Zwavelteken in het periodiek systeem. Het periodiek systeem der elementen van Mendelejev is zwavel. Fysische eigenschappen van rhombische en monokliene allotrope vormen
Zwavel in de tabel in de tabel D. I. MindeleevZwavel (Zwavel - aanduiding "S" in de tabel
Mendelejev) -
zeer elektronegatief
element, manifesteert
niet-metalen eigenschappen. IN
waterstof en zuurstof
verbindingen maakt deel uit van
verschillende ionen, vormt er veel
zuren en zouten. Meerderheid
zwavelhoudende zouten
enigszins oplosbaar in water
Natuurlijke zwavelmineralen
Zwavel is de zestiende chemische stofprevalentie van het element in aardkorst.
Gevonden in een vrije (native) staat
en aanverwante vorm.
De belangrijkste natuurlijke zwavelverbinding FeS2 is
ijzerpyriet, PbS - loodglans, HgS -
cinnaber. Zwavel is het zesde meest voorkomende element
in natuurlijke wateren, vooral te vinden in de vorm
sulfaation en bepaalt de “constante”
stijfheid zoetwater. Van levensbelang
element voor hogere organismen, component
veel eiwitten zijn geconcentreerd in het haar.
Zwavel verkrijgen
Zwavel wordt voornamelijk verkregen door smelteninheemse zwavel rechtstreeks op plaatsen waar het aanwezig is
ondergronds voorkomen. Zwavelertsen worden op verschillende manieren gewonnen
manieren - afhankelijk van de omstandigheden van optreden.
Zwavelafzettingen gaan vrijwel altijd gepaard met ophopingen
giftige gassen - zwavelverbindingen. Bovendien kun je dat niet
vergeet de mogelijkheid van zelfontbranding.
Bij het winnen van erts in open mijnen, graafmachines
verwijder gesteentelagen waaronder erts ligt.
Explosies verpletteren de ertslaag, waarna het erts blokkeert
naar een fabriek gestuurd waar zwavel uit het concentraat wordt gewonnen.
In 1890 stelde Hermann Frasch voor om zwavel onder de grond te smelten
land en door bronnen zoals oliebronnen,
pomp het naar de oppervlakte. Relatief lage
(minder dan 120°C) smeltpunt van zwavel
bevestigde de realiteit van Frasch' idee. In 1890
Er begonnen tests die tot succes leidden.
Fysieke eigenschappen
Zwavel verschilt aanzienlijk van zuurstofvermogen om stabiel te vormen
homoketens. Kristallijne zwavel - bros
substantie gele kleur. Formule
plastic zwavel wordt meestal geschreven
alleen S, omdat het atomair is
structuur, niet moleculair. Er zit zwavel in het water
onoplosbaar, enkele van de wijzigingen ervan
lost op in organische oplosmiddelen,
bijvoorbeeld koolstofdisulfide.
Chemische eigenschappen
Bij kamertemperatuur reageert zwavel metfluor, chloor en geconcentreerde oxiderende zuren (HNO3, H2SO4), die reducerend zijn
eigenschappen:
S + 3F2 = SF6
S + Cl2 = SCl2
S + 6HNO3(conc.) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
S + 2H2SO4(conc.) = 3SO2 + 2H2O
In de lucht verbrandt zwavel en vormt zwaveldioxide -
kleurloos gas met een scherpe geur: S + O2 = SO2
Bij interactie met metalen vormt het sulfiden.
Bij verhitting reageert zwavel met koolstof,
silicium, fosfor, waterstof.
Zwavel lost bij verhitting op in alkaliën.
Zwavel in industrieën
Zwavel wordt gebruikt om zwavelzuur te producerenzuur, rubbervulkanisatie, zoals
fungicide erin landbouw En hoe
colloïdale zwavel - medicinaal
een drug. Bevat ook zwavel
zwavelbitumensamenstellingen worden gebruikt
zwavelasfalt te produceren. Ook zwavel
gebruikt voor papierproductie,
verf, meststoffen, benzine, enz...
Zwavel neemt een eervolle 16e plaats in het periodiek systeem, aangegeven "S" - zwavel, wat vertaald uit het Latijn betekent ‘vette, brandbare substantie’. Deze stof is al sinds de oudheid bekend.
Even voorstellen Interessante feiten over zwavel.
Het heeft een vreselijke geur en heeft een verstikkende werking op mensen. Priesters gebruikten het voor verschillende rituelen en heilige wierook, en het leger voegde het toe aan verschillende brandbare mengsels.
Functies in het lichaam
Geen enkel proces in het lichaam kan zonder zwavel. Het is een van de belangrijkste componenten van alle bestaande eiwitten. Functies die zijn toegewezen aan het werk van zwavel in menselijk lichaam enorm. Vertrekkend van stabiel werk zenuwcellen, waardoor de bloedsuikerspiegel in evenwicht wordt gebracht en de algehele immuniteit wordt versterkt, eindigend met wondgenezing en ontstekingsremmende effecten.
Ziekten. Zwavel wordt altijd gebruikt voor ziekten:
- schurft
- allergie
- artritis en artrose
- eczeem
"Wonder"-zwavel zit in medicijnen en wordt gebruikt Zuivere vorm voor behandeling.
Voeding
Voor sommigen lijkt het misschien vreemd, maar anderen weten het al heel lang, maar zwavel zit in veel producten die we dagelijks gebruiken, zelfs zonder het te vermoeden. Dit omvat: alle peulvruchten, granen en granen, evenals bakkerijproducten (!); uien, knoflook en kool; appels, druiven en kruisbessen; zuivelproducten; vis.
Het is niet verrassend dat er tot op de dag van vandaag verwaarloosbaar weinig gevallen van zwaveltekort zijn geregistreerd. Een deel van bovenstaande gebruiken we immers sowieso in onze voeding.
Hier zijn nog enkele interessante feiten over zwavel. Er zijn een aantal dingen die we niet zeker weten.
- Als we bijvoorbeeld een ui snijden en ‘huilen’, moeten we ‘dankjewel’ zeggen tegen de zwavel die wordt opgenomen in de grond waar het groeit.
- In de provincie Indonesië ligt een vulkaan die volledig gevuld is met zwavel, deze heet Kawa Ijen. Het nestelt zich op de buizen, waarna werknemers het met hulpstukken omverwerpen en dragen om te wegen. Zo verdienen ze daar hun brood.
- hygiëneproducten op zwavelbasis speciaal gemaakt voor het reinigen van de probleemhuid tegen acne en huiduitslag.
- oorsmeer, die we sinds onze kindertijd hebben geleerd te verwijderen met wattenstaafjes, ‘vergiftigt’ ons leven met nobele bedoelingen. Het bevat speciale lysozym-enzymen; Zij zijn het die alles wat vreemd is – bacterieel – in ons lichaam ‘niet toelaten’.
Zoals we zien, is zwavel direct en constant aanwezig in het menselijk leven en zijn lichaam. Een tekort is, net als een teveel, altijd slecht. Let op je levensstijl en dan, zo'n macronutriënt als " zwavel", dat wil zeggen, zwavel zal u zowel extern als intern ten goede komen.
Onze standaardmethode voor het produceren van vuur is natuurlijk gebaseerd op dezelfde zwavel.
Zwavel - S, chemisch element met atoomnummer 16, atoommassa 32.066. Het chemische symbool voor zwavel S wordt uitgesproken als "es".
Natuurlijke zwavel bestaat uit vier stabiele nucliden: 32S (gehalte 95,084 gew.%), 33S (0,74%), 34S (4,16%) en 36S (0,016%).
De straal van het zwavelatoom is 0,104 nm. Ionenstralen: S2-ion 0,170 nm (coördinatienummer 6), S4+-ion 0,051 nm (coördinatienummer 6) en S6+-ion 0,026 nm (coördinatienummer 4). De opeenvolgende ionisatie-energieën van het neutrale zwavelatoom van S0 tot S6+ zijn respectievelijk 10,36, 23,35, 34,8, 47,3, 72,5 en 88,0 eV.
Zwavel bevindt zich in de VIA-groep van het periodiek systeem van Mendelejev, in de derde periode, en behoort tot de chalcogenen. De configuratie van de buitenste elektronische laag is 3s23p4. De meest karakteristieke oxidatietoestanden in verbindingen zijn -2, +4, +6 (respectievelijk valentie II, IV en VI). De Pauling-elektronegativiteitswaarde van zwavel is 2,6.
Zwavel is een niet-metaal.
Fysieke eigenschappen zwavel
Zwavel verschilt aanzienlijk van zuurstof in zijn vermogen om stabiele ketens en cycli van atomen te vormen. De meest stabiele zijn de kroonvormige cyclische S8-moleculen, die orthorhombische en monokliene zwavel vormen. Dit is kristallijne zwavel - een broze gele substantie. Daarnaast zijn moleculen met gesloten (S4, S6) ketens en open ketens mogelijk. Deze samenstelling bevat plastic zwavel, een stof Bruin, dat wordt verkregen door de gesmolten zwavel scherp af te koelen (plastische zwavel wordt na slechts een paar uur bros, krijgt een gele kleur en verandert geleidelijk in ruitvormig). De formule voor zwavel wordt meestal eenvoudigweg S geschreven, omdat het, hoewel het een moleculaire structuur heeft, een mengsel is van eenvoudige stoffen met verschillende moleculen. Zwavel is onoplosbaar in water; sommige modificaties ervan lossen op in organische oplosmiddelen, zoals koolstofdisulfide en terpentijn. Het smelten van zwavel gaat gepaard met een merkbare volumetoename (circa 15%). Gesmolten zwavel is een gele, gemakkelijk beweegbare vloeistof, die boven 160 °C verandert in een zeer stroperige donkerbruine massa. De zwavelsmelt verkrijgt de hoogste viscositeit bij een temperatuur van 190 °C; een verdere temperatuurstijging gaat gepaard met een verlaging van de viscositeit en boven 300 °C wordt de gesmolten zwavel weer mobiel. Dit komt omdat wanneer zwavel wordt verwarmd, het geleidelijk polymeriseert, waardoor de lengte van de keten toeneemt naarmate de temperatuur stijgt. Wanneer zwavel boven 190 °C wordt verwarmd, beginnen de polymeereenheden in te storten. Zwavel kan dienen als het eenvoudigste voorbeeld van een elektreet. Bij wrijven krijgt zwavel een sterke negatieve lading.
Chalcogenen zijn een groep elementen waartoe zwavel behoort. Het chemische symbool is S, de eerste letter van de Latijnse naam Zwavel. De samenstelling van een eenvoudige stof wordt met dit symbool zonder index geschreven. Laten we eens kijken naar de belangrijkste punten met betrekking tot de structuur, eigenschappen, productie en gebruik van dit element. De kenmerken van zwavel zullen zo gedetailleerd mogelijk worden gepresenteerd.
Algemene kenmerken en verschillen van chalcogenen
Zwavel behoort tot de zuurstofsubgroep. Dit is de 16e groep in de moderne lange-periodevorm van het periodieke systeem (PS). De verouderde versie van het nummer en de index is VIA. Namen van chemische elementen van de groep, chemische symbolen:
- zuurstof (O);
- zwavel (S);
- selenium (Se);
- tellurium (Te);
- polonium (Po).
De buitenste elektronische schaal van de bovenstaande elementen heeft dezelfde structuur. In totaal bevat het er 6 die kunnen deelnemen aan de vorming van chemische bindingen met andere atomen. Waterstofverbindingen komen overeen met de samenstelling H 2 R, H 2 S is bijvoorbeeld waterstofsulfide. Namen van chemische elementen die twee soorten verbindingen vormen met zuurstof: zwavel, selenium en tellurium. De algemene formules van de oxiden van deze elementen zijn RO 2, RO 3.
Chalcogenen komen overeen met eenvoudige stoffen die qua fysische eigenschappen aanzienlijk verschillen. De meest voorkomende chalcogenen in de aardkorst zijn zuurstof en zwavel. Het eerste element vormt twee gassen, het tweede - vaste stoffen. Polonium, een radioactief element, wordt zelden aangetroffen in de aardkorst. In de groep van zuurstof tot polonium nemen de niet-metallische eigenschappen af en de metallische eigenschappen toe. Zwavel is bijvoorbeeld een typisch niet-metaal, terwijl tellurium een metaalachtige glans en elektrische geleidbaarheid heeft.
Element nr. 16 van het periodiek systeem D.I. Mendelejev
De relatieve atoommassa van zwavel is 32,064. Van de natuurlijke isotopen komt 32 S het meest voor (ruim 95 gew.%). Nucliden met atoommassa's 33, 34 en 36 worden in kleinere hoeveelheden aangetroffen. Kenmerken van zwavel per positie in de PS en atomaire structuur:
- serienummer - 16;
- de lading van de atoomkern is +16;
- atoomstraal - 0,104 nm;
- ionisatie-energie -10,36 eV;
- relatieve elektronegativiteit - 2,6;
- oxidatietoestand in verbindingen - +6, +4, +2, -2;
- valentie - II(-), II(+), IV(+), VI (+).
Zwavel bevindt zich in de derde periode; elektronen in een atoom bevinden zich op drie energieniveaus: op de eerste - 2, op de tweede - 8, op de derde - 6. Alle externe elektronen zijn valentie. Bij interactie met meer elektronegatieve elementen geeft zwavel 4 of 6 elektronen op, waardoor typische oxidatietoestanden van +6, +4 ontstaan. Bij reacties met waterstof en metalen trekt het atoom de ontbrekende 2 elektronen aan totdat het octet is gevuld en een stabiele toestand is bereikt. in dit geval wordt het teruggebracht tot -2.
Fysische eigenschappen van rhombische en monokliene allotrope vormen
Onder normale omstandigheden zijn zwavelatomen onder een hoek met elkaar verbonden om stabiele ketens te vormen. Ze kunnen in ringen gesloten zijn, wat het bestaan van cyclische zwavelmoleculen suggereert. Hun samenstelling wordt weerspiegeld door de formules S 6 en S 8.
De kenmerken van zwavel moeten worden aangevuld met een beschrijving van de verschillen tussen allotrope modificaties die verschillende fysische eigenschappen hebben.
Rhombisch, of α-zwavel, is de meest stabiele kristallijne vorm. Dit zijn heldergele kristallen bestaande uit S 8-moleculen. De dichtheid van rhombische zwavel is 2,07 g/cm3. Lichtgele monokliene kristallen worden gevormd door β-zwavel met een dichtheid van 1,96 g/cm3. Het kookpunt bereikt 444,5°C.
Bereiding van amorfe zwavel
Welke kleur heeft zwavel in zijn plastische toestand? Het is een donkerbruine massa, totaal anders dan het gele poeder of de kristallen. Om het te verkrijgen, moet je orthorhombische of monokliene zwavel smelten. Bij temperaturen boven 110°C wordt een vloeistof gevormd; bij verdere verwarming wordt deze donkerder en bij 200°C wordt deze dik en stroperig. Als je gesmolten zwavel snel in koud water giet, zal het stollen en zigzagketens vormen, waarvan de samenstelling wordt weerspiegeld door de formule S n.
Zwaveloplosbaarheid
Enkele modificaties in koolstofdisulfide, benzeen, tolueen en vloeibare ammoniak. Als organische oplossingen langzaam worden afgekoeld, worden naaldvormige kristallen van monokliene zwavel gevormd. Wanneer vloeistoffen verdampen, komen transparante citroengele kristallen van ruitvormige zwavel vrij. Ze zijn kwetsbaar en kunnen gemakkelijk tot poeder worden vermalen. Zwavel lost niet op in water. De kristallen zinken naar de bodem van het vat en het poeder kan op het oppervlak drijven (niet bevochtigd).
Chemische eigenschappen
De reacties vertonen de typische niet-metaalachtige eigenschappen van element nr. 16:
- zwavel oxideert metalen en waterstof en wordt gereduceerd tot het S 2-ion;
- verbranding in lucht en zuurstof produceert zwaveldi- en trioxide, dit zijn zuuranhydriden;
- bij een reactie met een ander meer elektronegatief element - fluor - verliest zwavel ook zijn elektronen (oxideert).
Vrije zwavel in de natuur
In termen van overvloed in de aardkorst staat zwavel op de 15e plaats onder de chemische elementen. Het gemiddelde gehalte aan S-atomen bedraagt 0,05% van de massa van de aardkorst.
Welke kleur heeft zwavel in de natuur (native)? Het is een lichtgeel poeder met een karakteristieke geur of gele kristallen met een glasachtige glans. Afzettingen in de vorm van placers, kristallijne zwavellagen, worden gevonden in gebieden met oud en modern vulkanisme: in Italië, Polen, Centraal-Azië, Japan, Mexico en de VS. Vaak worden tijdens de mijnbouw prachtige drussen en gigantische enkele kristallen gevonden.
Waterstofsulfide en oxiden in de natuur
In gebieden met vulkanisme komen gasvormige zwavelverbindingen naar de oppervlakte. De Zwarte Zee op een diepte van meer dan 200 m is levenloos door de uitstoot van waterstofsulfide H 2 S. De formule van zwaveloxide is tweewaardig - SO 2, driewaardig - SO 3. De genoemde gasvormige verbindingen zijn aanwezig in sommige afzettingen van olie, gas en natuurlijk water. Zwavel is inbegrepen steenkool. Het is noodzakelijk voor de constructie van veel organische verbindingen. Wanneer eiwitten rotten kippen ei Er komt waterstofsulfide vrij, daarom wordt vaak gezegd dat dit gas de geur van rotte eieren heeft. Zwavel is een biogeen element; het is noodzakelijk voor de groei en ontwikkeling van mensen, dieren en planten.
Het belang van natuurlijke sulfiden en sulfaten
De karakterisering van zwavel zal onvolledig zijn als niet wordt gezegd dat het element niet alleen in de vorm van eenvoudige stoffen en oxiden voorkomt. De meest voorkomende natuurlijke verbindingen zijn zouten van waterstofsulfide en zwavelzuur. Sulfiden van koper, ijzer, zink, kwik en lood worden aangetroffen in de mineralen sphaleriet, cinnaber en galena. Sulfaten omvatten natrium-, calcium-, barium- en magnesiumzouten, die in de natuur worden gevormd door mineralen en gesteenten (mirabiliet, gips, seleniet, bariet, kieseriet, epsomiet). Al deze verbindingen worden in verschillende sectoren van de economie gebruikt als grondstof industriële verwerking, meststoffen, bouwmaterialen. Geweldig medische betekenis sommige kristallijne hydraten.
Ontvangst
De gele substantie in vrije toestand wordt op verschillende diepten in de natuur aangetroffen. Indien nodig wordt zwavel uit rotsen gesmolten, niet door ze naar de oppervlakte te brengen, maar door oververhit water naar de diepte te pompen. Een andere methode is sublimatie van gebroken rotsen in speciale ovens. Andere methoden omvatten oplossing met koolstofdisulfide of flotatie.
De behoefte van de industrie aan zwavel is groot, dus worden de verbindingen ervan gebruikt om de elementaire substantie te verkrijgen. In waterstofsulfide en sulfiden bevindt zwavel zich in gereduceerde vorm. De oxidatietoestand van het element is -2. Zwavel wordt geoxideerd, waardoor deze waarde wordt verhoogd tot 0. Volgens de Leblanc-methode wordt natriumsulfaat bijvoorbeeld met steenkool gereduceerd tot sulfide. Vervolgens wordt er calciumsulfide uit verkregen, behandeld met kooldioxide en waterdamp. Het resulterende waterstofsulfide wordt geoxideerd met atmosferische zuurstof in aanwezigheid van een katalysator: 2H 2 S + O 2 = 2H 2 O + 2S. Bepaling van het verkregen zwavelgehalte verschillende manieren, geeft soms een laag zuiverheidsniveau. Raffinage of zuivering wordt uitgevoerd door destillatie, rectificatie en behandeling met mengsels van zuren.
Toepassing van zwavel in de moderne industrie
Gekorrelde zwavel wordt gebruikt voor verschillende productiebehoeften:
- Productie van zwavelzuur in de chemische industrie.
- Productie van sulfieten en sulfaten.
- Productie van preparaten voor plantenvoeding, bestrijding van ziekten en plagen van landbouwgewassen.
- Zwavelhoudende ertsen worden in mijnbouw en chemische fabrieken verwerkt tot non-ferrometalen. Een verwante productie is de productie van zwavelzuur.
- Inleiding tot de samenstelling van bepaalde staalsoorten om bijzondere eigenschappen te verlenen.
- Bedankt, ze krijgen rubber.
- Productie van lucifers, vuurwerk, explosieven.
- Gebruik voor de bereiding van verven, pigmenten, kunstvezels.
- Bleken van stoffen.
Toxiciteit van zwavel en zijn verbindingen
Stofdeeltjes met een onaangename geur irriteren de slijmvliezen van de neusholte en luchtwegen, ogen, huid. Maar de toxiciteit van elementaire zwavel wordt niet als bijzonder hoog beschouwd. Inademing van waterstofsulfide en dioxide kan ernstige vergiftiging veroorzaken.
Als tijdens het roosteren van zwavelhoudende ertsen in metallurgische fabrieken de uitlaatgassen niet worden opgevangen, komen ze in de atmosfeer terecht. In combinatie met druppels en waterdamp veroorzaken oxiden van zwavel en stikstof zogenaamde zure regen.
Zwavel en zijn verbindingen in de landbouw
Planten absorberen sulfaationen samen met de bodemoplossing. Een afname van het zwavelgehalte leidt tot een vertraging van het metabolisme van aminozuren en eiwitten in groene cellen. Daarom worden sulfaten gebruikt voor het bemesten van landbouwgewassen.
Om pluimveestallen, kelders en groentewinkels te desinfecteren, wordt de eenvoudige substantie verbrand of wordt het pand behandeld met moderne zwavelhoudende preparaten. Zwaveloxide heeft antimicrobiële eigenschappen, die al lang worden gebruikt bij de productie van wijnen en bij de opslag van groenten en fruit. Zwavelpreparaten worden gebruikt als pesticiden om ziekten en plagen van landbouwgewassen (echte meeldauw en spint) te bestrijden.
Toepassing in de geneeskunde
Groot belang om te studeren medicinale eigenschappen De grote genezers uit de oudheid, Avicenna en Paracelsus, gaven geel poeder. Later werd ontdekt dat iemand die niet genoeg zwavel via de voeding binnenkrijgt, zwakker wordt en gezondheidsproblemen ervaart (waaronder jeuk en schilfering van de huid, verzwakking van haar en nagels). Feit is dat zonder zwavel de synthese van aminozuren, keratine en biochemische processen in het lichaam wordt verstoord.
Medische zwavel is opgenomen in zalven voor de behandeling van huidziekten: acne, eczeem, psoriasis, allergieën, seborrhea. Baden met zwavel kunnen pijn verlichten bij reuma en jicht. Voor een betere opname door het lichaam zijn er wateroplosbare zwavelhoudende preparaten gemaakt. Dit is geen geel poeder, maar een fijne kristallijne substantie wit. Wanneer deze verbinding extern wordt gebruikt, wordt deze in de samenstelling opgenomen cosmetisch product voor huidverzorging.
Gips wordt al lang gebruikt om gewonde delen van het menselijk lichaam te immobiliseren. voorgeschreven als laxerend geneesmiddel. Magnesia daalt arteriële druk, dat wordt gebruikt bij de behandeling van hypertensie.
Zwavel in de geschiedenis
Ook in oude tijden een gele niet-metaalachtige substantie trok de menselijke aandacht. Maar pas in 1789 ontdekte de grote scheikundige Lavoisier dat poeders en kristallen die in de natuur voorkomen, uit zwavelatomen bestonden. Men geloofde dat slechte geur, dat optreedt wanneer het wordt verbrand, stoot alle boze geesten af. De formule van zwaveloxide, dat wordt verkregen tijdens verbranding, is SO 2 (dioxide). Het is een giftig gas en het inademen ervan is gevaarlijk voor de gezondheid. Wetenschappers verklaren verschillende gevallen van massale uitsterving van mensen door hele dorpen aan de kust en in de laaglanden door het vrijkomen van waterstofsulfide of zwaveldioxide uit de grond of het water.
De uitvinding van zwart poeder verhoogde de militaire belangstelling voor gele kristallen. Veel veldslagen werden gewonnen dankzij het vermogen van ambachtslieden om zwavel tijdens het productieproces met andere stoffen te combineren. De belangrijkste verbinding - zwavelzuur - werd ook al heel lang geleden gebruikt. In de Middeleeuwen werd deze stof vitrioololie genoemd, en zouten werden vitriol genoemd. Kopersulfaat CuSO 4 en ijzersulfaat FeSO 4 hebben hun belang in de industrie en de landbouw nog steeds niet verloren.