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Physikalische und chemische Eigenschaften von Schwefel

Schwefel - ziemlich häufig in der Naturein chemisches Element (das sechzehnte in der Erdkruste und das sechste in natürlichen Gewässern). Es gibt sowohl nativen Schwefel (freien Zustand des Elements) und seine Verbindungen.

Eigenschaften von Schwefel

Schwefel in der Natur

Unter den wichtigsten natürlichen Mineralien von Schwefel,Name Eisenpyrite, Sphalerit, Galenit, Zinnober, Antimonit. In den Ozeanen ist es hauptsächlich in Form von Sulfaten von Kalzium, Magnesium und Natrium enthalten, die die Starrheit natürlicher Gewässer bestimmen.

Wie bekommen sie Schwefel?

Die Gewinnung von Schwefelerzen erfolgt nach verschiedenen Methoden. Der Hauptweg, um Schwefel zu produzieren, ist es, ihn direkt im Boden zu schmelzen.

 chemische Eigenschaften von Schwefeloxid

Die offene Methode der Extraktion sorgt fürDer Einsatz von Baggern, Entfernen von Gesteinsschichten, die Schwefelerz bedecken. Nach dem Zerkleinern von Erzschichten werden Explosionen zur Schmelzhütte geschickt.

In der Industrie wird Schwefel als Nebenprodukt erhaltenProduktprozesse in Öfen zum Schmelzen, während der Ölraffination. In großen Mengen ist es in Erdgas (in Form von schwefelhaltigem Anhydrid oder Schwefelwasserstoff) vorhanden, während dessen Extraktion sich an den Wänden der verwendeten Ausrüstung ablagert. Der fein verteilte Schwefel, der aus dem Gas gewonnen wurde, wird in der chemischen Industrie als Rohstoff für die Herstellung verschiedener Produkte verwendet.

Diese Substanz kann aus natürlichen gewonnen werdenSchwefeldioxidgas. Dazu wird die Claus-Methode verwendet. Es besteht in der Anwendung von "Schwefelgruben", in denen Schwefel entgast. Das Ergebnis ist ein modifizierter Schwefel, der bei der Herstellung von Asphalt weit verbreitet ist.

Basische allotropische Schwefelmodifikationen

Schwefel ist in der Allotropie inhärent. Eine große Anzahl von allotropen Modifikationen ist bekannt. Die bekanntesten sind rhombischer (kristalliner), monokliner (nadelförmiger) und plastischer Schwefel. Die ersten beiden Modifikationen sind stabil, die dritte bei Erstarrung wird rhombisch.

Schwefeleigenschaften und Anwendung

Physikalische Eigenschaften, die Schwefel charakterisieren

Die Moleküle orthorhombischer (α-S) und monokliner (β-S) Modifikationen enthalten 8 Schwefelatome, die in einem geschlossenen Zyklus durch einfache kovalente Bindungen verbunden sind.

Schwefel nützliche Eigenschaften

Unter normalen Bedingungen hat Schwefel eine rhombische Modifikation. Es ist eine gelbe feste kristalline Substanz mit einer Dichte von 2,07 g / cm3. Es schmilzt bei 113 ° C. Die Dichte des monoklinen Schwefels beträgt 1,96 g / cm3sein Schmelzpunkt ist 119,3 ° C.

Beim Schmelzen nimmt der Schwefel an Volumen zu undwird eine gelbe Flüssigkeit, die bei einer Temperatur von 160 ° C zerbricht und sich bei Erreichen von etwa 190 ° C in eine viskose dunkelbraune Masse verwandelt. Bei Temperaturen, die diesen Wert überschreiten, nimmt die Viskosität von Schwefel ab. Bei etwa 300 ° C wird es wieder flüssig fließfähig. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass während des Erhitzens der Schwefel polymerisiert, wodurch die Länge der Kette mit steigender Temperatur zunimmt. Und wenn der Temperaturwert 190 ° C übersteigt, werden die Polymereinheiten zerstört.

Eigenschaften von Schwefeloxid

Wenn die Schwefelschmelze natürlich in gekühlt wirdzylinderförmige Tiegel bildeten die sogenannten grau-diamant-rhombischen Kristalle großer Größe, die eine verzerrte Form in Form von Oktaedern mit teilweise "geschnittenen" Facetten oder Winkeln aufwiesen.

Wenn die geschmolzene Substanz scharf istAbkühlen (zum Beispiel mit Hilfe von kaltem Wasser) ist es möglich, plastischen Schwefel zu erhalten, der eine elastische kautschukartige Masse von brauner oder dunkelroter Farbe mit einer Dichte von 2046 g / cm ist3. Diese Modifikation, im Gegensatz zu den rhombischen undmonoklin, ist instabil. Nach und nach (innerhalb weniger Stunden) ändert sich die Farbe zu gelb, wird brüchig und wird rhombisch.

Beim Einfrieren von Schwefeldämpfen (stark erhitzt) mit flüssigem Stickstoff bildet sich eine violette Modifikation, die bei Temperaturen unter minus 80 ° C stabil ist.

In der wässrigen Umgebung ist Schwefel praktisch unlöslich. Es zeichnet sich jedoch durch eine gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln aus. Schlecht leiten Strom und Wärme.

Der Siedepunkt von Schwefel liegt bei 444,6 ° C. Der Kochprozeß wird begleitet von der Freisetzung von orange-gelben Dämpfen, die vorwiegend aus S bestehen8, die beim anschließenden Erhitzen dissoziieren, was zur Bildung von Gleichgewichtsformen von S führt6, S4 und S2. Außerdem zerfallen große Moleküle beim Erhitzen und bei Temperaturen über 900 Grad bestehen die Paare im wesentlichen nur aus S-Molekülen2, Dissoziation in Atome bei 1500 ° C

Was sind die chemischen Eigenschaften von Schwefel?

Schwefel ist ein typisches Nichtmetall. Es ist chemisch aktiv. Oxidativ-Die reduzierenden Eigenschaften von Schwefel zeigen sich inBeziehung zu der Menge der Elemente. Wenn es erhitzt wird, ist es leicht mit praktisch allen Elementen verbunden, was seine obligatorische Anwesenheit in metallischen Erzen erklärt. Die Ausnahmen sind Pt, Au, I2, N2 und inerte Gase. Oxidationsgrad, der in Verbindungen Schwefel zeigt, -2, +4, +6.

Die Eigenschaften von Schwefel und Sauerstoff verursachen seine Verbrennung in Luft. Das Ergebnis dieser Wechselwirkung ist die Bildung von schwefelhaltigem (SO2) und Schwefelsäure (SO3) Anhydride zur Herstellung von Schwefel- und Schwefelsäure.

Bei Raumtemperatur zeigen sich die reduzierenden Eigenschaften von Schwefel nur gegenüber Fluor in der Reaktion, mit der Schwefelhexafluorid gebildet wird:

  • S + 3F2 = SF6.

Beim Erhitzen (in Form einer Schmelze) wechselwirkt es mit Chlor, Phosphor, Silizium, Kohlenstoff. Als Folge von Reaktionen mit Wasserstoff bildet es neben Schwefelwasserstoff Sulfate kombiniert durch die allgemeine Formel H2SX.

Oxidierende Eigenschaften von Schwefel werden beobachtet, wennWechselwirkung mit Metallen. In einigen Fällen können ziemlich heftige Reaktionen beobachtet werden. Als Folge der Wechselwirkung mit Metallen werden Sulfide (Schwefelverbindungen) und Polysulfide (Multischwefelmetalle) gebildet.

Bei längerem Erhitzen reagiert es mit konzentrierten Säure-Oxidationsmitteln, während es oxidiert.

Als nächstes betrachten wir die Haupteigenschaften von Schwefelverbindungen.

Schwefeldioxid

Schwefel (IV) oxid, auch Schwefeldioxid genanntund schwefelhaltiges Anhydrid ist ein Gas (farblos) mit einem scharfen erstickenden Geruch. Es hat die Eigenschaft, unter Druck bei Raumtemperatur verflüssigt zu werden. SO2 ist ein saures Oxid. Gekennzeichnet durch gute Löslichkeit in Wasser. Dies erzeugt eine schwache, instabile schweflige Säure, die nur in wässriger Lösung existiert. Durch die Wechselwirkung von Schwefelanhydrid mit Alkalien entstehen Sulfite.

Unterscheidet sich ziemlich hoch chemischAktivität. Am ausgeprägtesten sind die reduzierenden chemischen Eigenschaften von Schwefel (IV) -oxid. Solche Reaktionen gehen mit einer Zunahme des Schwefeloxidationsgrades einher.

Oxidative chemische Eigenschaften von Schwefeloxid zeigen sich in Gegenwart starker Reduktionsmittel (zum Beispiel Kohlenmonoxid).

Schwefeltrioxid

Schwefeltrioxid (Schwefelanhydrid) ist das höchste OxidSchwefel (VI). Unter normalen Bedingungen ist es eine farblose, flüchtige Flüssigkeit mit einem erstickenden Geruch. Es hat die Eigenschaft, bei Temperaturen unter 16,9 Grad einzufrieren. Eine Mischung verschiedener kristalliner Modifikationen von festem Schwefeltrioxid wird gebildet. Hohe hygroskopische Eigenschaften von Schwefeloxid bewirken, dass es in feuchter Luft "raucht". Infolgedessen werden Schwefelsäuretröpfchen gebildet.

Schwefelwasserstoff

Schwefelwasserstoff ist eine binäre chemische Verbindung von Wasserstoff und Schwefel. H2S ist ein toxisches, farbloses Gas, charakteristischdie Eigenschaften davon sind süßlicher Geschmack und der Geruch von faulen Eiern. Es schmilzt bei minus 86 ° С, kocht bei minus 60 ° С. Ist thermisch instabil. Bei Temperaturen über 400 ° C zersetzt sich Schwefelwasserstoff zu S und H2. Es zeichnet sich durch eine gute Löslichkeit in Ethanol aus. Es löst sich schlecht in Wasser auf. Als Ergebnis der Auflösung in Wasser wird schwacher Schwefelwasserstoff gebildet. Schwefelwasserstoff ist ein starkes Reduktionsmittel.

reduzierende Eigenschaften von Schwefel

Entzündlich. Wenn es in der Luft brennt, können Sie eine blaue Flamme sehen. In hohen Konzentrationen kann es mit vielen Metallen reagieren.

Schwefelsäure

Schwefelsäure (H2SO4) kann von unterschiedlicher Konzentration und Reinheit sein. In wasserfreiem Zustand ist es eine farblose ölige Flüssigkeit, die keinen Geruch hat.

Die Temperatur, bei der die Substanzschmilzt, ist 10 ° C Der Siedepunkt beträgt 296 ° C. Es löst sich gut in Wasser. Beim Auflösen von Schwefelsäure werden Hydrate gebildet, und eine große Menge Wärme wird freigesetzt. Der Siedepunkt aller wässrigen Lösungen bei einem Druck von 760 mm Hg. Kunst. über 100 ° C liegt. Der Siedepunkt steigt mit zunehmender Säurekonzentration.

Eigenschaften von Schwefelverbindungen

Saure Eigenschaften der Substanz zeigen sich bei der Wechselwirkung mit basischen Oxiden und Basen. H2SO4 ist eine zweibasige Säure, durch die es sowohl Sulfate (mittlere Salze) als auch Hydrosulfate (saure Salze) bilden kann, von denen die meisten in Wasser löslich sind.

Die ausgeprägtesten Eigenschaften von Schwefelsäure zeigen sich in Redoxreaktionen. Dies liegt daran, dass in der Zusammensetzung von H2SO4 Schwefel hat eine höhere Oxidationsstufe (+6). Als ein Beispiel für die Manifestation der oxidierenden Eigenschaften von Schwefelsäure können wir die Reaktion mit Kupfer nennen:

  • Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2.

Schwefel: nützliche Eigenschaften

Schwefel ist ein Mikroelement notwendig fürlebende Organismen. Es ist ein integraler Bestandteil von Aminosäuren (Methionin und Cystein), Enzymen und Vitaminen. Dieses Element ist an der Bildung der Tertiärstruktur des Proteins beteiligt. Die Menge an chemisch gebundenem Schwefel in Proteinen liegt zwischen 0,8 und 2,4%. Der Gehalt des Elements im menschlichen Körper beträgt etwa 2 Gramm pro 1 kg Gewicht (das heißt etwa 0,2% ist Schwefel).

Nützliche Eigenschaften von Mikroelementen schwierigüberschätzen. Das Protoplasma des Blutes schützend, ist Schwefel ein aktiver Helfer des Körpers im Kampf gegen schädliche Bakterien. Die Menge an Koagulation hängt von seiner Menge ab, das heißt, das Element hilft, sein ausreichendes Niveau aufrechtzuerhalten. Außerdem spielt Schwefel eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung normaler Gallekonzentrationen, die vom Körper produziert werden.

Es wird oft das "Schönheitsmineral" genannt, weilEs ist einfach notwendig, die Gesundheit der Haut, Nägel und Haare zu bewahren. Chere ist inhärente Fähigkeit, einen Organismus vor verschiedenen Arten von negativen Einfluss der Umwelt zu schützen. Dies hilft den Alterungsprozess zu verlangsamen. Schwefel reinigt den Körper von Giftstoffen und schützt vor Strahlung, was angesichts der aktuellen Umweltsituation besonders aktuell ist.

Eine unzureichende Menge an Spurenelementen im Körper kann zu einer schlechten Ausscheidung von Schlacken, verminderter Immunität und Vitalität führen.

Schwefel ist an der Photosynthese von Bakterien beteiligt. Es ist ein Bestandteil von Bakteriochlorophyll, und Schwefelwasserstoff ist eine Quelle von Wasserstoff.

Schwefel: Eigenschaften und Anwendungen in der Industrie

Der am weitesten verbreitete Schwefel wird verwendet fürProduktion von Schwefelsäure. Die Eigenschaften dieses Stoffes ermöglichen auch die Vulkanisation von Gummi, als Fungizid in der Landwirtschaft und sogar als Medikament (kolloidaler Schwefel). Darüber hinaus wird Schwefel für die Herstellung von Streichhölzern und pyrotechnischen Verbindungen verwendet. Er ist Bestandteil der Schwefel-Bitumen-Zusammensetzungen für die Herstellung von Schwefelasphalt.

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