El sofre és un dels elements més comuns de l'escorça terrestre. Molt sovint, es troba en la composició de minerals que contenen metalls a més d'ell. Són molt interessants els processos que es produeixen quan s'arriba al punt d'ebullició i al punt de fusió del sofre. Analitzarem aquests processos, així com les dificultats associades a ells, en aquest article. Però primer, endinsem-nos en la història del descobriment d'aquest element.
Història
En la seva forma nativa, així com en la composició dels minerals, el sofre és conegut des de l'antiguitat. En els textos grecs antics es descriu l'efecte verinós dels seus compostos sobre el cos humà. El diòxid de sofre alliberat durant la combustió de compostos d'aquest element pot ser, de fet, mortal per a les persones. Al voltant del segle VIII es va començar a utilitzar el sofre a la Xina per fer mescles pirotècniques. No és estrany, perquè és en aquest país on es creu que es va inventar la pólvora.
Fins i tot a l'antic Egipte, la gent coneixia un mètode per rostir mineral que contenia sofre a base de coure. Així és com es va extreure el metall. El sofre es va escapar en forma de gas verinós SO2.
Tot i ser famós des de l'antiguitat, el coneixement del que és el sofre, va arribar gràcies al treball del naturalista francès AntoineLavoisier. Va ser ell qui va establir que és un element i els seus productes de combustió són els òxids.
Aquí teniu una història tan breu del coneixement de la gent amb aquest element químic. A continuació, parlarem amb detall dels processos que tenen lloc a les entranyes de la terra i que condueixen a la formació de sofre en la forma en què es troba ara.
Com sorgeix el sofre?
Hi ha una idea errònia comú que aquest element es troba més sovint en la seva forma nativa (és a dir, pura). Tanmateix, això no és del tot cert. El sofre natiu es troba més sovint com a inclusió en altres minerals.
De moment, hi ha diverses teories sobre l'origen de l'element en estat pur. Suggereixen una diferència en el temps de formació del sofre i els minerals en què s'intercala. La primera, la teoria de la singènesi, suposa la formació del sofre juntament amb els minerals. Segons ella, alguns bacteris que viuen a l'oceà, van reduir els sulfats de l'aigua a sulfur d'hidrogen. Aquest últim, al seu torn, va sorgir, on, amb l'ajuda d' altres bacteris, es va oxidar a sofre. Va caure al fons, es va barrejar amb llim, i després van formar mineral.
L'essència de la teoria de l'epigènesi és que el sofre del mineral es va formar més tard que ell mateix. Aquí hi ha diverses branques. Només parlarem de la versió més comuna d'aquesta teoria. Consisteix en això: l'aigua subterrània, que flueix per acumulacions de minerals de sulfat, s'enriqueix amb elles. Després, passant per jaciments de petroli i gas, els ions sulfat es redueixen a sulfur d'hidrogen a causa dels hidrocarburs. El sulfur d'hidrogen, pujant a la superfície, s'oxidal'oxigen atmosfèric a sofre, que s'instal·la a les roques, formant cristalls. Aquesta teoria ha trobat recentment cada cop més confirmacions, però la qüestió de la química d'aquestes transformacions continua oberta.
A partir del procés de l'origen del sofre a la natura, passem a les seves modificacions.
Al·lotropia i polimorfisme
El sofre, com molts altres elements de la taula periòdica, existeix a la natura en diverses formes. En química s'anomenen modificacions al·lotròpiques. Hi ha sofre ròmbic. El seu punt de fusió és una mica inferior al de la segona modificació: monoclínica (112 i 119 graus centígrads). I es diferencien en l'estructura de les cèl·lules elementals. El sofre ròmbic és més dens i estable. Quan s'escalfa a 95 graus, pot passar a una segona forma: monoclínica. L'element que estem comentant té anàlegs a la taula periòdica. El polimorfisme del sofre, el seleni i el tel·luri encara està sent discutit pels científics. Tenen una relació molt estreta entre ells, i totes les modificacions que formen són molt semblants.
I després analitzarem els processos que es produeixen durant la fusió del sofre. Però abans de començar, hauríeu de submergir-vos una mica en la teoria de l'estructura de la xarxa cristal·lina i els fenòmens que es produeixen durant les transicions de fase de la matèria.
De què està fet un cristall?
Com sabeu, en estat gasós, la substància es troba en forma de molècules (o àtoms), que es mouen aleatòriament a l'espai. en matèria líquidales seves partícules constitutives estan agrupades, però encara tenen una llibertat de moviment força gran. En un estat sòlid d'agregació, tot és una mica diferent. Aquí el grau d'ordre augmenta fins al seu valor màxim, i els àtoms formen una xarxa cristal·lina. Per descomptat, hi ha fluctuacions, però tenen una amplitud molt petita, i això no es pot anomenar moviment lliure.
Qualsevol cristall es pot dividir en cèl·lules elementals: aquests compostos consecutius d'àtoms que es repeteixen al llarg de tot el volum del compost mostra. Aquí val la pena aclarir que aquestes cèl·lules no són una xarxa cristal·lina, i aquí els àtoms es troben dins del volum d'una determinada figura, i no als seus nodes. Per a cada cristall, són individuals, però es poden dividir en diversos tipus principals (singonia) segons la geometria: triclínic, monoclínic, rombic, romboèdric, tetragonal, hexagonal, cúbic.
Analitzem breument cada tipus de gelosia, perquè es divideixen en diverses subespècies. I comencem per com poden diferir entre si. En primer lloc, aquestes són les proporcions de les longituds dels costats i, en segon lloc, l'angle entre ells.
Així, la singonia triclínica, la més baixa de totes, és una xarxa elemental (paral·lelogram), en què tots els costats i angles no són iguals entre si. Un altre representant de l'anomenada categoria inferior de singonies és la monoclínica. Aquí, dues cantonades de la cel·la tenen 90 graus i tots els costats tenen longituds diferents. El següent tipus que pertany a la categoria més baixa és la singonia ròmbica. Té tres costats desiguals, però tots els angles de la figurasón iguals a 90 graus.
Passem a la categoria mitjana. I el seu primer membre és la singonia tetragonal. Aquí, per analogia, és fàcil endevinar que tots els angles de la figura que representa són iguals a 90 graus, i també dos dels tres costats són iguals entre si. El següent representant és la singonia romboèdrica (trigonal). Aquí és on les coses es tornen una mica més interessants. Aquest tipus es defineix per tres costats iguals i tres angles que són iguals però no rectes.
L'última variant de la categoria mitjana és la singonia hexagonal. Encara hi ha més dificultats per definir-lo. Aquesta opció està construïda en tres costats, dos dels quals són iguals i formen un angle de 120 graus, i el tercer està en un pla perpendicular a ells. Si agafem tres cel·les de la singonia hexagonal i les unim entre elles, obtindrem un cilindre de base hexagonal (per això té aquest nom, perquè "hexa" en llatí significa "sis").
Bé, la part superior de totes les singonies, amb simetria en totes direccions, és cúbica. És l'única que pertany a la màxima categoria. Aquí podeu endevinar immediatament com es pot caracteritzar. Tots els angles i els costats són iguals i formen un cub.
Així hem acabat l'anàlisi de la teoria sobre els principals grups de singonies, i ara explicarem amb més detall l'estructura de diverses formes de sofre i les propietats que se'n deriven.
L'estructura del sofre
Com ja s'ha dit, el sofre té dues modificacions: ròmbica i monoclínica. Després de l'apartat de teoriaSegurament va quedar clar com es diferencien. Però la qüestió és que, depenent de la temperatura, l'estructura de la gelosia pot canviar. Tot el punt està en el mateix procés de transformacions que es produeixen quan s'arriba al punt de fusió del sofre. Aleshores, la xarxa cristal·lina es destrueix completament i els àtoms es poden moure més o menys lliurement a l'espai.
Però tornem a l'estructura i les característiques d'una substància com el sofre. Les propietats dels elements químics depenen en gran mesura de la seva estructura. Per exemple, el sofre, a causa de les peculiaritats de l'estructura cristal·lina, té la propietat de flotar. Les seves partícules no estan mullades per l'aigua, i les bombolles d'aire que s'hi adhereixen les treuen a la superfície. Així, el sofre en terròs flota quan es submergeix a l'aigua. Aquesta és la base d'alguns mètodes per separar aquest element d'una barreja d' altres similars. A continuació, analitzarem els principals mètodes per extreure aquest compost.
Producció
El sofre es pot produir amb diferents minerals i, per tant, a diferents profunditats. En funció d'això, s'escullen diferents mètodes d'extracció. Si la profunditat és poca i no hi ha acumulacions de gasos sota terra que interfereixin amb la mineria, el material s'extreu per un mètode obert: s'eliminen les capes de roca i, trobant mineral que conté sofre, s'envien per processar-les. Però si aquestes condicions no es compleixen i hi ha perills, s'utilitza el mètode del forat. Ha d'arribar al punt de fusió del sofre. Per a això, s'utilitzen instal·lacions especials. Simplement és necessari un aparell per fondre el sofre en trossos en aquest mètode. Però sobre aquest procés - una micamés tard.
En general, quan s'extreu sofre d'alguna manera, hi ha un alt risc d'intoxicació, perquè la majoria de vegades s'hi diposita sulfur d'hidrogen i diòxid de sofre, que són molt perillosos per als humans.
Per entendre millor els inconvenients i els avantatges d'un mètode concret, familiaritzem-nos amb els mètodes de processament de minerals que conté sofre.
Extracció
Aquí també hi ha diversos trucs basats en propietats completament diferents del sofre. Entre ells hi ha tèrmica, extracció, vapor-aigua, centrífuga i filtració.
Els més provats són els tèrmics. Es basen en el fet que els punts d'ebullició i fusió del sofre són més baixos que els dels minerals amb què "s'uneix". L'únic problema és que consumeix molta energia. Per mantenir la temperatura, abans calia cremar part del sofre. Malgrat la seva senzillesa, aquest mètode és ineficaç i les pèrdues poden arribar a un rècord del 45 per cent.
Estem seguint la branca del desenvolupament històric, així que passem al mètode vapor-aigua. A diferència dels mètodes tèrmics, aquests mètodes encara s'utilitzen en moltes fàbriques. Curiosament, es basen en la mateixa propietat: la diferència en el punt d'ebullició i el punt de fusió del sofre amb els dels metalls associats. L'única diferència és com es fa la calefacció. Tot el procés es realitza en autoclaus - instal·lacions especials. S'hi subministra mineral de sofre enriquit que conté fins a un 80% de l'element extret. Després, a pressió, s'injecta aigua calenta a l'autoclau.vapor. Escalfant fins a 130 graus centígrads, el sofre es fon i s'elimina del sistema. Per descomptat, queden les anomenades cues: partícules de sofre que suren a l'aigua formades a causa de la condensació del vapor d'aigua. S'eliminen i es tornen a posar al procés, ja que també contenen gran part de l'element que necessitem.
Un dels mètodes més moderns: la centrífuga. Per cert, es va desenvolupar a Rússia. En definitiva, la seva essència és que la fusió d'una barreja de sofre i minerals amb què acompanya es submergeix en una centrífuga i gira a gran velocitat. La roca més pesada tendeix a allunyar-se del centre a causa de la força centrífuga, mentre que el sofre en si es manté més alt. Aleshores, les capes resultants es separen simplement les unes de les altres.
Hi ha un altre mètode que també s'utilitza en la producció fins avui. Consisteix a separar el sofre dels minerals mitjançant filtres especials.
En aquest article considerarem exclusivament mètodes tèrmics per extreure un element que sens dubte és important per a nos altres.
Procés de fusió
L'estudi de la transferència de calor durant la fusió del sofre és un tema important, perquè aquesta és una de les maneres més econòmiques d'extreure aquest element. Podem combinar els paràmetres del sistema durant la calefacció, i hem de calcular la seva combinació òptima. És amb aquesta finalitat que es realitza un estudi de la transferència de calor i una anàlisi de les característiques del procés de fusió del sofre. Hi ha diversos tipus d'instal·lacions per a aquest procés. La caldera de fusió de sofre és una d'elles. Aconseguint l'article que estàs buscant amb aquest producte- només un ajudant. Tanmateix, avui hi ha una instal·lació especial: un aparell per fondre el sofre en trossos. Es pot utilitzar amb eficàcia en la producció per produir sofre d' alta puresa en grans quantitats.
Amb l'objectiu anterior, l'any 1890, es va inventar una instal·lació que permet fondre el sofre a una profunditat i bombejar-lo a la superfície mitjançant una canonada. El seu disseny és bastant senzill i eficaç en acció: dues canonades estan situades entre si. El vapor sobreescalfat a 120 graus (punt de fusió del sofre) circula per la canonada exterior. L'extrem de la canonada interior arriba als dipòsits de l'element que necessitem. Quan s'escalfa amb aigua, el sofre comença a fondre i sortir. Tot és bastant senzill. En la versió moderna, la instal·lació conté una altra canonada: està a l'interior de la canonada amb sofre, i hi circula aire comprimit, la qual cosa fa que la fosa augmenti més ràpidament.
Hi ha diversos mètodes més, i un d'ells arriba al punt de fusió del sofre. Es baixen dos elèctrodes sota terra i hi passa un corrent. Com que el sofre és un dielèctric típic, no condueix el corrent i comença a escalfar-se molt. Així, es fon i amb l'ajuda d'una canonada, com en el primer mètode, es bombeja. Si volen enviar sofre a la producció d'àcid sulfúric, s'encén sota terra i s'extreu el gas resultant. S'oxida més a òxid de sofre (VI) i després es dissol en aigua, obtenint el producte final.
Hem analitzat la fusió del sofre, la fusió del sofre i els mètodes d'extracció. Ara és el moment d'esbrinar per què es necessiten mètodes tan complexos. De fet, l'anàlisi del procés de fusió del sofre iEs necessita un sistema de control de temperatura per netejar bé i aplicar eficaçment el producte final de l'extracció. Després de tot, el sofre és un dels elements més importants que juga un paper clau en moltes àrees de la nostra vida.
Aplicació
No té sentit dir on s'utilitzen compostos de sofre. És més fàcil dir on no s'apliquen. El sofre es troba en qualsevol cautxú i productes de cautxú, en el gas que es subministra a les llars (allà cal identificar una fuita si es produeix). Aquests són els exemples més comuns i senzills. De fet, les aplicacions del sofre són innombrables. Enumerar-los tots és simplement poc realista. Però si ens comprometem a fer-ho, resulta que el sofre és un dels elements més essencials per a la humanitat.
Conclusió
A partir d'aquest article, heu après quin és el punt de fusió del sofre, per què aquest element és tan important per a nos altres. Si us interessa aquest procés i el seu estudi, probablement heu après alguna cosa nova per vos altres mateixos. Per exemple, aquestes poden ser característiques de la fusió del sofre. En qualsevol cas, no hi ha límit a la perfecció, i el coneixement dels processos que tenen lloc a la indústria no interferirà amb cap de nos altres. Podeu seguir dominant de manera independent les complexitats tecnològiques dels processos d'extracció, extracció i processament del sofre i altres elements continguts a l'escorça terrestre.
