El sofre és un element químic força comú a la natura (el setze en contingut a l'escorça terrestre i el sisè en les aigües naturals). Hi ha sofre natiu (l'estat lliure de l'element) i els seus compostos.
Sofre a la natura
Entre els minerals naturals de sofre més importants es troben la pirita de ferro, l'esfalerita, la galena, el cinabri, l'antimonita. L'oceà mundial conté principalment en forma de sulfats de calci, magnesi i sodi, que provoquen la duresa de les aigües naturals.
Com s'obté el sofre?
L'extracció de minerals de sofre es realitza per diferents mètodes. La principal manera d'obtenir sofre és fondre'l directament al camp.
La mineria a cel obert implica l'ús d'excavadores per eliminar les capes de roca que cobreixen el mineral de sofre. Després de triturar les capes de mineral per explosions, s'envien a la fosa de sofre.
A la indústria, el sofre s'obté com a subproducte de processos en forns de fosa, durant el refinament del petroli. Està present en grans quantitats en el gas natural (comdiòxid de sofre o sulfur d'hidrogen), l'extracció del qual es diposita a les parets de l'equip utilitzat. El sofre finament dispers capturat del gas s'utilitza a la indústria química com a matèria primera per a la producció de diversos productes.
Aquesta substància també es pot obtenir a partir de diòxid de sofre natural. Per a això s'utilitza el mètode Claus. Consisteix en l'ús de "foses de sofre" on es desgasifica el sofre. El resultat és un sofre modificat àmpliament utilitzat a la indústria de l'asf alt.
Modificacions al·lotròpiques principals del sofre
El sofre té al·lotropia. Es coneixen un gran nombre de modificacions al·lotròpiques. Els més famosos són els rombics (cristal·lí), els monoclínics (aciculars) i el sofre plàstic. Les dues primeres modificacions són estables, la tercera es converteix en una ròmbica quan es solidifica.
Propietats físiques que caracteritzen el sofre
Les molècules de modificacions ortorròmbiques (α-S) i monoclíniques (β-S) contenen 8 àtoms de sofre cadascuna, que estan connectades en un cicle tancat per enllaços covalents simples.
En condicions normals, el sofre té una modificació ròmbica. És una substància cristal·lina sòlida de color groc amb una densitat de 2,07 g/cm3. Es fon a 113 °C. La densitat del sofre monoclínic és d'1,96 g/cm3, el seu punt de fusió és de 119,3 °C.
Quan es fon, el sofre s'expandeix i es converteix en un líquid groc que es torna marró a 160 °C ies converteix en una massa viscosa de color marró fosc quan arriba als 190 °C. A temperatures superiors a aquest valor, la viscositat del sofre disminueix. A uns 300 °C, torna a passar a un estat líquid líquid. Això es deu al fet que durant l'escalfament, el sofre es polimeritza, augmentant la longitud de la cadena amb l'augment de la temperatura. I quan la temperatura arriba als 190 °C, s'observa la destrucció de les unitats de polímer.
Quan la fusió de sofre es refreda de forma natural en gresols cilíndrics, es forma l'anomenat sofre en terròs: cristalls ròmbics de grans mides, que tenen una forma distorsionada en forma d'octaedres amb cares o cantonades parcialment "tallades".
Si la substància fosa se sotmet a un refredament ràpid (per exemple, amb aigua freda), es pot obtenir sofre plàstic, que és una massa elàstica semblant a una goma de color marró o vermell fosc amb una densitat de 2,046 g. /cm 3. Aquesta modificació, en contrast amb la ròmbica i la monoclínica, és inestable. A poc a poc (al llarg d'unes quantes hores) canvia de color a groc, es torna fràgil i es converteix en un rombi.
Quan el vapor de sofre (molt escalfat) es congela amb nitrogen líquid, es forma la seva modificació porpra, que és estable a temperatures inferiors als 80 °C de menys.
El sofre pràcticament no es dissol en el medi aquàtic. No obstant això, es caracteritza per una bona solubilitat en dissolvents orgànics. Mal conductor de l'electricitat i la calor.
El punt d'ebullició del sofre és de 444,6 °C. El procés d'ebullició va acompanyat de l'alliberament de vapors de color groc ataronjat, formats principalment per molècules S8, que, en escalfar-se posteriorment, es dissocien, donant lloc a la formació de formes d'equilibri S 6, S4 i S2. A més, quan s'escalfen, les molècules grans es descomponen i, a temperatures superiors als 900 graus, els parells consisteixen pràcticament només en molècules S2, que es dissocien en àtoms a 1500 ° С.
Quines són les propietats químiques del sofre?
El sofre és un no metall típic. químicament actiu. Les propietats oxidants-reductores del sofre es manifesten en relació amb una varietat d'elements. Quan s'escalfa, es combina fàcilment amb gairebé tots els elements, la qual cosa explica la seva presència obligatòria en els minerals metàl·lics. Les excepcions són Pt, Au, I2, N2 i els gasos inerts. L'oxidació indica que el sofre presenta en els compostos són -2, +4, +6.
Les propietats del sofre i l'oxigen fan que es cremi a l'aire. El resultat d'aquesta interacció és la formació d'anhídrids sulfurosos (SO2) i sulfúrics (SO3), que s'utilitzen per produir sulfuros i sulfúrics. àcids.
A temperatura ambient, les propietats reductores del sofre es manifesten només en relació amb el fluor, en la reacció amb la qual es forma l'hexafluorur de sofre:
S + 3F2=SF6.
Quan s'escalfa (en forma de fosa) interacciona amb el clor, el fòsfor, el silici i el carboni. Com a resultat de les reaccions amb l'hidrogen, a més del sulfur d'hidrogen, forma sulfans combinats amb unfórmula H2SX.
Les propietats oxidants del sofre s'observen quan interacciona amb metalls. En alguns casos, es poden observar reaccions força violentes. Com a resultat de la interacció amb metalls, es formen sulfurs (compostos sulfurosos) i polisulfurs (metalls polisulfurosos).
Quan s'escalfa durant molt de temps, reacciona amb àcids oxidants concentrats, oxidant-se al mateix temps.
A continuació, considereu les principals propietats dels compostos de sofre.
Diòxid de sofre
L'òxid de sofre (IV), també anomenat diòxid de sofre i anhídrid sulfurós, és un gas (incolor) amb una olor picant i asfixiant. Acostuma a licuar-se sota pressió a temperatura ambient. SO2 és un òxid àcid. Es caracteritza per una bona solubilitat en aigua. En aquest cas, es forma un àcid sulfurós feble i inestable, que només existeix en una solució aquosa. Com a resultat de la interacció del diòxid de sofre amb els àlcalis, es formen sulfits.
Té una activitat química força alta. Les més pronunciades són les propietats químiques reductores de l'òxid de sofre (IV). Aquestes reaccions van acompanyades d'un augment de l'estat d'oxidació del sofre.
Les propietats químiques oxidants de l'òxid de sofre apareixen en presència d'agents reductors forts (com ara el monòxid de carboni).
Triòxid de sofre
Triòxid de sofre (anhídrid sulfúric): l'òxid de sofre més elevat (VI). En condicions normals, és un líquid incolor i volàtil amb una olor sufocant. Té la capacitat de congelar-se a temperaturesper sota dels 16,9 graus. En aquest cas, es forma una barreja de diferents modificacions cristal·lines de triòxid de sofre sòlid. Les altes propietats higroscòpiques de l'òxid de sofre fan que "fumi" a l'aire humit. Com a resultat, es formen gotes d'àcid sulfúric.
Sulfur d'hidrogen
El sulfur d'hidrogen és un compost químic binari d'hidrogen i sofre. H2S és un gas verinós incolor caracteritzat per un gust dolç i una olor d'ou podrit. Es fon a menys 86 °С, bull a menys 60 °С. Tèrmicament inestable. A temperatures superiors a 400 °C, el sulfur d'hidrogen es descompon en S i H2. Es caracteritza per una bona solubilitat en etanol. És poc soluble en aigua. Com a resultat de la dissolució en aigua, es forma àcid hidrosulfúric feble. El sulfur d'hidrogen és un agent reductor fort.
Inflamable. Quan crema a l'aire, es pot observar una flama blava. En concentracions elevades, pot reaccionar amb molts metalls.
Àcid sulfúric
L'àcid sulfúric (H2SO4) pot tenir diferents concentracions i puresa. En estat anhidre, és un líquid incolor, inodor i oliós.
La temperatura a la qual es fon la substància és de 10 °C. El punt d'ebullició és de 296 °C. Es dissol bé en aigua. Quan l'àcid sulfúric es dissol, es formen hidrats i s'allibera una gran quantitat de calor. El punt d'ebullició de totes les solucions aquoses apressió 760 mm Hg. Art. supera els 100 °C. Es produeix un augment del punt d'ebullició amb un augment de la concentració de l'àcid.
Les propietats àcides d'una substància es manifesten en interaccionar amb òxids i bases bàsics. H2SO4 és un àcid dibàsic, pel qual pot formar tant sulfats (sals mitjanes) com hidrosulfats (sals àcides), la majoria de que són solubles en aigua.
Les propietats de l'àcid sulfúric es manifesten més clarament en les reaccions redox. Això es deu al fet que en la composició de H2SO4 el sofre té l'estat d'oxidació més alt (+6). Un exemple de la manifestació de les propietats oxidants de l'àcid sulfúric és la reacció amb el coure:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Sofre: propietats útils
El sofre és un oligoelement essencial per als organismes vius. Forma part integral dels aminoàcids (metionina i cisteïna), enzims i vitamines. Aquest element participa en la formació de l'estructura terciària de la proteïna. La quantitat de sofre lligat químicament que conté les proteïnes oscil·la entre el 0,8 i el 2,4% en pes. El contingut de l'element al cos humà és d'uns 2 grams per 1 kg de pes (és a dir, aproximadament el 0,2% és sofre).
Les propietats útils del microelement difícilment es poden sobreestimar. Protegint el protoplasma sanguini, el sofre és un ajudant actiu del cos en la lluita contra els bacteris nocius. La coagulació de la sang depèn de la seva quantitat, és a dir, l'element ajudamantenir un nivell suficient. El sofre també juga un paper important en el manteniment dels valors normals de la concentració de bilis produïda per l'organisme.
Sovint es coneix com el "mineral de bellesa" perquè és essencial per mantenir la pell, les ungles i els cabells sans. El sofre té la capacitat de protegir el cos de diversos tipus d'impactes ambientals negatius. Això ajuda a frenar el procés d'envelliment. El sofre neteja el cos de toxines i protegeix de la radiació, que és especialment important en l'actualitat, donada la situació ambiental actual.
Una quantitat insuficient de microelements al cos pot provocar una mala excreció de toxines, una immunitat i una vitalitat reduïdes.
Sulphur participa en la fotosíntesi bacteriana. És un component de la bacterioclorofil·la i el sulfur d'hidrogen és una font d'hidrogen.
Sofre: propietats i aplicacions industrials
El sofre més utilitzat és per produir àcid sulfúric. A més, les propietats d'aquesta substància permeten utilitzar-la per a la vulcanització del cautxú, com a fungicida en l'agricultura i fins i tot com a fàrmac (sofre col·loidal). A més, el sofre s'utilitza per a la producció de llumins i composicions pirotècniques, forma part de les composicions de sofre-bitum per a la producció d'asf alt sulfurós.
