 2-، +4، +6 است.
خواص گوگرد و اکسیژن باعث سوختن آن در هوا می شود. نتیجه این برهمکنش، تشکیل انیدریدهای گوگردی (SO2) و سولفوریک (SO3) است که برای تولید گوگرد و سولفوریک استفاده می شود. اسیدها.
در دمای اتاق، خواص کاهنده گوگرد فقط در رابطه با فلوئور آشکار می شود، در واکنشی که با آن هگزا فلوراید گوگرد تشکیل می شود:
S + 3F2=SF6.
هنگامی که گرم می شود (به شکل مذاب) با کلر، فسفر، سیلیکون، کربن برهمکنش می دهد. در نتیجه واکنش با هیدروژن، علاوه بر سولفید هیدروژن، سولفان های ترکیبی با یک ترکیب معمولی تشکیل می دهد.فرمول H2SX.
خواص اکسید کننده گوگرد هنگام برهم کنش با فلزات مشاهده می شود. در برخی موارد، واکنش های کاملاً خشونت آمیز را می توان مشاهده کرد. در نتیجه برهمکنش با فلزات، سولفیدها (ترکیبات گوگردی) و پلی سولفیدها (فلزات چند سولفوره) تشکیل می شوند.
وقتی برای مدت طولانی گرم می شود، با اسیدهای اکسید کننده غلیظ واکنش نشان می دهد و در همان زمان اکسید می شود.
بعد، خواص اصلی ترکیبات گوگردی را در نظر بگیرید.
سولفور دی اکسید
اکسید گوگرد (IV) که به آن دی اکسید گوگرد و انیدرید گوگرد نیز می گویند، گازی (بی رنگ) با بوی تند و خفه کننده است. تمایل دارد تحت فشار در دمای اتاق مایع شود. SO2 یک اکسید اسیدی است. با حلالیت خوب در آب مشخص می شود. در این حالت، اسید گوگرد ضعیف و ناپایدار تشکیل می شود که فقط در یک محلول آبی وجود دارد. در نتیجه برهمکنش دی اکسید گوگرد با قلیاها، سولفیت ها تشکیل می شوند.
فعالیت شیمیایی نسبتاً بالایی دارد. بارزترین خواص شیمیایی کاهنده اکسید گوگرد (IV) است. چنین واکنش هایی با افزایش حالت اکسیداسیون گوگرد همراه است.
خواص شیمیایی اکسید کننده اکسید گوگرد در حضور عوامل کاهنده قوی (مانند مونوکسید کربن) ظاهر می شود.
سولفور تری اکسید
تری اکسید گوگرد (انیدرید سولفوریک) - بالاترین اکسید گوگرد (VI). در شرایط عادی، مایعی بی رنگ و فرار با بوی خفه کننده است. قابلیت یخ زدن در دما را داردزیر 16.9 درجه در این حالت، مخلوطی از تغییرات کریستالی مختلف تری اکسید گوگرد جامد تشکیل می شود. خاصیت رطوبت سنجی بالای اکسید گوگرد باعث "دود" شدن آن در هوای مرطوب می شود. در نتیجه، قطرات اسید سولفوریک تشکیل می شود.
سولفید هیدروژن
سولفید هیدروژن یک ترکیب شیمیایی دوتایی از هیدروژن و گوگرد است. H2S یک گاز بی رنگ سمی است که با طعم شیرین و بوی تخم مرغ فاسد مشخص می شود. در دمای منفی 86 درجه سانتیگراد ذوب می شود، در دمای منفی 60 درجه سانتیگراد می جوشد. از نظر حرارتی ناپایدار است. در دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد، سولفید هیدروژن به S و H2 تجزیه می شود. با حلالیت خوب در اتانول مشخص می شود. در آب کم محلول است. در نتیجه انحلال در آب، اسید هیدروسولفوریک ضعیف تشکیل می شود. سولفید هیدروژن یک عامل احیا کننده قوی است.
قابل اشتعال. هنگامی که در هوا می سوزد، شعله آبی را می توان مشاهده کرد. در غلظت های بالا، می تواند با بسیاری از فلزات واکنش دهد.
سولفوریک اسید
سولفوریک اسید (H2SO44
) می تواند غلظت و خلوص متفاوتی داشته باشد. در حالت بی آب، مایعی بی رنگ، بی بو و روغنی است.
دمای ذوب این ماده 10 درجه سانتیگراد است. نقطه جوش 296 درجه سانتیگراد است. به خوبی در آب حل می شود. هنگامی که اسید سولفوریک حل می شود، هیدرات تشکیل می شود و مقدار زیادی گرما آزاد می شود. نقطه جوش تمام محلول های آبی درفشار 760 میلی متر جیوه هنر بیش از 100 درجه سانتیگراد است. افزایش در نقطه جوش با افزایش غلظت اسید اتفاق می افتد.
خواص اسیدی یک ماده هنگام برهمکنش با اکسیدها و بازهای بازی آشکار می شود. H2SO4 یک اسید دی بازیک است که به همین دلیل می تواند هم سولفات ها (نمک های متوسط) و هم هیدروسولفات ها (نمک های اسیدی) را تشکیل دهد. که در آب محلول هستند.
خواص اسید سولفوریک به وضوح در واکنش های ردوکس آشکار می شود. این به این دلیل است که در ترکیب H2SO4 گوگرد دارای بالاترین حالت اکسیداسیون (+6) است. نمونه ای از تجلی خواص اکسید کننده اسید سولفوریک واکنش با مس است:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
گوگرد: خواص مفید
گوگرد یک عنصر کمیاب ضروری برای موجودات زنده است. بخشی جدایی ناپذیر از اسیدهای آمینه (متیونین و سیستئین)، آنزیم ها و ویتامین ها است. این عنصر در تشکیل ساختار سوم پروتئین شرکت می کند. مقدار گوگرد با پیوند شیمیایی موجود در پروتئین ها از 0.8 تا 2.4 درصد وزنی متغیر است. محتوای این عنصر در بدن انسان حدود 2 گرم در هر کیلوگرم وزن است (یعنی تقریباً 0.2٪ گوگرد است).
خواص مفید ریز عنصر را به سختی می توان بیش از حد تخمین زد. گوگرد که از پروتوپلاسم خون محافظت می کند، کمک کننده فعال بدن در مبارزه با باکتری های مضر است. لخته شدن خون به مقدار آن بستگی دارد، یعنی عنصر کمک می کندسطح کافی را حفظ کند. گوگرد همچنین نقش مهمی در حفظ مقادیر طبیعی غلظت صفرا تولید شده توسط بدن دارد.
اغلب به عنوان "مواد معدنی زیبایی" شناخته می شود زیرا برای حفظ سلامت پوست، ناخن و مو ضروری است. گوگرد توانایی محافظت از بدن را در برابر انواع مختلف اثرات منفی محیطی دارد. این به کند کردن روند پیری کمک می کند. گوگرد بدن را از سموم پاکسازی می کند و از تشعشعات محافظت می کند که در حال حاضر با توجه به شرایط محیطی کنونی اهمیت ویژه ای دارد.
مقدار ناکافی ریز عناصر در بدن می تواند منجر به دفع ضعیف سموم، کاهش ایمنی و شادابی شود.
گوگرد یک شرکت کننده در فتوسنتز باکتریایی است. این جزئی از باکتری کلروفیل است و سولفید هیدروژن منبع هیدروژن است.
گوگرد: خواص و کاربردهای صنعتی
پرمصرف ترین گوگرد برای تولید اسید سولفوریک است. همچنین خواص این ماده امکان استفاده از آن را برای ولکانیزه کردن لاستیک، به عنوان قارچ کش در کشاورزی و حتی به عنوان دارو (گوگرد کلوئیدی) فراهم می کند. علاوه بر این، گوگرد برای تولید کبریت و ترکیبات پیروتکنیک استفاده می شود، بخشی از ترکیبات گوگرد-قیر برای تولید آسفالت گوگرد است.
