Sulf

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Sulful (dezambiguizarea) .
Sulf
 

16		S.
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  

fosfor ← sulf → clor

Aspect
Aspectul elementului
Cristale galben lamaie
Linia spectrală
Linia spectrală a elementului
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic sulf, S, 16
Serie nemetalice
Grup , punct , bloc 16 (VIA) , 3 , p
Densitate 1 960 kg / m³
Duritate 2.0
Configurare electronică
Configurare electronică
Termen spectroscopic 3 P 2
Proprietăți atomice
Greutate atomica 32,065 u
Raza atomică (calc.) 100 pm
Raza covalentă 102 pm
Raza Van der Waals 180 pm
Configurare electronică [ Ne ] 3s 2 3p 4
și - după nivelul de energie 2, 8, 6
Stări de oxidare −1, ± 2, 4, 6 (acid puternic)
Structură cristalină ortorombic
Proprietăți fizice
Stare a materiei solid
Punct de fuziune 388,36 K (115,21 ° C )
Punct de fierbere 717,87 K (444,72 ° C)
Volumul molar 15,53 × 10 −6 m³ / mol
Căldura de fuziune 1,7175 kJ / mol
Presiunea de vapori 2,65 × 10 −20 Pa la 388 K.
Alte proprietăți
numar CAS 7704-34-9
Electronegativitate 2.58
Căldura specifică 710 J / (kg K)
Conductibilitate electrică 5,0 × 10 −16 / (S / m)
Conductivitate termică 0,269 W / (m K)
Energia primei ionizări 999,6 kJ / mol
A doua energie de ionizare 2 252 kJ / mol
A treia energie de ionizare 3 357 kJ / mol
Energia celei de-a patra ionizări 4 556 kJ / mol
A cincea energie de ionizare 7 004,3 kJ / mol
Energia celei de-a șasea ionizări 8 495,8 kJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP
32 S 95,02% Este stabil cu 16 neutroni
33 S 0,75% Este stabil cu 17 neutroni
34 S 4,21% Este stabil cu 18 neutroni
35 S sintetic 87,32 zile β - 0,167 35 Cl
36 S 0,02% Este stabil cu 20 de neutroni
iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timpul de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Sulf (sau sulf) este un element chimic al tabelului periodic al elementelor cu simbolul S (din sulf latin) și numărul atomic 16. Este un miros [1] , fără gust, foarte abundent nemetalic . Cea mai cunoscută și cea mai comună formă a sa este cea cristalină cu o culoare galben intens. Este prezent sub formă de sulfuri și sulfați în multe minerale și este adesea găsit pur în regiunile cu vulcani activi.

Este un element esențial pentru toate ființele vii, unde este prezent în doi aminoacizi , cisteina și metionina și, în consecință, în multe proteine . În domeniul industrial este utilizat în principal pentru obținerea îngrășămintelor , dar și pentru praf de pușcă , laxative , insecticide și fungicide . Mai mult, sulful - obținut în mare parte ca zgură din hidrocarburi de rafinare - se găsește în unele dezinfectante , este utilizat pe scară largă în agricultură (unde este utilizat pentru proprietățile sale fungicide, de exemplu pentru combaterea bolilor plantelor, cum ar fi făinarea ), este prezent în cap de meciuri și în ebonit .

Cantitățile mari de cărbune arse de industrie și centrale electrice eliberează în atmosferă mult dioxid de sulf în atmosferă în fiecare zi, care reacționează cu oxigenul și vaporii de apă din aer pentru a forma acid sulfuric . Acest acid puternic cade înapoi la sol, cu precipitații, dând naștere la faimoasele ploi acide care acidifică solurile și resursele de apă, provocând daune grave mediului natural din multe regiuni industrializate.

fundal

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Sulful (alchimia) .

Sulful ( sanscrită , sulvere ; sulf latin ) era deja cunoscut de antici și este menționat în povestea biblică a genezei . Traducerea în engleză se referă la sulf ca „pucioasă”, o piatră a jantei, deoarece se găsește ușor pe marginea craterelor vulcanilor. Alte surse derivă termenul sulf din arabul sufra , care înseamnă galben. Homer a menționat sulful în secolul al IX-lea î.Hr. și în 424 î.Hr. un trib de raiduri a distrus zidurile unui oraș prin arderea unui amestec de sulf, cărbune și gudron sub acesta. Anticii foloseau acest element ca medicament, așa cum facem și astăzi.

În secolul al XII-lea chinezii au inventat praful de pușcă care este un amestec de azotat de potasiu ( K N O 3 ), cărbune și sulf. Primii alchimiști au dat sulfului simbolul său alchimic, un triunghi peste o cruce ; prin experimentele lor au descoperit că mercurul se poate combina cu sulf. Spre sfârșitul anilor 1770, Antoine Lavoisier a convins definitiv comunitatea științifică că sulful este un element și nu un compus.
Extracția sulfului a început în Sicilia la începutul secolului al XVII-lea și s-a dezvoltat rapid până la atingerea cotei de 378.000 de tone în 1820 , egal cu 4 ⁄ 5 din producția mondială. [2] Odată cu dezvoltarea producției industriale, a ajuns la punctul în care în 1834 un recensământ a estimat peste 200 de mine active [3] al căror produs a fost expediat pe mare în toată Europa și chiar în Statele Unite ale Americii .

În 1867 , au fost descoperite vaste zăcăminte subterane de sulf în Louisiana și Texas ; dar, din moment ce stratul de sol de suprafață era format din nisip curat, mineritul tradițional nu era posibil. Prin urmare , a fost conceput un proces complet nou pentru a le exploata, procesul Frasch care a permis extragerea mineralului din straturile profunde prin injectarea apei supraîncălzite în subsol. Cu această metodă cu randament ridicat, sulful american a devenit mai competitiv și a cucerit în curând piețele mondiale.

Caracteristici fizico-chimice

Sulful topit dă un lichid roșu care devine mai galben odată cu răcirea. Când arde, dezvoltă o flacără albastră și gaz toxic care îngustează temporar traheea .

Sulful este galben pal, moale, ușor și are un miros caracteristic atunci când se leagă de hidrogen (miros de ouă putrede: trebuie remarcat faptul că acesta nu este mirosul de sulf, care este inodor, ci doar al compusului său de hidrogen sulfurat , H 2 S). Arde cu o flacără albăstruie care emite un miros caracteristic și sufocant, datorită dioxidului de sulf (SO 2 ) care se formează ca produs de ardere. Sulful este insolubil în apă, dar este solubil în disulfură de carbon . Cele mai frecvente stări de oxidare sau valențe ale sulfului sunt −2, +2, +4 și +6.

Formele alotropice

Există multe forme alotrope de sulf (peste 30 [4] ).

Sulful gazos este format de obicei dintr-o moleculă diatomică: această formă alotropă se numește sulf (S 2 ). Sulful gazos poate exista și sub forma unei molecule triatomice: această formă alotropă se numește trizulf (S 3 ) și are o structură moleculară similară cu ozonul (O 3 ).

Atomii de sulf cristalin sunt în general adunați în inele de 8 atomi; această structură se numește ciclooctazulf (S 8 ) și poate presupune următorii polimorfi [5] :

  • α sulf (sau sulf ortorombic sau sulf rombic ): în această formă sulful prezintă culoarea galbenă caracteristică, este opac și fragil; această formă poate fi preparată prin cristalizare dintr - o soluție de sulf în sulfură de carbon (CS 2); este stabil mai jos 96 ° C ;
  • β sulf (sau sulf monoclinic ): cristalele sunt în formă de ac, ceros și fragil, întotdeauna de culoare galbenă; sulful monoclinic poate fi preparat prin cristalizare din sulf topit și este stabil între 96 ° C și 119 ° C;
  • sulf γ : se găsește în natură în rozicyit (un mineral rar).

Sulful amorf nu conține cristale; în această stare sulful este dur, întunecat și elastic; această stare se obține prin răcirea rapidă a sulfului topit și este instabilă, transformându-se încet în sulf rombic; Cristalografia cu raze X arată că această formă amorfă ar putea avea o formă elicoidală cu 8 atomi pe inel; sulful coloidal și florile de sulf sunt, de asemenea, forme amorfe care cristalizează lent, deși aceste două forme constau în amestecuri de cristale rombice și sulf amorf.

Analizele de laborator efectuate prin HPLC au arătat că sulful natural conține în principal ciclooctazulf (S 8 ), împreună cu un procent mic de cicloheptazulf (S 7 ) și un procent chiar mai mic de ciclohexululf (S 6 ). [6]

Formele alotrope S 12 și S 18 au fost, de asemenea, create în laborator. [7] [8]

  • Trizolfo (S 3 )

  • Ciclohexulfur (S 6 )

  • Ciclooctazulf (S 8 )

  • Ciclododecazulf (S 12 )

Diagrama fazelor sulfului, indicând zonele de stabilitate ale unor stări de agregare a sulfului.

Izotopi

Sulful are 18 izotopi , dintre care patru sunt stabili: 32 S (95,02%), 33 S (0,75%), 34 S (4,21%) și 36 S (0,02%). Cu excepția celor 35 S, izotopii radioactivi ai sulfului se află într-un timp de înjumătățire scurt. Sulful-35 este format din impactul razelor cosmice din atmosfera superioară cu atomii de argon -40 și are un timp de înjumătățire de 87 de zile.

Când precipită minerale pe bază de sulfuri, împărțirea izotopilor între fazele lichide și solide poate provoca ușoare variații ale conținutului de S-34 al mineralelor de origine similară; aceste variații pot da o indicație a temperaturii la care au avut loc precipitațiile. Diferențele în conținutul de 13 C și 34 S de carbonați și sulfuri permit urmărirea pH - ului și fugacității oxigenului fluidului din care s-a format mineralul.

În majoritatea ecosistemelor forestiere, sulfatul provine în principal din atmosferă, la care se adaugă cel al spălării mineralelor. Compoziția izotopică a sulfului ne permite să-i urmărim sursele, naturale sau artificiale. Sulful îmbogățit cu un anumit izotop este utilizat ca trasor în studiile hidrologice. Chiar și o diferență în abundențele naturale poate fi uneori suficientă pentru astfel de studii.

Disponibilitate

Un colector de sulf în Kawah Ijen , Indonezia .

În cea mai mare parte, sulful este răspândit în natură, legat de alte elemente din sulfuri (de exemplu, pirita este o sulfură de fier) ​​și în sulfați (de exemplu, gipsul și alabastrul sunt sulfați de calciu). Se găsește în starea sa natală în vecinătatea izvoarelor termale și a vulcanilor (de aici și denumirea arhaică englezească de pucioasă , unde pământul este marginea vulcanului).

Pe lângă pirită, mineralele care conțin sulf includ mercur (II) sau sulfură de cinabru , plumb (II) sau sulfură de galenă , sulf și fier (II) sau sulfură de ferit și antimoniu (III), numit antimonit sau stibnit .

În cantități mici, poate fi găsit și în cărbune și petrol , din a cărui ardere se transformă în dioxid de sulf care, în prezența oxigenului și umidității în aer , se transformă în acid sulfuric și face acidă ploaia. Sulful este, de asemenea, eliminat din combustibili, deoarece scade activitatea convertoarelor catalitice .

Sulful extras din combustibilii fosili reprezintă o bună parte din producția totală de sulf; la acesta se adaugă și cea extrasă din mine. Procesul adoptat pentru extragerea acestuia se numește proces Frasch și constă în pomparea unui amestec de aer comprimat și vapori de apă supraîncălziți în rezervorul de sulf. Vaporii topesc sulful, care este împins la suprafață de presiunea aerului.

Prin principalul său compus, acidul sulfuric, sulful este unul dintre cele mai importante elemente pentru utilizare ca materie primă pentru industrie; de o importanță capitală pentru aproape fiecare sector al industriei chimice. Producția de acid sulfuric este principala utilizare a sulfului și consumul de acid sulfuric este adesea considerat un indice al gradului de industrializare al unui stat.

Culoarea caracteristică a suprafeței Io , o lună a lui Jupiter se datorează prezenței diferitelor forme de sulf, atât lichide și solide, cât și gazoase. Se presupune că o zonă întunecată lângă craterul lunar Aristarh ar putea fi, de asemenea, un zăcământ de sulf. Sulful a fost găsit și în numeroase tipuri de meteoriți .

Principalii producători de sulf în 2019 [9]
Poziţie țară Producție (milioane de tone)
1 China China 17.5
2 Statele Unite Statele Unite 8.7
3 Rusia Rusia 7.5
4 Canada Canada 6.9
5 Arabia Saudită Arabia Saudită 6.5
6 India India 3.6
7 Kazahstan Kazahstan 3.5
8 Japonia Japonia 3.4
9 Emiratele Arabe Unite Emiratele Arabe Unite 3.3
10 Coreea de Sud Coreea de Sud 3.0
11 Iran Iran 2.2
12 Qatar Qatar 1.8
13 Chile Chile 1.5
14 Polonia Polonia 1.1
15 Australia Australia 0,9
16 Kuweit Kuweit 0,8
17 Finlanda Finlanda 0,7
18 Germania Germania 0,6
19 Italia Italia 0,5
20 Olanda Olanda 0,5
21 Brazilia Brazilia 0,5

Aplicații

Sulful este utilizat în multe procese industriale, dintre care cel mai important este producerea de acid sulfuric (H 2 SO 4 ) pentru baterii și detergenți ; de asemenea, pentru producerea de acid sulfuros (H 2 SO 3 ); altele sunt producerea prafului de pușcă și vulcanizarea cauciucului . Este, de asemenea, utilizat ca fungicid și la fabricarea îngrășămintelor cu fosfat . Sulfitii sunt folosiți pentru albirea hârtiei și ca conservanți în fructele uscate ; alte utilizări sunt în capetele de chibrit și în artificiile ; tiosulfatul de sodiu sau amoniu este utilizat în fotografie ca fixativ pentru filme sau amprente fotografice. Așa-numita „ magnezie ”, un sulfat de magneziu hidratat, este folosit ca laxativ, ca exfoliant sau în grădinărit ca îngrășământ specific pentru solurile lipsite de magneziu. O aplicație curioasă este cea a bastoanelor de sulf în medicina populară liguriană pentru a găsi punctul în care spatele este întins sau tras.

Sulful este adesea asociat cu vulcanismul, în special cu fumarole și sulfataras .

Sulful poate crea săruri precum sulfatul de cupru (II) (CuSO 4 ), utilizat în agricultură și care poate oxida unele elemente reducătoare precum fierul (Fe) și zincul (Zn) sau poate fi încălzit cu sulfat de cupru obținând cuprul (II) ) sulfură (CuS).

Funcția biologică

Cei doi aminoacizi proteinogeni esențiali cisteină și metionină , precum și aminoacizii homocisteină și taurină conțin sulf, precum și unele enzime foarte frecvente; acest lucru face din sulf un element indispensabil pentru viața oricărei celule . Puntile disulfidice dintre polipeptide sunt extrem de importante pentru asamblarea și structura proteinelor. Unele forme de bacterii folosesc hidrogen sulfurat (sau hidrogen sulfurat în soluție apoasă , H 2 S) în loc de apă ca donator de electroni într-un proces fotosintetic primitiv.

Sulful este absorbit de plante sub formă de ion sulfat . Sulful anorganic formează agregate fier-sulf , iar sulful este, de asemenea, situl de legătură Cu A al citocromului c-oxidazei .

Compuși ai sulfului

Compușii de sulf includ:

Dizolvat în apă, sulful dă un pH = 4,5 (K 1 : 9.6 × 10 −8 ) și reacționează cu metalele pentru a forma o serie de sulfuri de hidrogen și sulfuri. Aceste sulfuri sunt adesea extrem de slab solubile în apă și se găsesc adesea în natură, în special sulfura de fier, care constituie pirita (care are proprietăți semiconductoare [11] ), un mineral galben auriu numit aurul prostului .

  • Tetrazfur tetranitrida S 4 N 4 .
  • Compuși de acid ditionic (H 2 S 2 O 6 )
  • Tiocianinele sunt compuși care conțin ionul tiocianat , SCN -
  • Gaz tiocanogen , (SCN) 2 .
  • Un tioeter este o moleculă cu forma RS-R ', unde R și R' sunt grupări organice. Sunt echivalentul sulfuric al eterilor .
  • Tiolii (numiți și mercaptani sau tioalcooli) sunt compuși care au grupa funcțională -SH. Mercaptanii fierb la temperaturi mai scăzute decât alcoolii corespunzători și au mirosuri neplăcute.
  • Un tiolat ion este o moleculă cu RS - grupă funcțională. Sunt echivalenții sulfurici ai ionilor de alcool .
  • Mai mult, sulful este aproape întotdeauna legat de oxigen , deoarece acestea sunt practic similare.

Mulți compuși ai sulfului sunt analogi compușilor de oxigen, cu care au o nomenclatură similară; de exemplu:

Compuși
de sulf		 grup
funcţional		 Compuși
oxigen		 grup
funcţional
tioalcool
(sau tioli sau mercaptani)		 -SH alcooli -OH
thioethers
(sau sulfuri)		 -S- eteri -SAU-
acizi sulfinici SOOH acizi carboxilici COOH

Legăturile sulf-oxigen pot fi formulate ca legături duble, astfel încât învelișul exterior al sulfului are 10 sau 12 electroni.

Multe dintre mirosurile neplăcute în toate chimiei organice provin din conținând sulf compuși , cum ar fi soluție apoasă de hidrogen sulfurat și bioxid de sulf, cu lor putred distinctiv ou miros.

Galena , un minereu de sulfură de plumb, a fost primul semiconductor descoperit vreodată și a fost folosit ca redresor de semnal în primele aparate radio ( galena radios ). Nitrura de sulf polimerizată are proprietăți metalice, chiar dacă nu conține atomi de metal și, de asemenea, posedă proprietăți optice și electrice destul de neobișnuite.

În legăturile organice, sulful se unește în special cu oxigenul , carbonul și hidrogenul . mai rar cu azot și halogeni .

Unele proteine ​​conțin gruparea sulfhidril ( -SH ) și legături SS , în timp ce penicilina conține o grupare mai tieteră. Aroma înțepătoare a cepei se datorează și unor sulfuri. Acizii sulfonici sunt acizi puternici, comparabili cu acidul sulfuric. Această proprietate combinată cu solubilitatea lor ridicată îi face foarte utili ca catalizatori acizi în reacțiile organice. Mulți coloranți și detergenți sunt, de asemenea, acizi sulfonici sau sărurile lor. Mai mult, există legături sulf-oxigen, inclusiv sulfoxizii RS = O și sulfonii . Există, de asemenea, acizi sulfinici

Precauții

Mulți compuși ai sulfului sunt toxici sau corozivi. Disulfura de carbon , acidul sulfuric , hidrogenul sulfurat și dioxidul de sulf trebuie manipulate cu o atenție deosebită.

Deși dioxidul de sulf este suficient de inofensiv pentru a fi utilizat în cantități mici ca aditiv alimentar, în concentrații suficient de mari în atmosferă, acesta reacționează cu umezeala pentru a da acid sulfuric care, dacă este respirat, provoacă sângerări în căile respiratorii cu riscul de sufocare.

Sulfura de hidrogen este foarte toxică: în concentrații mici (de ordinul a câteva ppm ) are un miros neplăcut caracteristic de ouă stricate, în timp ce expunerea la cantități relativ mari are proprietatea de a estompa rapid simțul mirosului, făcând potențialele victime să nu știe prezența sa.

Citate literare

Element de verificat
Acest articol sau secțiune referitoare la chimie este considerat a fi verificat .
Motiv : WP: CURIOSITATE , WP: CULTURĂ
Alăturați-vă discuției și / sau corectați intrarea. Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Notă

  1. ^ mirosul sulfuros este de fapt caracteristic mai multor compuși ai săi, dar nu și al sulfului elementar, vezi Arnaldo Pini, Pianeta Sulolfo , pe rivistanatura.com , Edinat, 13 februarie 2014. Adus 23 ianuarie 2015 .
  2. ^ După via delle zolfare , pe guidasicilia.it .
  3. ^ Istoria provinciei Caltanissetta
  4. ^ Ralf Steudel și Bodo Eckert, Solid Sulfur Allotropes Sulfur Allotropes , în Topics in Current Chemistry , vol. 230, 2003, pp. 1–80, DOI : 10.1007 / b12110 .
  5. ^ Peter William Atkins, Tina Overton, Jonathan Rourke, Mark Weller, Fraser Armstrong, Chimie anorganică , Bologna, Zanichelli, 2012, p. 422, ISBN 978-88-08-05809-6 .
  6. ^ Fred N. Tebbe, E. Wasserman, William G. Peet, Arturs Vatvars și Alan C. Hayman, Composition of Elemental Sulfur in Solution: Equilibrium of S 6 , S 7 , and S 8 at Ambient Temperatures , în Journal of the American Societatea chimică , vol. 104, nr. 18, 1982, pp. 4971–4972, DOI : 10.1021 / ja00382a050 .
  7. ^ Beat Meyer, Alotropii solizi de sulf , în Chemical Reviews , vol. 64, n. 4, 1964, pp. 429–451, DOI : 10.1021 / cr60230a004 .
  8. ^ Beat Meyer, Elemental sulfur , în Chemical Reviews , vol. 76, nr. 3, 1976, pp. 367–388, DOI : 10.1021 / cr60301a003 .
  9. ^ Statistici privind producția de sulf USGS
  10. ^ (EN) Leaching of Gold , pe doccopper.tripod.com.
  11. ^ earthlink.net , pe home.earthlink.net . Adus la 24 decembrie 2004 (arhivat din original la 20 decembrie 2004) .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 16105 · LCCN ( EN ) sh85130365 · GND ( DE ) 4180380-2 · BNF ( FR ) cb11947003d (data) · BNE ( ES ) XX534797 (data) · NDL ( EN , JA ) 00564201
Chimica Portale Chimica : il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Zolfo&oldid=120774974 "