Φυσικές και χημικές ιδιότητες του θείου

Το θείο είναι ένα αρκετά διαδεδομένο χημικό στοιχείο στη φύση (το δέκατο έκτο σε σχέση με την περιεκτικότητά του στο φλοιό της γης και το έκτο στα φυσικά ύδατα). Υπάρχουν και τα δύο φυσικά θείο (η ελεύθερη κατάσταση του στοιχείου) και οι ενώσεις του.

Θείο στη φύση

Μεταξύ των σημαντικότερων φυσικών ορυκτών του θείου είναι ο πυρίτης σιδήρου, ο σφαιρικός εστέρας, ο γαληνός, ο κιννάβαρος, ο αντιμονίτης. Στους ωκεανούς, περιέχεται κυρίως στη μορφή θειικών αλάτων ασβεστίου, μαγνησίου και νατρίου, τα οποία καθορίζουν την ακαμψία των φυσικών υδάτων.

Πώς παίρνουν θείο;

Η εκχύλιση των θειικών μεταλλευμάτων πραγματοποιείται με διαφορετικές μεθόδους. Ο κύριος τρόπος για να παράγει θείο είναι να το μυρίσετε απευθείας στο έδαφος.

Η ανοιχτή μέθοδος εξόρυξης περιλαμβάνει τη χρήση εκσκαφέων, αφαιρώντας τα στρώματα πετρωμάτων που καλύπτουν θειικό μετάλλευμα. Μετά τη σύνθλιψη στρώσεων μεταλλεύματος, οι εκρήξεις αποστέλλονται στο μεταλλουργείο.

Στη βιομηχανία, το θείο παράγεται ως ένα παραπροϊόν των διεργασιών στις καμίνους τήξης, στη διύλιση πετρελαίου. Σε μεγάλες ποσότητες, υπάρχει στο φυσικό αέριο (με τη μορφή θειούχου ανυδρίτη ή υδρόθειου) κατά την εκχύλιση του οποίου εναποτίθεται στα τοιχώματα του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού. Το λεπτόκοκκο διασκορπισμένο θείο, το οποίο έχει αλιευθεί από το αέριο, χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία ως πρώτη ύλη για την παραγωγή διαφόρων προϊόντων.

Η ουσία αυτή μπορεί να ληφθεί από φυσικό διοξείδιο του θείου. Γι 'αυτό, χρησιμοποιείται η μέθοδος Claus. Συνίσταται στην εφαρμογή "κοιλοτήτων θείου" στις οποίες το αέριο απαεριώνεται. Το αποτέλεσμα είναι ένα τροποποιημένο θείο, που χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή ασφάλτου.

Βασικές αλλοτροπικές τροποποιήσεις θείου

Το θείο είναι εγγενές στην αλλοτροπία. Ένας μεγάλος αριθμός αλλοτροπικών τροποποιήσεων είναι γνωστός. Τα πιο διάσημα είναι τα ρομβικά (κρυσταλλικά), τα μονοκλινικά (βελάκια) και το πλαστικό θείο. Οι πρώτες δύο τροποποιήσεις είναι σταθερές, η τρίτη κατά τη στερεοποίηση μετατρέπεται σε ρομβοειδή.

Φυσικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το θείο

Τα μόρια των ορθορομβικών (α-S) και μονοκλινών (β-S) τροποποιήσεων περιέχουν 8 άτομα θείου, τα οποία συνδέονται σε κλειστό κύκλο με απλούς ομοιοπολικούς δεσμούς.

Υπό κανονικές συνθήκες, το θείο έχει μια ρομβική τροποποίηση. Πρόκειται για μια κίτρινη στερεή κρυσταλλική ουσία με πυκνότητα 2,07 g / cm3. Λιώνει στους 113 ° C. Η πυκνότητα του μονοκλινικού θείου είναι 1,96 g / cm3, το σημείο τήξεως του είναι 119,3 ° C

Κατά τη διάρκεια της τήξης, το θείο αυξάνεται σε όγκο και γίνεται κίτρινο υγρό που ρωγνύεται σε θερμοκρασία 160 ° C και μετατρέπεται σε ιξώδη σκούρο καφέ μάζα όταν φτάσει τους 190 ° C περίπου. Σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν αυτή την τιμή, το ιξώδες του θείου μειώνεται. Στους περίπου 300 ° C, μετατρέπεται και πάλι σε ρευστή κατάσταση υγρού. Αυτό συμβαίνει επειδή στη διαδικασία θέρμανσης, το θείο πολυμερίζεται, αυξάνοντας το μήκος της αλυσίδας με την αύξηση της θερμοκρασίας. Και όταν η θερμοκρασία υπερβεί τους 190 ° C, οι μονάδες πολυμερούς καταστρέφονται.

Όταν το τήγμα θείου ψύχεται φυσιολογικά, οι λεγόμενοι γκρι-ρομβικοί κρύσταλλοι μεγάλων μεγεθών σχηματίζονται σε κυλινδρικά χωνευτήρια, που έχουν παραμορφωμένο σχήμα με τη μορφή οκταεδρών με μερικώς αποκομμένα πρόσωπα ή γωνίες.

Εάν η τετηγμένη ουσία σβήσει (για παράδειγμα, με κρύο νερό), είναι δυνατόν να ληφθεί πλαστικό θείο, το οποίο είναι ελαστικό, καουτσούκ, καφέ ή σκούρο κόκκινο χρώμα με πυκνότητα 2.046 g / cm3. Αυτή η τροποποίηση, σε αντίθεση με τη ρομβική και μονοκλινική, είναι ασταθής. Σταδιακά (μέσα σε λίγες ώρες), αλλάζει το χρώμα σε κίτρινο, γίνεται εύθραυστο και μετατρέπεται σε ρομβικό.

Όταν οι ατμοί θείου (έντονα θερμαινόμενοι) καταψύχονται με υγρό άζωτο, σχηματίζεται πορφυρή τροποποίηση, η οποία είναι σταθερή σε θερμοκρασίες κάτω των -80 ° C.

Στο υδατικό περιβάλλον, το θείο είναι πρακτικά αδιάλυτο. Ωστόσο, χαρακτηρίζεται από καλή διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες. Κακή συμπεριφορά ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας.

Το σημείο βρασμού του θείου είναι 444,6 ° C. Η διαδικασία βρασμού συνοδεύεται από την απελευθέρωση πορτοκαλοκίτρινων ατμών που αποτελούνται κυρίως από μόρια S8, τα οποία διασπώνται με επακόλουθη θέρμανση, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό μορφών ισορροπίας S6, S4 και S2. Περαιτέρω, κατά την θέρμανση, μεγάλα μόρια αποσυντίθενται και σε θερμοκρασίες άνω των 900 μοιρών, τα ζεύγη αποτελούνται ουσιαστικά μόνο από μόρια S2 _που διαχωρίζονται σε άτομα στους 1500 ° C.

Ποιες είναι οι χημικές ιδιότητες του θείου;

Το θείο είναι ένα τυπικό μη μέταλλο. Είναι χημικά ενεργός. Οι ιδιότητες οξείδωσης - μείωσης του θείου εκδηλώνονται σε σχέση με το σύνολο των στοιχείων. Όταν θερμαίνεται, συνδέεται εύκολα με σχεδόν όλα τα στοιχεία, γεγονός που εξηγεί την υποχρεωτική παρουσία του σε μεταλλικά μεταλλεύματα. Οι εξαιρέσεις είναι Pt, Au, I ₂ , N ₂ και αδρανή αέρια. Βαθμός οξείδωσης, που δείχνει θείο στις ενώσεις, -2, +4, +6.

Οι ιδιότητες του θείου και του οξυγόνου προκαλούν την καύση του στον αέρα. Το αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης είναι ο σχηματισμός ανυδριτών διοξειδίου του θείου (SO2) και θειικού (SO3) που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή θειικών και θειικών οξέων.

Σε θερμοκρασία δωματίου, οι μειωτικές ιδιότητες του θείου εκδηλώνονται μόνο σε σχέση με το φθόριο, στην αντίδραση με την οποία σχηματίζεται εξαφθοριούχο θείο :

• S + 3F ₂ = SF ₆ .

Όταν θερμαίνεται (με τη μορφή τήγματος) αλληλεπιδρά με χλώριο, φωσφόρο, πυρίτιο, άνθρακα. Ως αποτέλεσμα των αντιδράσεων με υδρογόνο, εκτός από το υδρόθειο, σχηματίζει θειικά που συνδυάζονται με τον γενικό τύπο Η2SΧ _.

Οξειδωτικές ιδιότητες θείου παρατηρούνται όταν αλληλεπιδρούν με μέταλλα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, παρατηρούνται αρκετά βίαιες αντιδράσεις. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με μέταλλα, σχηματίζονται σουλφίδια (ενώσεις θείου) και πολυσουλφίδια (πολυ-θειούχα μέταλλα).

Με παρατεταμένη θέρμανση, αντιδρά με συμπυκνωμένους παράγοντες οξειδώσεως οξέος, ενώ οξειδώνεται.

Στη συνέχεια, θεωρούμε τις κύριες ιδιότητες των ενώσεων θείου.

Διοξείδιο του θείου

Το οξείδιο του θείου (IV), που ονομάζεται επίσης διοξείδιο του θείου και θειούχος ανυδρίτης, είναι ένα αέριο (άχρωμο) με αιχμηρή άσβεστη οσμή. Έχει την ιδιότητα να υγροποιείται υπό πίεση σε θερμοκρασία δωματίου. Το S02 είναι ένα όξινο οξείδιο. Χαρακτηρίζεται από καλή διαλυτότητα στο νερό. Αυτό παράγει ένα αδύναμο, ασταθές θειώδες οξύ, το οποίο υπάρχει μόνο σε υδατικό διάλυμα. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης θειούχου ανυδρίτη με αλκάλια, σχηματίζονται θειώδη άλατα.

Έχει μάλλον υψηλή χημική δραστηριότητα. Οι πιο έντονες είναι οι μειωτικές χημικές ιδιότητες του οξειδίου του θείου (IV). Τέτοιες αντιδράσεις συνοδεύονται από αύξηση του βαθμού οξείδωσης του θείου.

Οι οξειδωτικές χημικές ιδιότητες του οξειδίου του θείου εκδηλώνονται με την παρουσία ισχυρών αναγωγικών παραγόντων (για παράδειγμα μονοξειδίου του άνθρακα).

Τριοξείδιο του θείου

Το τριοξείδιο του θείου (ανυδρίτης θείου) είναι το υψηλότερο οξείδιο του θείου (VI). Υπό κανονικές συνθήκες, είναι ένα άχρωμο, πτητικό υγρό, που χαρακτηρίζεται από ασφυκτική οσμή. Έχει την ιδιότητα της κατάψυξης σε θερμοκρασίες κάτω από 16,9 μοίρες. Συντελείται μίγμα διαφορετικών κρυσταλλικών τροποποιήσεων στερεού τριοξειδίου του θείου. Υψηλές υγροσκοπικές ιδιότητες του οξειδίου του θείου προκαλούν το κάπνισμα στον υγρό αέρα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται σταγονίδια θειικού οξέος.

Σουλφίδιο του υδρογόνου

Το θειούχο υδρογόνο είναι μια δυαδική χημική ένωση υδρογόνου και θείου. Το H2S είναι ένα δηλητηριώδες άχρωμο αέριο, τα χαρακτηριστικά του οποίου είναι η γλυκιά γεύση και η μυρωδιά των σάπιων αυγών. Λιώνει στους-86 ° C, βράζει στους -60 ° C. Είναι θερμικά ασταθής. Σε θερμοκρασιακές τιμές άνω των 400 ° C, το υδρόθειο αποσυντίθεται σε S και H2 _. Χαρακτηρίζεται από καλή διαλυτότητα σε αιθανόλη. Διαλύεται άσχημα στο νερό. Ως αποτέλεσμα της διάλυσης σε νερό, σχηματίζεται ασθενές υδρόθειο. Το σουλφίδιο του υδρογόνου είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας.

Εύφλεκτο. Όταν καίγεται στον αέρα, μπορείτε να δείτε μια μπλε φλόγα. Σε υψηλές συγκεντρώσεις είναι σε θέση να αντιδράσει με πολλά μέταλλα.

Θειικό οξύ

Το θειικό οξύ (H2S04) μπορεί να έχει διαφορετική συγκέντρωση και καθαρότητα. Στην άνυδρη κατάσταση είναι ένα άχρωμο ελαιώδες υγρό που δεν έχει οσμή.

Η θερμοκρασία στην οποία τήκεται η ουσία είναι 10 ° C. Το σημείο βρασμού είναι 296 ° C. Διαλύεται καλά στο νερό. Όταν σχηματίζονται διάλυση ένυδρων θειικού οξέος, ενώ απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας. Το σημείο βρασμού όλων των υδατικών διαλυμάτων υπό πίεση 760 mm Hg. Art. Υπερβαίνει τους 100 ° C. Το σημείο ζέσης αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης οξέος.

Οι οξικές ιδιότητες της ουσίας εκδηλώνονται όταν αλληλεπιδρούν με βασικά οξείδια και βάσεις. Το H2S04 είναι διβασικό οξύ, ως αποτέλεσμα του οποίου μπορεί να σχηματίσει αμφότερα τα θειικά (μεσαία άλατα) και τα υδρογονοθειικά (όξινα άλατα), τα περισσότερα από τα οποία είναι διαλυτά στο νερό.

Οι πιο έντονες ιδιότητες του θειικού οξέος εμφανίζονται στις αντιδράσεις οξείδωσης-μείωσης. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στη σύνθεση του H2SO4, το θείο έχει υψηλότερο βαθμό οξείδωσης (+6). Ως παράδειγμα της εκδήλωσης των οξειδωτικών ιδιοτήτων του θειικού οξέος, μπορεί να αναφερθεί η αντίδραση με χαλκό:

• Cu + 2H2S04 = CuS04 + 2H20 + SO2.

Θείο: χρήσιμες ιδιότητες

Το θείο είναι ένα μικροστοιχείο απαραίτητο για τους ζώντες οργανισμούς. Αποτελεί αναπόσπαστο μέρος των αμινοξέων (μεθειονίνη και κυστεΐνη), ένζυμα και βιταμίνες. Αυτό το στοιχείο συμμετέχει στο σχηματισμό της τριτοταγούς δομής της πρωτεΐνης. Η ποσότητα του χημικά δεσμευμένου θείου στις πρωτεΐνες είναι 0,8 έως 2,4% κατά βάρος. Το περιεχόμενο του στοιχείου στο ανθρώπινο σώμα είναι περίπου 2 γραμμάρια ανά 1 κιλό βάρους (δηλαδή περίπου 0,2% είναι το θείο).

Οι χρήσιμες ιδιότητες του μικροστοιχείου δεν μπορούν να υπερεκτιμηθούν. Προστατεύοντας το πρωτοπλάσμα του αίματος, το θείο είναι ενεργός βοηθός του σώματος στην καταπολέμηση επιβλαβών βακτηρίων. Η ποσότητα της πήξης του αίματος εξαρτάται από το ποσό της, δηλαδή, το στοιχείο βοηθά στη διατήρηση του επαρκούς επιπέδου του. Επίσης, το θείο παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση των φυσιολογικών συγκεντρώσεων της χολής που παράγεται από το σώμα.

Συχνά ονομάζεται "ορυκτό ομορφιάς", επειδή είναι απλά απαραίτητο να διατηρηθεί η υγεία του δέρματος, των νυχιών και των μαλλιών. Το θείο έχει την ικανότητα να προστατεύει το σώμα από διάφορες αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Αυτό βοηθά στην επιβράδυνση της διαδικασίας γήρανσης. Το θείο καθαρίζει το σώμα των τοξινών και προστατεύει από την ακτινοβολία, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό τώρα, δεδομένης της τρέχουσας περιβαλλοντικής κατάστασης.

Η ανεπαρκής ποσότητα ιχνοστοιχείων στο σώμα μπορεί να οδηγήσει σε κακή έκκριση σκωριών, μειωμένη ανοσία και ζωτικότητα.

Το θείο είναι ένας συμμετέχων στη βακτηριακή φωτοσύνθεση. Είναι συστατικό της βακτηριοχλωροφύλλης, και το υδρόθειο είναι πηγή υδρογόνου.

Θείο: ιδιότητες και εφαρμογές στη βιομηχανία

Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο θείο χρησιμοποιείται για την παραγωγή θειικού οξέος. Επίσης, οι ιδιότητες αυτής της ουσίας επιτρέπουν τη χρήση της για βουλκανισμό του καουτσούκ, ως μυκητοκτόνο στη γεωργία και ακόμη και για ένα φάρμακο (κολλοειδές θείο). Επιπλέον, το θείο χρησιμοποιείται για την παραγωγή αγώνων και πυροτεχνικών ενώσεων, αποτελεί μέρος των συνθέσεων θείου-ασφάλτου για την παραγωγή θείου άσφαλτου.