Tablica sumpora. Karakteristike sumpora. Primjena sumpora. Medicinski sumpor. Prirodni sumporni minerali

Sumpor(lat. Sulfur) S, kemijski element VI skupine periodnog sustava Mendeljejeva; atomski broj 16, atomska masa 32.06. Prirodni S. sastoji se od četiri stabilna izotopa: 32 S (95,02%), 33 S (0,75%), 34 S (4,21%), 36 S (0,02%). Umjetni radioaktivni izotopi 31S ( T 1/2 = 2,4 sek), 35 S ( T 1/2 = 87,1 cym), 37 S ( T 1/2 = 5,04 min).

Povijesna referenca. S. u svom izvornom stanju, kao iu obliku sumpornih spojeva, poznat je od davnina. Spominje se u Bibliji, Homerovim pjesmama itd. S. je bio dio “svetog” tamjana tijekom vjerskih obreda; vjerovalo se da miris spaljenog S. tjera zle duhove. S. je dugo bila neophodna komponenta zapaljivih smjesa u vojne svrhe, na primjer, "grčka vatra" (10. stoljeće nove ere). Oko 8. stoljeća U Kini su S. počeli koristiti u pirotehničke svrhe. Od davnina se S. i njegovi spojevi koriste za liječenje kožnih bolesti. U razdoblju arapske alkemije pojavila se hipoteza prema kojoj se S. (početak zapaljivosti) i živa (početak metalnosti) smatraju sastavnim dijelovima svih metala. Elementarnu prirodu S. utvrdio je A. L. Lavoisier i uvrstio ga u popis nemetalnih jednostavnih tijela (1789). Godine 1822. E. Mitscherlich otkrio alotropiju C.

Rasprostranjenost u prirodi. S. se odnosi na vrlo česte kemijske elemente (clarke 4,7-10 -2); pronađeno u slobodnom stanju ( samorodni sumpor) i u obliku spojeva - sulfidi, polisulfidi, sulfati (vidi. Prirodni sulfidi, Prirodni sulfati, Sulfidne rude). Voda mora i oceana sadrži natrijeve, magnezijeve i kalcijeve sulfate. Poznato je više od 200 S. minerala, nastalih tijekom endogenih procesa. Više od 150 minerala sumpora (uglavnom sulfata) nastaje u biosferi; rašireni su procesi oksidacije sulfida u sulfate, koji se pak reduciraju u sekundarni H 2 S i sulfide. Te se reakcije odvijaju uz sudjelovanje mikroorganizama. Mnogi procesi u biosferi dovode do koncentracije S. - nakuplja se u humusu tla, ugljena, nafte, mora i oceana (8,9-10 -2%), podzemnih voda, jezera i slanih močvara. U glinama i škriljevcima S. je 6 puta više nego u zemljinoj kori kao cjelini, u gipsu - 200 puta, u podzemnim sulfatnim vodama - desetke puta. Ciklus sunčeve svjetlosti događa se u biosferi: ona se donosi na kontinente s oborinama i vraća se u ocean s otjecanjem. U geološkoj prošlosti Zemlje izvor su sumpora uglavnom bili proizvodi vulkanskih erupcija koji su sadržavali SO 2 i H 2 S. Ljudska gospodarska aktivnost ubrzala je migraciju sumpora; pojačana oksidacija sulfida.

Fizička i kemijska svojstva. S. je čvrsta kristalna tvar koja je stabilna u obliku dviju alotropskih modifikacija. Dijamant a-S limun žute boje, gustoće 2.07 g/cm 3, t talište 112,8 °C, stabilno ispod 95,6 °C; monoklinska b-S medenožuta boja, gustoća 1,96 g/cm 3, t t.t. 119,3 °C, stabilan između 95,6 °C i tališta. Oba ova oblika tvore osmeročlane cikličke molekule S 8 s energijom vezanja S - S 225,7 kJ/mol.

Taljenjem S. prelazi u pokretnu žutu tekućinu, koja iznad 160 °C postaje smeđa, a na oko 190 °C postaje viskozna tamnosmeđa masa. Iznad 190°C viskoznost opada, a na 300°C ponovno postaje tekuća. To je zbog promjene u strukturi molekula: na 160 °C, S 8 prstenovi počinju pucati, pretvarajući se u otvorene lance; daljnje zagrijavanje iznad 190 °C smanjuje prosječnu duljinu takvih lanaca.

Ako se rastaljeni S., zagrijan na 250-300 °C, ulije u hladnu vodu u tankom mlazu, dobiva se smeđe-žuta elastična masa (plastični S.). Samo se djelomično otapa u ugljikovom disulfidu, ostavljajući rahli prah u sedimentu. Modifikacija topljiva u CS 2 naziva se l-S, a netopljiva modifikacija naziva se m-S. Na sobnoj temperaturi, obje ove modifikacije prelaze u stabilan, krti a-S. t kip C. 444,6 °C (jedna od standardnih točaka međunarodne temperaturne ljestvice). U pari na vrelištu, osim molekula S8, postoje i S6, S4 i S2. Daljnjim zagrijavanjem velike molekule se raspadaju, a na 900°C ostaje samo S 2 koji se na približno 1500°C zamjetno disocira na atome. Kada se jako zagrijane pare S2 zamrznu tekućim dušikom, dobiva se ljubičasta modifikacija formirana od molekula S2, stabilna ispod -80°C.

S. je loš vodič topline i elektriciteta. Praktički je netopljiv u vodi, topiv u bezvodnom amonijaku, ugljikovom disulfidu i brojnim organskim otapalima (fenol, benzen, dikloroetan itd.).

Konfiguracija vanjskih elektrona S 3 atoma s 2 3str 4. U spojevima, S. pokazuje oksidacijska stanja od -2, +4, +6.

S. je kemijski aktivan i osobito se lako pri zagrijavanju spaja s gotovo svim elementima, izuzev N 2, I 2, Au, Pt i inertnih plinova. CO 2 u zraku iznad 300 °C stvara okside: SO 2 - sumporov dioksid i SO 3 - sumporni anhidrid, od kojih dobivaju respektivno sumporna kiselina I sumporne kiseline, kao i njihove soli sulfiti I sulfati(vidi također Tiokiseline I Tiosulfati). Već na hladnoći, S se energetski spaja s F2; ​​kada se zagrije, reagira s Cl2 (vidi. Sumporni fluoridi, Sumporni kloridi); s bromom, S. tvori samo S 2 Br 2; sumporni jodidi su nestabilni. Kada se zagrije (150 - 200 °C), dolazi do reverzibilne reakcije s H2 da se dobije sumporovodik. S. također tvori polisumporne vodike opće formule H 2 S x, tzv. sulfani. Brojni su poznati organosumporni spojevi.

Kada se zagrijava, sumpor stupa u interakciju s metalima, tvoreći odgovarajuće spojeve sumpora (sulfide) i polisumporne metale (polisulfide). Na temperaturi od 800-900 °C, pare C. reagiraju s ugljikom, stvarajući ugljikov disulfid CS 2. Dušikovi spojevi s dušikom (N 4 S 4 i N 2 S 5) mogu se dobiti samo neizravno.

Priznanica. Elementarni sumpor dobiva se iz prirodnog sumpora, te oksidacijom sumporovodika i redukcijom sumporovog dioksida. Za informacije o metodama ekstrakcije S., vidi Sumporne rude. Izvor sumporovodika za proizvodnju vodika je koksni plin, prirodni plinovi i plinovi krekiranja nafte. Razvijene su brojne metode za obradu H 2 S; Od najveće važnosti su: 1) H 2 S ekstrahira se iz plinova otopinom natrijeva monohidrotioarsenata:

Na 2 HAsS 2 + H 2 S = Na 2 HAsS 3 O + H 2 O.

Zatim, upuhivanjem zraka kroz otopinu, S. se taloži u slobodnom obliku:

NaHAsS 3 O + 1/2 O 2 = Na 2 HAsS 2 O 2 + S.

2) H 2 S se izdvaja iz plinova u koncentriranom obliku. Zatim se njegov glavni dio oksidira atmosferskim kisikom u C i djelomično u SO2. Nakon hlađenja, H 2 S i nastali plinovi (SO 2, N 2, CO 2) ulaze u dva sekvencijalna pretvarača, gdje uz prisutnost katalizatora (aktivirani boksit ili posebno proizvedeni aluminijski gel) dolazi do reakcije:

2H2S + SO2 = 3S + 2H20.

Proizvodnja ugljičnog dioksida iz SO 2 temelji se na reakciji njegove redukcije s ugljenom ili prirodnim ugljikovodičnim plinovima. Ponekad se ova proizvodnja kombinira s preradom ruda pirita.

Godine 1972. u svijetu (bez socijalističkih zemalja) proizvedeno je 32,0 milijuna jedinica elementarnog ugljika. T; najveći dio iskopavan je iz prirodnih samorodnih ruda. U 70-ima 20. stoljeće Metode za proizvodnju ugljičnog dioksida iz H 2 S dobivaju veliku važnost (u vezi s otkrićem velikih naslaga gorivih plinova koji sadrže sumporovodik).

Varijante sumpora.Taljen izravno iz sumpornih ruda naziva se prirodni grumen; dobiven iz H 2 S i SO 2 - plinski grumen. Prirodni grudasti S., pročišćen destilacijom, naziva se rafinirani. Kondenzira se iz pare na temperaturi iznad tališta u tekućem stanju i zatim se ulijeva u kalupe – rezanje S. Kad S kondenzira ispod tališta, na stijenkama kondenzacijskih komora stvara se fini S. prah – boja sumpora. Osobito jako dispergirana S. naziva se koloidna.

Primjena. S. se prvenstveno koristi za dobivanje sumporne kiseline: u industriji papira (za dobivanje celuloznog sulfita); u poljoprivredi (za suzbijanje biljnih bolesti, uglavnom grožđa i pamuka); u industriji gume (vulkanizirajuće sredstvo); u proizvodnji boja i svjetlećih sastava; dobiti crni (lovački) barut; u proizvodnji šibica.

Ovo bi vas moglo zanimati:

  1. Loading... Barij (lat. Baryum), Ba, kemijski element II skupine periodnog sustava Mendeljejeva, atomski broj 56, atomska masa 137,34; srebrnobijeli metal. Sastoji se od mješavine 7 stabilnih...

  2. Loading... Torij (lat. Thorium), Th, radioaktivni kemijski element, prvi član obitelji aktinoida, uvršten u III skupinu periodnog sustava Mendeljejeva; atomski broj 90, atomska masa 232,038;...

  3. Loading... Fosfor (lat. Phosphorus), P, kemijski element V skupine periodnog sustava Mendeljejeva, atomski broj 15, atomska masa 30,97376, nemetal....

  4. Loading... Fluor (lat. Fluorum), F, kemijski element VII skupine periodnog sustava Mendeljejeva, pripada halogenima, atomski broj 9, atomska masa 18,998403; u normalnim uvjetima (0...

  5. Loading... Telur (lat. Tellurium), Te, kemijski element VI skupine glavne podskupine periodnog sustava Mendeljejeva; atomski broj 52, atomska masa 127,60, pripada rijetkim elementima u tragovima....

Sumpor je jedna od rijetkih tvari s kojom su prvi "kemičari" radili prije nekoliko tisuća godina. Počela je služiti čovječanstvu mnogo prije nego što je zauzela ćeliju broj 16 u periodnom sustavu.

Mnoge stare knjige govore o jednoj od najstarijih (iako hipotetskih!) upotreba sumpora. I Novi i Stari zavjet prikazuju sumpor kao izvor topline tijekom toplinske obrade grešnika. I ako knjige ove vrste ne pružaju dovoljno temelja za arheološka iskapanja u potrazi za ostacima raja ili vatrenog pakla, onda se njihovi dokazi da su stari poznavali sumpor i neka njegova svojstva mogu uzeti na vjeru.

Samorodni sumpor

Jedan od razloga za ovu slavu je rasprostranjenost prirodnog sumpora u zemljama starih civilizacija. Ležišta ove žute zapaljive tvari razvijali su Grci i Rimljani, posebno na Siciliji, koja je do kraja prošlog stoljeća bila poznata uglavnom po sumporu.

Sumpor se od davnina koristio u vjerske i mistične svrhe, palio se tijekom raznih ceremonija i rituala. No isto tako davno, element br. 16 dobio je sasvim svjetovnu upotrebu: sumporna tinta korištena je za bojenje oružja, korištena je u proizvodnji kozmetičkih i medicinskih masti, spaljivana je za izbjeljivanje tkanina i za borbu protiv insekata. Proizvodnja sumpora značajno se povećala nakon što je izumljen crni barut. Nakon svega sumpor(zajedno s ugljenom i salitrom) njegova je neizostavna komponenta.

I sada proizvodnja baruta troši dio iskopanog sumpora, iako vrlo beznačajan. U naše vrijeme sumpor je jedna od najvažnijih vrsta sirovina za mnoge kemijske industrije. I to je razlog stalnog povećanja svjetske proizvodnje sumpora.

Velike nakupine prirodnog sumpora nisu vrlo česte. Češće je prisutan u nekim rudama. Izvorna sumporna ruda je stijena s uključcima sumpora.

Kada su te inkluzije nastale - istodobno s pratećim stijenama ili kasnije? O odgovoru na ovo pitanje ovisi smjer potrage i istražnog rada. No, unatoč tisućama godina komunikacije sa sumporom, čovječanstvo još uvijek nema jasan odgovor. Postoji nekoliko teorija čiji autori zastupaju suprotna stajališta.

Teorija singeneze (tj. istovremenog stvaranja sumpora i matičnih stijena) sugerira da se stvaranje prirodnog sumpora dogodilo u plitkim bazenima. Posebne bakterije reduciraju sulfate otopljene u vodi do sumporovodika, koji se diže prema gore, ulazi u zonu oksidacije i ovdje se kemijski ili uz sudjelovanje drugih bakterija oksidira do elementarnog sumpora. Sumpor se taložio na dno, a potom je mulj koji je sadržavao sumpor formirao rudu.

IZ STARIH I SREDNJOVJEKOVNIH KNJIGA.

“Sumpor se koristi za čišćenje domova, jer mnogi smatraju da miris i izgaranje sumpora može zaštititi od svih vrsta magije i otjerati sve zle duhove.”

Plinije Stariji.

"Prirodna povijest". I stoljeće OGLAS

“Ako su trave zakržljale, siromašne sokovima, a grane i lišće drveća imaju mutnu, prljavu, tamnu boju umjesto blistavo zelene boje, to je znak da je podzemlje prepuno minerala u kojima prevladava sumpor. ”

“Ako je ruda vrlo bogata sumporom, peče se na širokom željeznom limu s mnogo rupa kroz koje sumpor teče u posude do vrha napunjene vodom.”

"Sumpor je također dio užasnog izuma - praha koji može bacati komade željeza, bronce ili kamena daleko naprijed - nove vrste ratnog oružja."

Agricola.

"O kraljevstvu minerala." XVI stoljeće

KAKO SE SUMPOR ISPITIVAO U 14. STOLJEĆU. “Ako želite ispitati sumpor, je li dobar ili ne, uzmite komad sumpora u ruku i prinesite ga uhu. Ako sumpor pucketa tako da se cuje kako pucketa, onda je dobro; ako sumpor šuti i ne pucketa, onda nije dobro...”

Ova jedinstvena metoda određivanja kvalitete materijala na sluh (u odnosu na sumpor) može se koristiti i sada. Eksperimentalno je potvrđeno da "puca" samo sumpor koji ne sadrži više od jedan posto nečistoća. Ponekad stvar nije ograničena samo na pukotinu – komadić sumpora raspada se na dijelove.

ODABIR SUMPORNOG PLINOVA. Kao što znate, izvanredni prirodoslovac antike, Plinije Stariji, umro je 79. godine. tijekom vulkanske erupcije. Njegov nećak je u pismu povjesničaru Tacitu napisao: “... Odjednom su začuli grmljavinu, a crne sumporne pare skotrljale su se iz planinskog plamena. Svi su pobjegli. Plinije ustade i, naslonivši se na dva roba, pomisli da i on ode; ali smrtonosna ga je para okružila sa svih strana, koljena su mu klecala, ponovno je pao i ugušio se.”

“Crne sumporne pare” koje su ubile Plinija sastojale su se, naravno, ne samo od parovitog sumpora. Vulkanski plinovi uključuju i vodikov sulfid i sumporni dioksid. Ovi plinovi ne samo da imaju oštar miris, već su i vrlo otrovni. Posebno je opasan sumporovodik. U svom čistom obliku, ubija osobu gotovo trenutno. Opasnost je velika čak i pri neznatnom (oko 0,01%) sadržaju sumporovodika u zraku. Sumporovodik je tim opasniji jer se može nakupljati u tijelu. Spaja se sa željezom, koje je dio hemoglobina, što može dovesti do ozbiljnog nedostatka kisika i smrti. Sumporov dioksid (sumporov dioksid) je manje toksičan, ali njegovo ispuštanje u atmosferu dovelo je do smrti sve vegetacije oko metalurških postrojenja. Stoga se u svim poduzećima koja proizvode ili koriste ove plinove posebna pozornost posvećuje sigurnosnim pitanjima.

SUMPOR-DIOKSID I SLAMNI ŠEŠIR. Spajajući se s vodom, sumporni dioksid stvara slabu sumpornu kiselinu H 2 SO 3, koja postoji samo u otopinama. U prisutnosti vlage, sumporni dioksid obezboji mnoge boje. Ovo se svojstvo koristi za izbjeljivanje vune, svile i slame. Ali takvi spojevi, u pravilu, nisu jako izdržljivi, a bijele slamnate kape s vremenom dobivaju svoju izvornu prljavo žutu boju.

NIJE AZBEST, IAKO JE SLIČNO. Sumporni dioksid SO 3 u normalnim uvjetima je bezbojna, vrlo hlapljiva tekućina, vrelište na 44,8 °C. Stvrdnjava se na - 16,8°C i postaje vrlo sličan običnom ledu. Ali postoji još jedna - polimerna modifikacija krutog sumpornog anhidrida (njegova formula u ovom slučaju treba biti napisana (SO 3) n. Izvana je vrlo sličan azbestu, njegova vlaknasta struktura potvrđena je difraktogramom rendgenskih zraka. Ova modifikacija ne nema strogo određeno talište, što ukazuje na njegovu heterogenost.

GIPS i ALABASTER. Gips CaSO 4 -2H 2 O je jedan od najčešćih minerala. Ali "gipsani šiljci" uobičajeni u medicinskoj praksi nisu izrađeni od prirodnog gipsa, već od alabastera. Alabaster se razlikuje od gipsa samo u količini kristalizacijske vode u molekuli, njegova formula je 2CaSO 4 -H 2 O. Prilikom "kuhanja" alabastera (proces se odvija na 160-170 ° C 1,5-2 sata), gips gubi tri četvrtine kristalizacijske vode, a materijal dobiva adstrigentna svojstva. Alabaster pohlepno hvata vodu i dolazi do brze, neuredne kristalizacije. Kristali nemaju vremena za rast, već se isprepliću jedni s drugima; masa koju oni formiraju do najsitnijih detalja reproducira oblik u kojem dolazi do stvrdnjavanja. Kemija procesa koji se događa u ovom trenutku suprotna je od one koja se događa tijekom kuhanja: alabaster se pretvara u gips. Dakle, odljev je gipsan, maska ​​je gipsana, zavoj je također gipsan, a rade se od alabastera.

GLAUBEROVA SOL. Sol Na 2 SO 4 *10H 2 O, otkrio najveći njemački kemičar 17. stoljeća. Johanna Rudolfa Glaubera i nazvana po njemu, još uvijek se široko koristi u medicini, proizvodnji stakla i kristalografskim istraživanjima. Glauber je to ovako opisao: “Ova sol, ako je dobro pripremljena, ima izgled leda; stvara duge, potpuno prozirne kristale koji se tope na jeziku poput leda. Okusom je poput obične soli, bez imalo oštrine. Kad se baci na užareni ugljen, ne puca bučno, kao obična kuhinjska sol, i ne zapali se eksplozivno, kao salitra. Bez mirisa je i može izdržati bilo koji stupanj topline. Može se koristiti u medicini izvana i iznutra. Zacjeljuje svježe rane bez iritacije. Ovo je izvrstan interni lijek: kada se otopi u vodi i daje bolesnicima, čisti crijeva.”

Mineral Glauberove soli naziva se mirabilit (od latinskog "mimbilis" - nevjerojatan). Ime dolazi od imena koje je Glauber dao soli koju je otkrio; nazvao ju je divnom. Najveći svjetski razvoj ove tvari nalazi se u našoj zemlji; voda poznatog zaljeva (sadašnjeg jezera) Kara-Bogaz-Gol izuzetno je bogata Glauberovom soli.

SULFITI, SULFATI, TIOSULFATI... Ako se amaterski bavite fotografijom, potreban vam je fiksir, odnosno natrijeva sol sulfatne (tiosumporne) kiseline H 2 S 2 O 3. Natrijev tiosulfat Na2S2O3 (poznat i kao hiposulfit) služio je kao apsorber klora u prvim plinskim maskama. Ako se posječete tijekom brijanja, krvarenje možete zaustaviti kristalom kalijeve stipse KAl(SO 4) 2 -12H 2 O. Ako želite okrečiti stropove, premazati neki predmet bakrom ili uništiti štetočine u vrtu, ne možete učiniti bez tamnoplavih kristala bakrenog sulfata CuSO 4 *5H 2 O. Ako su vam liječnici preporučili čišćenje želuca, koristite gorku sol MgSO4. (Također daje morskoj vodi gorak okus.)

Željezni sulfat FeSO 4 * 7H2O, kromna stipsa K 2 SO 4 Cr 2 (SO 4) 3 * 2H 2 O i mnoge druge soli sumporne, sumporne i tiosumporne kiseline također se široko koriste.

CINABAR. Ako dođe do izlijevanja u laboratoriju (postoji opasnost od trovanja živinim parama!), prvo se skupi, a ona mjesta s kojih se ne mogu ukloniti srebrnaste kapljice pokriju se sumporom u prahu. Živa i sumpor reagiraju čak iu čvrstom stanju - pri jednostavnom kontaktu. Nastaje ciglastocrveni cinober - živin sulfid - kemijski izrazito inertna i bezopasna tvar. Nije teško izolirati živu iz cinobarita. Mnogi drugi metali, osobito željezo, istiskuju živu iz cinobarita.

SUMPORNE BAKTERIJE. U prirodi se postupno odvija ciklus sumpora, sličan ciklusu dušika ili ugljika. Biljke konzumiraju sumpor – jer su njegovi atomi dio proteina. Biljke uzimaju sumpor iz topivih sulfata, a bakterije truljenja pretvaraju sumpor proteina u sumporovodik (odatle odvratan miris truleži). Ali postoje takozvane sumporne bakterije kojima organska hrana uopće nije potrebna. Hrane se sumporovodikom, a u njihovim tijelima, kao rezultat reakcije između H 2 S, CO 2 i O 2, nastaju ugljikohidrati i elementarni sumpor. Sumporne bakterije često se ispostavljaju prepune zrna sumpora - gotovo cijela njihova masa je sumpor s vrlo malim "aditivom" organskih tvari.

SUMPOR - ZA FARMACEUTE. Svi sulfonamidni lijekovi - sulfidin, sulfazol, norsulfazol, sulgin, sulfadimezin, streptocid i drugi suzbijaju aktivnost brojnih mikroba. I svi ti lijekovi su organski spojevi sumpora. Nakon pojave antibiotika, uloga sulfanilamidnih lijekova se nešto smanjila. Međutim, mnogi antibiotici mogu se smatrati organskim derivatima sumpora. Konkretno, nužno je uključeno u penicilin.

Fini elementarni sumpor osnova je masti koje se koriste u liječenju gljivičnih kožnih bolesti.

ŠTO SE MOŽE GRADITI OD SUMPORA. U 70-ima je u nekim zemljama svijeta proizvodnja sumpora premašila potražnju. Stoga su se počele tražiti nove primjene sumpora, prvenstveno u materijalno intenzivnim područjima kao što je građevinarstvo. Kao rezultat tih potraga pojavila se sumporna pjenasta plastika - kao toplinski izolacijski materijal, betonske smjese u kojima je sumpor djelomično ili potpuno zamijenio portland cement, te premazi za autoceste koji sadrže elementarni sumpor.

CRNI SUMPOR. Spoj neobičnog sastava S 4 N 4 dobili su američki kemičari kasnih 70-ih. Ova tvar je dobivena reakcijom bezvodnog amonijaka s jednim od sumpornih klorida. Spoj je izuzetno nestabilan, raspada se eksplozivno i skladišti se pod vrlo visokim tlakom ili pod slojem benzena. Crne vene pronađene su u ovim narančasto-crvenim kristalima, za koje se pokazalo da se sastoje od elementarnog sumpora. Pokazalo se da je crni sumpor iz tetranitrida nova alotropska modifikacija dugo poznate jednostavne tvari.

NEMETAL – METAL. Godine 1980. časopis “JETP Letters” objavio je izvješće da sumpor pod visokim tlakom može prijeći u metalno, pa čak i supravodljivo stanje.

Sumpor (S) je nemetal iz skupine halkogena. Struktura atoma sumpora može se lako odrediti prema Mendeljejevom periodnom sustavu.

Struktura

Sumpor u periodnom sustavu je broj 16 u trećoj periodi, skupina VI. Relativna atomska masa elementa je 32.

Riža. 1. Položaj u periodnom sustavu.

Prirodni sumpor ima nekoliko izotopa:

  • 32 S;
  • 33 S;
  • 34 S;
  • 36 S.

Osim toga, umjetno je dobiveno 20 radioaktivnih izotopa.

Sumpor je element p-obitelji. Atom sumpora uključuje jezgru s pozitivnim nabojem od +16 (16 protona, 16 neurona) i 16 elektrona smještenih u tri elektronske ljuske. Vanjska energetska razina sadrži 6 elektrona, koji određuju valenciju elementa. Dva elektrona nedostaju prije nego što se završi vanjska p-razina, što određuje oksidacijsko stanje sumpora kao -2.

Atom sumpora može prijeći u pobuđeno stanje zbog slobodnih 3d orbitala (ukupno pet d orbitala). Stoga atom može pokazivati ​​oksidacijska stanja +4 i +6.

Riža. 2. Građa atoma.

Sumpor pokazuje negativno oksidacijsko stanje u sastavu soli - Al 2 S 3, SiS 2, Na 2 S. Četvrto oksidacijsko stanje očituje se u reakcijama s halogenima (SCl 4, SBr 4, SF 4) i pri interakciji s kisikom ( SO 2). Najviše oksidacijsko stanje (+6) ima većina elektronegativnih elemenata - H 2 SO 4, SF 6, SO 3.

Elektronska struktura atoma sumpora je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 ili +16 S) 2) 8) 6.

Fizička svojstva

Sumpor je kristalni spoj koji zagrijavanjem poprima plastični oblik. Boja nemetala varira od svijetlo žute do smeđe. Modifikacije sumpora ovise o broju atoma sumpora u molekuli.

Riža. 3. Sumpor.

Sumpor je slab vodič topline i električne struje. Ne stupa u interakciju s vodom, ali se dobro otapa u organskim otapalima - fenolu, benzenu, amonijaku, ugljikovom disulfidu.

U prirodi se sumpor nalazi u obliku grumena te u rudama, mineralima i stijenama. Sumpor se nalazi u sulfidima, sulfatima, ugljenu, nafti i plinu. Sumpor nakupljaju bakterije koje obrađuju sumporovodik.

Kemijska svojstva

Sumpor je aktivni element koji zagrijavanjem reagira s gotovo svim elementima, osim inertnih plinova i N 2, I 2, Au, Pt. Sumpor ne reagira s klorovodičnom kiselinom. Glavne reakcije sumpora s elementima opisane su u tablici.

Interakcija

Produkti reakcije

Primjer

S metalima

Sulfidi

S kisikom na 280°C

Sumporni oksid

S + O 2 → SO 2;

2S + 3O 2 → 2SO 3

S vodikom pri zagrijavanju

Sumporovodik

H 2 + S → H 2 S

S fosforom kada se zagrijava u nedostatku zraka

Fosfor sulfid

2P + 3S → P 2 S 3

Sumpor fluorid

S + 3F 2 → SF 6

S ugljikom

Ugljikov disulfid

S kiselinama

S + 2HNO 3 → 2NO + H 2 SO 4

S alkalijom

Sulfidi i sulfiti

3S + 6KOH → K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

Sumpor je dio proteina. U kosi se nakuplja velika količina sumpora.

Što smo naučili?

Sumpor je žuti kristalni nemetal. Dijagram strukture atoma - +16 S) 2) 8) 6. Pokazuje tri oksidacijska stanja: -2, +4, +6. Postoje 24 poznata izotopa sumpora. Aktivni je element koji reagira s metalima i nemetalima. Tvori soli - sulfite i sulfide, kao i sumpornu kiselinu. Sumpor je netopljiv u vodi i klorovodičnoj kiselini. Dio živih organizama. U prirodi se nalazi u slobodnom i vezanom obliku.

Test na temu

Ocjena izvješća

Prosječna ocjena: 4.6. Ukupno primljenih ocjena: 72.

Halkogeni su skupina elemenata kojoj pripada sumpor. Njegov kemijski simbol je S, prvo slovo latinskog naziva sumpor. Sastav jednostavne tvari zapisuje se ovim simbolom bez indeksa. Razmotrimo glavne točke koje se tiču ​​strukture, svojstava, proizvodnje i upotrebe ovog elementa. Karakteristike sumpora bit će prikazane što detaljnije.

Opće karakteristike i razlike halkogena

Sumpor pripada podskupini kisika. Ovo je 16. skupina u modernom dugoperiodičnom obliku periodnog sustava (PS). Zastarjela verzija broja i indeksa je VIA. Nazivi kemijskih elemenata skupine, kemijski simboli:

  • kisik (O);
  • sumpor (S);
  • selen (Se);
  • telur (Te);
  • polonij (Po).

Vanjska elektronička ljuska gore navedenih elemenata ima istu strukturu. Ukupno sadrži 6 koji mogu sudjelovati u stvaranju kemijskih veza s drugim atomima. Vodikovi spojevi odgovaraju sastavu H 2 R, na primjer, H 2 S je sumporovodik. Nazivi kemijskih elemenata koji s kisikom tvore dvije vrste spojeva: sumpor, selen i telur. Općenite formule oksida ovih elemenata su RO 2, RO 3.

Halkogeni odgovaraju jednostavnim tvarima koje se značajno razlikuju po fizičkim svojstvima. Najčešći halkogeni u zemljinoj kori su kisik i sumpor. Prvi element tvori dva plina, drugi - krutine. Polonij, radioaktivni element, rijetko se nalazi u zemljinoj kori. U skupini od kisika do polonija nemetalna se svojstva smanjuju, a metalna povećavaju. Na primjer, sumpor je tipičan nemetal, dok telur ima metalni sjaj i električnu vodljivost.

Element broj 16 periodnog sustava D.I. Mendeljejev

Relativna atomska masa sumpora je 32,064. Od prirodnih izotopa najčešći je 32S (više od 95% težine). U manjim količinama nalaze se nuklidi atomskih masa 33, 34 i 36. Karakteristike sumpora prema položaju u PS i strukturi atoma:

  • serijski broj - 16;
  • naboj atomske jezgre je +16;
  • atomski radijus - 0,104 nm;
  • energija ionizacije -10,36 eV;
  • relativna elektronegativnost - 2,6;
  • oksidacijsko stanje u spojevima - +6, +4, +2, -2;
  • valencija - II(-), II(+), IV(+), VI (+).

Sumpor je u trećoj periodi; elektroni u atomu nalaze se na tri energetske razine: na prvoj - 2, na drugoj - 8, na trećoj - 6. Svi vanjski elektroni su valentni. U interakciji s više elektronegativnih elemenata, sumpor daje 4 ili 6 elektrona, stječući tipična oksidacijska stanja od +6, +4. U reakcijama s vodikom i metalima atom privlači nedostajuća 2 elektrona sve dok se ne popuni oktet i postigne stabilno stanje. u ovom slučaju se smanjuje na -2.

Fizikalna svojstva rombičkih i monoklinskih alotropskih oblika

U normalnim uvjetima, atomi sumpora međusobno su povezani pod kutom tvoreći stabilne lance. Mogu se zatvoriti u prstenove, što upućuje na postojanje cikličkih molekula sumpora. Njihov sastav odražavaju formule S 6 i S 8.

Karakteristike sumpora treba dopuniti opisom razlika između alotropskih modifikacija koje imaju različita fizikalna svojstva.

Rombični ili α-sumpor je najstabilniji kristalni oblik. To su jarko žuti kristali koji se sastoje od S 8 molekula. Gustoća rombičnog sumpora je 2,07 g/cm3. Svjetložute monoklinske kristale tvori β-sumpor gustoće 1,96 g/cm3. Vrelište doseže 444,5°C.

Dobivanje amorfnog sumpora

Koje je boje sumpor u plastičnom stanju? To je tamno smeđa masa, potpuno drugačija od žutog praha ili kristala. Da biste ga dobili, morate rastopiti ortorombski ili monoklinski sumpor. Na temperaturama iznad 110°C nastaje tekućina, koja daljnjim zagrijavanjem tamni, a na 200°C postaje gusta i viskozna. Ako brzo ulijete rastaljeni sumpor u hladnu vodu, on će se skrutiti i formirati cik-cak lance, čiji se sastav odražava formulom S n.

Topljivost sumpora

Neke modifikacije ugljičnog disulfida, benzena, toluena i tekućeg amonijaka. Ako se organske otopine polako hlade, nastaju igličasti kristali monoklinskog sumpora. Kada tekućine ispare, oslobađaju se prozirni limunžuti kristali rombičnog sumpora. Krhke su i lako se samelju u prah. Sumpor se ne otapa u vodi. Kristali tonu na dno posude, a prah može plutati na površini (ne nakvašen).

Kemijska svojstva

Reakcije pokazuju tipična nemetalna svojstva elementa br. 16:

  • sumpor oksidira metale i vodik i reducira se u ion S 2-;
  • izgaranjem u zraku i kisiku nastaju sumporni di- i trioksid, koji su kiselinski anhidridi;
  • u reakciji s drugim elektronegativnijim elementom – fluorom – sumpor također gubi svoje elektrone (oksidira).

Slobodni sumpor u prirodi

Po zastupljenosti u zemljinoj kori sumpor je na 15. mjestu među kemijskim elementima. Prosječni sadržaj atoma S je 0,05% mase zemljine kore.

Koje je boje sumpor u prirodi (samorodni)? To je svijetložuti prah karakterističnog mirisa ili žuti kristali staklastog sjaja. Naslage u obliku placers, kristalni slojevi sumpora nalaze se u područjima drevnog i modernog vulkanizma: u Italiji, Poljskoj, središnjoj Aziji, Japanu, Meksiku i SAD-u. Često se tijekom rudarenja pronađu prekrasne druze i divovski pojedinačni kristali.

Sumporovodik i oksidi u prirodi

U područjima vulkanizma plinoviti spojevi sumpora izlaze na površinu. Crno more na dubini od preko 200 m je beživotno zbog ispuštanja sumporovodika H 2 S. Formula sumpornog oksida je dvovalentna - SO 2, trovalentna - SO 3. Navedeni plinoviti spojevi prisutni su u nekim nalazištima nafte, plina i prirodnih voda. Sumpor je sastavni dio ugljena. Neophodan je za izgradnju mnogih organskih spojeva. Kada bjelanjak kokošjeg jajeta istrune, oslobađa se sumporovodik, zbog čega se često kaže da ovaj plin ima miris pokvarenih jaja. Sumpor je biogeni element, neophodan je za rast i razvoj ljudi, životinja i biljaka.

Značaj prirodnih sulfida i sulfata

Karakterizacija sumpora bit će nepotpuna ako se ne kaže da se element nalazi ne samo u obliku jednostavnih tvari i oksida. Najčešći prirodni spojevi su soli sumporovodika i sumporne kiseline. Sulfidi bakra, željeza, cinka, žive i olova nalaze se u mineralima sfalerit, cinobar i galenit. U sulfate spadaju natrijeve, kalcijeve, barijeve i magnezijeve soli, koje u prirodi nastaju od minerala i stijena (mirabilit, gips, selenit, barit, kieserit, epsomit). Svi ovi spojevi koriste se u raznim sektorima gospodarstva, koriste se kao sirovine za industrijsku preradu, gnojiva i građevinski materijali. Neki kristalni hidrati su od velike medicinske važnosti.

Priznanica

Žuta tvar u slobodnom stanju nalazi se u prirodi na različitim dubinama. Ako je potrebno, sumpor se tali iz stijena, ali ne dižući ih na površinu, već pumpajući pregrijanu vodu u dubinu.Druga metoda uključuje sublimaciju iz drobljenih stijena u posebnim pećima. Druge metode uključuju otapanje ugljičnim disulfidom ili flotaciju.

Potrebe industrije za sumporom su velike, pa se njegovi spojevi koriste za dobivanje elementarne tvari. U sumporovodiku i sulfidima sumpor je u reduciranom obliku. Oksidacijsko stanje elementa je -2. Sumpor se oksidira, povećavajući ovu vrijednost na 0. Na primjer, prema Leblanc metodi, natrijev sulfat se reducira ugljenom do sulfida. Zatim se iz njega dobiva kalcijev sulfid, tretiran ugljičnim dioksidom i vodenom parom. Nastali vodikov sulfid oksidira se atmosferskim kisikom u prisutnosti katalizatora: 2H 2 S + O 2 = 2H 2 O + 2S. Određivanje sumpora dobivenog različitim metodama ponekad daje niske vrijednosti čistoće. Rafiniranje ili pročišćavanje provodi se destilacijom, rektifikacijom i obradom smjesama kiselina.

Primjena sumpora u suvremenoj industriji

Granulirani sumpor koristi se za razne proizvodne potrebe:

  1. Proizvodnja sumporne kiseline u kemijskoj industriji.
  2. Proizvodnja sulfita i sulfata.
  3. Proizvodnja pripravaka za ishranu bilja, suzbijanje bolesti i štetnika poljoprivrednih kultura.
  4. Rude koje sadrže sumpor prerađuju se u rudarskim i kemijskim postrojenjima za proizvodnju obojenih metala. Srodna proizvodnja je proizvodnja sumporne kiseline.
  5. Upoznavanje sa sastavom pojedinih vrsta čelika za davanje posebnih svojstava.
  6. Hvala što dobivaju gumu.
  7. Proizvodnja šibica, pirotehnike, eksploziva.
  8. Koristi se za pripremu boja, pigmenata, umjetnih vlakana.
  9. Izbjeljivanje tkanina.

Toksičnost sumpora i njegovih spojeva

Čestice prašine neugodnog mirisa iritiraju sluznicu nosne šupljine i dišnih putova, očiju i kože. Ali toksičnost elementarnog sumpora ne smatra se osobito visokom. Udisanje sumporovodika i dioksida može izazvati teško trovanje.

Ako se tijekom prženja ruda koje sadrže sumpor u metalurškim postrojenjima ispušni plinovi ne uhvate, oni ulaze u atmosferu. Spajajući se s kapljicama i vodenom parom, oksidi sumpora i dušika stvaraju takozvanu kiselu kišu.

Sumpor i njegovi spojevi u poljoprivredi

Biljke apsorbiraju sulfatne ione zajedno s otopinom tla. Smanjenje sadržaja sumpora dovodi do usporavanja metabolizma aminokiselina i proteina u zelenim stanicama. Stoga se sulfati koriste za gnojidbu poljoprivrednih kultura.

Za dezinfekciju peradarnika, podruma i skladišta povrća, jednostavna tvar se spaljuje ili se prostorije tretiraju modernim pripravcima koji sadrže sumpor. Sumporni oksid ima antimikrobna svojstva, koja se već dugo koriste u proizvodnji vina i skladištenju povrća i voća. Pripravci sumpora koriste se kao pesticidi za suzbijanje bolesti i štetnika poljoprivrednih kultura (pepelnice i paučine).

Primjena u medicini

Veliki antički iscjelitelji Avicenna i Paracelsus pridavali su veliku važnost proučavanju ljekovitih svojstava žutog praha. Kasnije je utvrđeno da osoba koja hranom ne unosi dovoljno sumpora postaje slabija i ima zdravstvenih problema (to uključuje svrbež i perutanje kože, slabljenje kose i noktiju). Činjenica je da je bez sumpora sinteza aminokiselina, keratina i biokemijskih procesa u tijelu poremećena.

Medicinski sumpor uključen je u masti za liječenje kožnih bolesti: akni, ekcema, psorijaze, alergija, seboreje. Kupke sa sumporom mogu ublažiti bolove kod reume i gihta. Za bolju apsorpciju u tijelu stvoreni su pripravci topljivi u vodi koji sadrže sumpor. Ovo nije žuti prah, već bijela, fino kristalna tvar. Kada se ovaj spoj koristi izvana, uključuje se u kozmetičke proizvode za njegu kože.

Gips se od davnina koristi za imobilizaciju ozlijeđenih dijelova ljudskog tijela. propisan kao laksativ. Magnezija snižava krvni tlak, što se koristi u liječenju hipertenzije.

Sumpor u povijesti

Čak iu davnim vremenima, žuta nemetalna tvar privukla je ljudsku pozornost. Ali tek je 1789. veliki kemičar Lavoisier otkrio da su prahovi i kristali koji se nalaze u prirodi sastavljeni od atoma sumpora. Vjerovalo se da neugodan miris koji nastaje spaljivanjem tjera sve zle duhove. Formula sumpornog oksida, koji se dobiva izgaranjem, je SO 2 (dioksid). To je otrovan plin i njegovo udisanje je opasno za zdravlje. Nekoliko slučajeva masovnog izumiranja ljudi cijelih sela na obalama i u nizinama znanstvenici objašnjavaju ispuštanjem sumporovodika ili sumpornog dioksida iz tla ili vode.

Izum crnog baruta povećao je interes vojske za žute kristale. Mnoge su bitke dobivene zahvaljujući sposobnosti majstora da spoje sumpor s drugim tvarima tijekom proizvodnog procesa.Najvažniji spoj - sumporna kiselina - također se davno naučila koristiti. U srednjem vijeku ova tvar se nazivala ulje vitriola, a soli vitriol. Bakreni sulfat CuSO 4 i željezni sulfat FeSO 4 još uvijek nisu izgubili svoju važnost u industriji i poljoprivredi.

Sumpor zauzima počasno 16. mjesto u periodnom sustavu, označeno "S" - sumpor, što u prijevodu s latinskog znači “mast, zapaljiva tvar”. Ova supstanca je poznata od davnina.

Donosimo zanimljive činjenice o sumporu.

Ima užasan miris i djeluje zagušljivo na čovjeka. Svećenici su ga koristili za razne obrede i sveto kađenje, a vojska ga je dodavala raznim zapaljivim smjesama.

Funkcije u tijelu

Niti jedan proces u tijelu ne može bez sumpora. Jedna je od glavnih komponenti svih postojećih proteina. Funkcije koje su dodijeljene radu sumpora u ljudskom tijelu su ogromne. Počevši od stabilnog rada živčanih stanica, balansiranja šećera u krvi i općeg povećanja imuniteta, do zacjeljivanja rana i protuupalnog djelovanja.

bolesti. Sumpor se uvijek koristi za bolesti:

  • šuga
  • alergija
  • artritisa i osteoartroze
  • ekcem

“Čudotvorni” sumpor ulazi u sastav lijekova i koristi se u čistom obliku za liječenje.

Prehrana

Možda se nekima čini čudno, ali drugi već odavno znaju za to, ali sumpor se nalazi u mnogim proizvodima koje svakodnevno koristimo, čak i ne sluteći to. To uključuje: sve mahunarke, žitarice i žitarice, kao i pekarske proizvode (!); luk, češnjak i kupus; jabuke, grožđe i ogrozd; mliječni proizvodi; riba.

Ne čudi da je do danas zanemarivo malo zabilježenih slučajeva nedostatka sumpora. Uostalom, nešto od navedenog ionako koristimo u prehrani.

Evo još nekoliko zanimljivih činjenica o sumporu. Postoje neke stvari koje ne znamo sa sigurnošću.

  • na primjer, kada režemo luk i „plačemo“, moramo reći „hvala“ sumporu koji se apsorbira u tlo na kojem raste.
  • U pokrajini Indonezije nalazi se vulkan potpuno ispunjen sumporom, koji se zove Kawa Ijen. Taloži se na cijevima, nakon čega ga radnici obaraju armaturama i nose na vaganje. Tako oni tamo zarađuju za život.

  • higijenski proizvodi na bazi sumpora kreiran posebno za čišćenje problematične kože od akni i osipa.
  • ušni vosak, koje su nas od djetinjstva učili uklanjati vatom, “truje” nam život plemenitim namjerama. Sadrži posebne enzime lizozim; Oni su ti koji "ne dopuštaju" sve strano - bakterijsko - u naše tijelo.

Kao što vidimo, sumpor je prisutan u ljudskom životu i njegovom tijelu izravno i stalno. Manjak je, kao i višak, uvijek loš. Pazite na svoj stil života, a zatim, takav makronutrijent kao " sumpor“, odnosno sumpor će vam koristiti, kako izvana tako i iznutra.

Pa, naravno, naša standardna metoda proizvodnje vatre temelji se na istom sumporu.