Svovelhistorie, egenskaper, struktur, innhenting, bruk

Han svovel Det er et ikke -metallisk element som fører, under oksygen, gruppen av kalsogener i det periodiske tabellen. Det er spesielt lokalisert i gruppe 16 med periode 3, og er representert med det kjemiske symbolet S. Av sine naturlige isotoper, ³²S sover mye (omtrent 94% av alle svovelatomer).

Det er et av de mest tallrike elementene på jorden, og komponerer omtrent 3% av den totale massen. Det vil si at hvis alle svovelene i planeten ble tatt, kunne to gule måner bygges; det ville være tre satellitter i stedet for en. Den kan ta i bruk flere oksidasjonstilstander (+2, -2, +4 og +6), så saltene deres er mange og beriker den terrestriske cortex og kjernen.

Svovelkrystaller. Kilde: Pixabay.

Svovel er synonymt med gult, dårlig lukter og helvete. Hovedårsaken til dens dårlige lukt skyldes dens avledede forbindelser; Spesielt gassformig og organisk. Av resten er mineralene solide og har farger som inkluderer gul, grå, svart og hvitt (blant andre).

Det er et av elementene som mest presenterer et bredt antall alotroper. Det kan bli funnet som små og diskrete molekyler av S₂ eller s₃; som ringer eller sykluser, å være ortorrombiske og monokliniske svovel s₈ den mest stabile og rikelig av alle; og som spiralformede kjeder.

Ikke bare finnes det i landbarken i form av mineraler, men også i de biologiske matriser i kroppene våre. For eksempel er det i cystin, cystein og metioninaminosyrer, i jern, keratin og vitaminer proteiner. Det er også til stede i hvitløk, grapefrukt, løk, kål, brokkoli og blomkål.

Kjemisk er det et mykt element, og i fravær av oksygenform Sulfuro -mineraler og sulfater. Brenner med en blåaktig flamme og kan vises som et amorf eller krystallinsk fast stoff.

Til tross for at han er uunnværlig for syntese av svovelsyre, svært etsende stoff og tildeling av ubehagelige lukt, er det faktisk et godartet element. Svovel kan lagres i et hvilket som helst rom uten store forholdsregler, så lenge branner unngås.

[TOC]

Historie om svovel

I Bibelen

Svovel er et av de eldste elementene i menneskehetens historie; Så mye at oppdagelsen hans er usikker og det ikke er kjent hvilke av de gamle sivilisasjonene som brukte den for første gang (4000 år før Kristus). På de samme sidene i Bibelen kan du finne den som følger med den infernale brannen og sammenbruddene.

Det antas at den påståtte lukten av helvete har å gjøre med vulkanutbrudd. Hans første oppdager måtte helt sikkert løpe inn i gruver av dette elementet som støvland eller gule krystaller i nærheten av en vulkan.

Antikken

Dette gulaktige faststoffet demonstrerte snart bemerkelsesverdige helbredende effekter. For eksempel brukte egypterne svovel for å behandle øyelokkene betennelser. Det lettet også skabb og kviser, en applikasjon som i dag kan sees i svovel såper og andre dermatologiske gjenstander.

Romerne brukte dette elementet i sine ritualer, for eksempel fumigante og bleking. Når Librara Sos₂, Gass som oversvømmet rommene som blandet seg med fuktighet og ga et antibakterielt medium og i stand til å utslette insekter.

Romerne, som grekerne, oppdaget svovelens høye brennbarhet, så det ble synonymt med ild. Fargen på hans blålige flammer måtte belyse de romerske sirkusene. Det antas at grekerne, i mellomtiden, brukte dette elementet til å lage brennende våpen.

Kineserne på sin side fikk vite at blanding av svovel med saltpeter (KNO₃) og kull skapte den svarte kruttet som betalte en historisk omsetning, og som vakte i nasjonene med daværende store krav og interesse for dette mineralet.

Det kan tjene deg: sirkonium: historie, egenskaper, struktur, risiko, bruk

Moderne tider

Som om krutt ikke var en tilstrekkelig grunn til å begå svovel, dukket svovelsyre og industrielle anvendelser snart opp. Og med svovelsyre -stavet ble mengden rikdom eller velstand i et land i forhold til forbruksnivået av denne forbindelsen målt.

Det var først i 1789 da den strålende kjemikeren Antoine Lavoisier var i stand til å gjenkjenne svovel og klassifisere den som et element. Så, i 1823, oppdaget den tyske kjemikeren Eilhard Mitscherlich at svovel hovedsakelig kan krystallisere på to måter: Rhomboédrica og monoklinisk.

Svovelhistorien fulgte den samme kanalen til dens forbindelser og applikasjoner. Med den enorme industrielle viktigheten av svovelsyre, fulgte han vulcaniseringen av gummi, syntese av penicillin, gruvedriftsutnyttelse, raffinering av svovel -rik oljerås, jordnæring, etc.

Egenskaper

Fysisk utseende

Bris fast i støv eller krystaller. Fargen er ugjennomsiktig sitronsult, den er smakløs og mangler lukt.

Flytende utseende

Flytende svovel er entall fordi den første gule fargen blir rødlig og intensiveres og mørkner hvis den gjennomgår høye temperaturer. Når det brenner, si blå og lyse flammer.

Molmasse

32 g/mol.

Smeltepunkt

115.21 ºC.

Kokepunkt

445 ºC.

tenningspunkt

160 ºC.

Selv -tisningstemperatur

232 ºC.

Tetthet

2,1 g/ml. Imidlertid kan andre alotroper være mindre tette.

Molar varmekapasitet

22,75 J/mol · K

Radiokovalent

105 ± 15:00.

Elektronegativitet

2.58 på Pauling -skalaen.

Polaritet

S-S-koblinger er apolare fordi begge svovelatomer har samme elektronegativitet. Dette gjør alle dets alotroper, sykliske eller i form av kjeder, være apolar; Og derfor er interaksjonene med vann ineffektive og kan ikke solubiliseres i det.

Imidlertid kan svovel oppløses i apolare løsningsmidler som karbondisulfid, CS₂, og aromatisk (benzen, toluen, xylen, etc.).

Ioner

Svovel kan danne flere ioner, generelt anioner. Det mest kjente av alle er sulfid, S^2-. S^2- Det er preget av å være klumpete og en myk base av Lewis.

For å være en myk base slår teorien fast at den vil ha en tendens til å danne forbindelser med myke syrer; Som overgangsmetallkationer, inkludert tro²⁺, Pb²⁺ og Cu²⁺.

Elektronisk struktur og konfigurasjon

Svovelkronen

S8 -molekyl, det mest stabile og rikelig med svovel av svovel. Kilde: Benjah-BMM27.

Svovel kan forekomme i et bredt utvalg av alotroper; og disse har igjen krystallinske strukturer som er modifisert under forskjellige trykk og/eller temperaturer. Derfor er svovel et rikt element i alotropoer og polymorfer, og studiet av dens faste strukturer representerer en uendelig kilde til teoretisk eksperimentelle verk.

Hvorfor slik strukturell kompleksitet? Til å begynne med er kovalente bindinger i svovel (S-S) veldig sterke, bare overvunnet av karbon, C-C og av hydrogen, H-H.

Svovel, i motsetning til karbon, har ikke en tendens til å danne tetrahedra, men boomerangs; at de med sine vinkler bretter og ringer for å stabilisere svovelkjeder. Den mest kjente ringen av alle, som også representerer den mest stabile alotropiske svovel, er S₈, "Svovelkronen" (høyere bilde).

Merk at alle S-S-koblinger₈ De virker individuelle boomerangs, noe som resulterer i en ring med bretter og flat i det hele tatt. Disse kronene er₈ De samhandler gjennom London -styrker, orientert på en slik måte at de klarer å lage strukturelle mønstre som definerer en ortorrombisk krystall; kalt s₈ α (S-α, eller bare Ortorrombic Sulphur).

Kan tjene deg: elastiske materialer

Polymorfer

Svovelkronen er en av de mange alotropene for dette elementet. S₈ α er en polymorf av denne kronen. Det er to andre (blant de viktigste) kalt S₈ β og s₈ γ (henholdsvis S-ß og S-y). Begge polymorfene krystalliserer i monokliniske strukturer, og er S₈ y er tettere (svovel gamma).

De tre er gule faste stoffer. Men hvordan oppnås hver polymorf separat?

S₈ β forbereder S₈ α ved 93 ° C, slik at den sakte avkjøles for å bremse returovergangen til den ortorrombiske fasen (α). Og s₈ y derimot oppnås når den er basert₈ α ved 150 ° C, slik at igjen avkjøles sakte; Det er den tetteste av svovelkronpolymorfene.

Andre sykliske alotroper

Kronen s₈ Det er ikke den eneste sykliske alotrope. Det er andre som s₄, S₅ (Analog til cyclopentano), S₆ (representert av en sekskant så vel som syklusen), S₇, S₉, og s_10-20; Det siste betyr at det kan være ringer eller sykluser som inneholder fra ti til tjue svovelatomer.

Hver av dem representerer forskjellige svovel sykliske alotrochs; Og for å understreke det, har de varianter av polymorfer eller polymorfe strukturer som er avhengig av trykk og temperatur.

For eksempel S₇ Den har opptil fire kjente polymorfer: α, β, γ og Δ. Medlemmene eller kronene med høyere molekylære masser er organiske synteseprodukter og dominerer ikke i naturen.

Svovelkjeder

Svovelkjede. Kilde: Opentax [CC av 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/4.0)]

Etter hvert som flere svovelatomer blir inkorporert i strukturen, reduseres deres tendens til å ringe og svovelkjeder forblir åpne og vedtar spiraliske konformasjoner (som om de var spiraler eller skruer).

Og dermed oppstår en annen voluminøs familie av svovel alotrops som ikke består av ringer eller sykluser, men av kjeder (for eksempel det overlegne bildet).

Når disse S-S-kjedene stemmer overens med glasset, fanger de urenheter og ender opp med å definere et fibrøst fast stoff som kalles fibrøs svovel, eller S-ψ. Hvis det blant disse parallelle kjedene er kovalente bindinger som kobler dem sammen (som med vulkaniseringen av gummi), har vi laminær svovel.

Når svovel s₈ Den smelter en gulaktig væskefase som kan bli mørk hvis temperaturen økes. Dette er fordi S-S-koblinger er ødelagte, og derfor forekommer en termisk depolymerisasjonsprosess.

Denne væsken når avkjøles viser plastegenskaper og deretter glassaktig; det vil si at det oppnås en glassaktig svovel og amorf (S-were). Sammensetningen består av både ringer og svovelkjeder.

Og når en blanding av fibrøs og laminær alotrope oppnås fra det amorfe svovel, et kommersielt produkt som brukes til vulkanisering av gummi.

Små alotropes

Selv om de er igjen sist, er de ikke mindre viktige (eller interessante) enn alotropoene i de største molekylmassene. S₂ og s₃ er de sulfuriserte versjonene av O₂ Jeg₃. I de to første svovelatomene blir de sammen med en dobbeltbinding, S = S, og i det andre er det tre atomer med resonansstrukturer, S = S-s.

Begge s₂ som s₃ De er gassformige. S₃ Manifestere en kirsebærrød farge. De to har nok bibliografisk materiale til hver enkelt dekker en individuell artikkel.

Elektronisk konfigurasjon

Den elektroniske konfigurasjonen for svovelatom er:

[NE] 3S² 3p⁴

Du kan tjene to elektroner for å fullføre okteto av Valencia, og dermed ha en oksidasjonstilstand på -2. På samme måte kan du miste elektroner, starte med to i sine 3p -orbitaler, og være dens oksidasjonstilstand på +2; Hvis du mister ytterligere to elektroner, med dine tomme 3p -orbitaler, vil oksidasjonsstatusen din være +4; Og hvis du mister alle elektronene, vil det være +6.

Kan tjene deg: metalloider

Oppnå hvor er svovel?

Mineralogisk

Svovel er en del av mange mineraler. Blant dem er pyritten (FES₂), La Galena (PBS), Covellita (CUS) og andre sulfat- og sulfider mineraler. Ved å behandle dem kan ikke bare metaller trekkes ut, men også svovel etter en serie reduktive reaksjoner.

Det kan også oppnås rent i vulkanske ventilasjonsåpninger, hvor når temperaturen heves og søler nedoverbakke; Og hvis han setter i brann, vil han se ut som en blåaktig lava. Gjennom krevende arbeid og anstrengende fysiske gjerninger kan svovel samles slik det ble gjort ganske ofte på Sicilia.

Svovel kan også finnes i underjordiske gruver, som er laget for å pumpe overopphete vann for å smelte og overføre det til overflaten. Denne innhentingsprosessen er kjent som brasch -prosess, for tiden lite brukt.

Petroleum

I dag kommer det meste av svovel fra oljeindustrien, siden dens organiske forbindelser er en del av sammensetningen av oljeolje og dens raffinerte derivater.

Hvis et raffinert råolje eller produkt er rikt på svovel og gjennomgår hydrodesulfurisering, vil det frigjøre store mengder h₂S (stinkende gass som lukter råtne egg):

R-S-R + 2 H₂ → 2 RH + H₂S

Deretter h₂S Det er kjemisk i Clauss -prosessen, oppsummert med følgende kjemiske ligninger:

3 o₂ + 2 h₂S → 2 Så₂ + 2 h₂ENTEN

SW₂ + 2 h₂S → 3 s + 2 H₂ENTEN

applikasjoner

Noen av bruksområdene for svovel er nevnt nedenfor og generelt:

- Det er et essensielt element for både planter og dyr. Det er til og med til stede i to aminosyrer: cystein og metodin.

- Det er råstoffet for svovelsyre, sammensatt i tilberedningen av utallige kommersielle produkter.

- I legemiddelindustrien er det ment for syntese av svovelderivater, og penicillinet er den mest kjente av eksemplene.

- Tillater vulkanisering av gummi ved å koble sammen polymerkjeder med S-S-koblinger.

- Den gule fargen og blandinger med andre metaller gjør det ønskelig i pigmentindustrien.

- Blandet med en uorganisk matrise, for eksempel sand og steiner, betong og svovel asfalt er forberedt for utskifting av bitumen.

Risiko og forholdsregler

Svovel på egen hånd er et ufarlig, ikke -toksisk stoff og representerer også potensielle risikoer, med mindre reagerer å danne andre forbindelser. Sulfatsaltene er ikke farlige og kan manipuleres uten store forholdsregler. Dette skjer imidlertid ikke med dets gassformede derivater: Så₂ og h₂S, begge ekstremt giftige.

Hvis det er i en flytende fase, kan det forårsake alvorlige forbrenninger. Hvis du oppsluker i store mengder, kan H utløse₂S i tarmen. For resten representerer det ingen risiko for de som tygger.

Generelt sett er svovel et sikkert element som ikke krever for mange forholdsregler, bortsett fra å holde det borte fra brann og sterke oksidasjonsmidler.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Laura Crapanzano. (2006). Polymorfisme av svovel: Strukturelle og dynamiske aspekter. Fysikk [Fysikk].University Joseph -Fourier - Grenoble I. Engelsk. FFTEL-00204149F
3. Wikipedia. (2019). Allotropes of Sulphur. Hentet fra: i.Wikipedia.org
4. Meyer slo. (1976). Elementær svovel. Chemical Reviews, Vol. 76, nei. 3.
5. Dr. Doug Stewart. (2019). Svovelelementfakta. Chemicool. Gjenopprettet fra: Chemicool.com
6. Donald w. Davis og Randall a. Detro. (2015). Svovelhistorie. Georgia Gulf Sulphur Corporation. Gjenopprettet fra: Georgiagulfsulfur.com
7. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (11. januar 2019). 10 interessante svovelfakta. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com
8. Boone, c.; Bond, c.; Hallman, a.; Jenkins, J. (2017). Generell svovel faktaark; National Pesticide Information Center, Oregon State University Extension Services. NPIC.Orst.Edu