Lo zolfo è un elemento chimico abbastanza comune in natura (sedicesimo contenuto nella crosta terrestre e sesto nelle acque naturali). Ci sono sia zolfo nativo (lo stato libero dell'elemento) che suoi composti.
Zolfo in natura
Tra i minerali di zolfo naturali più importanti ci sono pirite di ferro, sfalerite, galena, cinabro, antimonite. L'Oceano Mondiale contiene principalmente sotto forma di solfati di calcio, magnesio e sodio, che causano la durezza delle acque naturali.
Come si ottiene lo zolfo?
L'estrazione dei minerali di zolfo viene effettuata con metodi diversi. Il modo principale per ottenere lo zolfo è fonderlo direttamente sul campo.
L'estrazione a cielo aperto prevede l'uso di escavatori per rimuovere gli strati rocciosi che ricoprono il minerale di zolfo. Dopo aver frantumato gli strati di minerale mediante esplosioni, vengono inviati alla fonderia di zolfo.
Nell'industria, lo zolfo si ottiene come sottoprodotto dei processi nei forni fusori, durante la raffinazione del petrolio. È presente in grandi quantità nel gas naturale (comeanidride solforosa o idrogeno solforato), la cui estrazione si deposita sulle pareti delle apparecchiature utilizzate. Lo zolfo finemente disperso catturato dal gas viene utilizzato nell'industria chimica come materia prima per la produzione di vari prodotti.
Questa sostanza può essere ottenuta anche dall'anidride solforosa naturale. Per questo viene utilizzato il metodo Claus. Consiste nell'uso di "pozzi di zolfo" in cui viene degassato lo zolfo. Il risultato è uno zolfo modificato ampiamente utilizzato nell'industria dell'asf alto.
Principali modificazioni allotropiche dello zolfo
Lo zolfo ha allotropia. È noto un gran numero di modificazioni allotropiche. I più famosi sono lo zolfo rombico (cristallino), monoclino (aciculare) e plastico. Le prime due modifiche sono stabili, la terza si trasforma in rombica una volta solidificata.
Proprietà fisiche che caratterizzano lo zolfo
Le molecole di modificazioni ortorombiche (α-S) e monocline (β-S) contengono 8 atomi di zolfo ciascuna, che sono collegati in un ciclo chiuso da singoli legami covalenti.
In condizioni normali, lo zolfo ha una modifica rombica. È una sostanza cristallina solida gialla con una densità di 2,07 g/cm3. Fonde a 113°C. La densità dello zolfo monoclino è 1,96 g/cm3, il suo punto di fusione è 119,3 °C.
Quando fuso, lo zolfo si espande e diventa un liquido giallo che diventa marrone a 160 °C esi trasforma in una massa viscosa marrone scuro quando raggiunge circa 190 °C. A temperature superiori a questo valore, la viscosità dello zolfo diminuisce. A circa 300 °C, passa nuovamente allo stato liquido liquido. Ciò è dovuto al fatto che durante il riscaldamento lo zolfo polimerizza, aumentando la lunghezza della catena all'aumentare della temperatura. E quando la temperatura raggiunge più di 190 °C, si osserva la distruzione delle unità polimeriche.
Quando lo zolfo fuso viene raffreddato naturalmente in crogioli cilindrici, si forma il cosiddetto grumo di zolfo: cristalli rombici di grandi dimensioni, aventi una forma distorta a forma di ottaedri con facce o angoli parzialmente "tagliati".
Se la sostanza fusa viene sottoposta a raffreddamento rapido (ad esempio utilizzando acqua fredda), si può ottenere zolfo plastico, che è una massa elastica simile alla gomma di colore brunastro o rosso scuro con una densità di 2,046 g /cm 3. Questa modifica, in contrasto con il rombico e il monoclino, è instabile. Gradualmente (in diverse ore) cambia colore in giallo, diventa fragile e si trasforma in un rombico.
Quando il vapore di zolfo (altamente riscaldato) viene congelato con azoto liquido, si forma la sua modificazione viola, che è stabile a temperature inferiori a meno 80 °C.
Lo zolfo praticamente non si dissolve nell'ambiente acquatico. Tuttavia, è caratterizzato da una buona solubilità in solventi organici. Scarso conduttore di elettricità e calore.
Il punto di ebollizione dello zolfo è 444,6 °C. Il processo di ebollizione è accompagnato dal rilascio di vapori giallo arancio, costituiti principalmente da molecole S8, che, al successivo riscaldamento, si dissociano, determinando la formazione di forme di equilibrio S 6, S4 e S2. Inoltre, quando riscaldate, grandi molecole si decompongono e, a temperature superiori a 900 gradi, le coppie sono costituite praticamente solo da molecole S2, che si dissociano in atomi a 1500 ° С.
Quali sono le proprietà chimiche dello zolfo?
Lo zolfo è un tipico non metallo. chimicamente attivo. Le proprietà ossidanti-riducenti dello zolfo si manifestano in relazione a una varietà di elementi. Quando riscaldato, si combina facilmente con quasi tutti gli elementi, il che spiega la sua presenza obbligatoria nei minerali metallici. Le eccezioni sono Pt, Au, I2, N2 e gas inerti. Gli stati di ossidazione che lo zolfo esibisce nei composti sono -2, +4, +6.
Le proprietà dello zolfo e dell'ossigeno lo fanno bruciare nell'aria. Il risultato di questa interazione è la formazione di anidridi solforose (SO2) e solforiche (SO3), che vengono utilizzate per produrre solforosa e solforica acidi.
A temperatura ambiente, le proprietà riducenti dello zolfo si manifestano solo in relazione al fluoro, nella reazione con cui si forma l'esafluoruro di zolfo:
S + 3F2=SF6.
Quando riscaldato (sotto forma di una fusione) interagisce con cloro, fosforo, silicio, carbonio. Come risultato delle reazioni con l'idrogeno, oltre all'idrogeno solforato, forma solfani combinati con un comuneformula H2SX.
Le proprietà ossidanti dello zolfo si osservano quando si interagisce con i metalli. In alcuni casi si possono osservare reazioni piuttosto violente. Come risultato dell'interazione con i metalli, si formano solfuri (composti solforosi) e polisolfuri (metalli polisolfuri).
Se riscaldato a lungo, reagisce con acidi ossidanti concentrati, ossidandosi allo stesso tempo.
Successivamente, considera le principali proprietà dei composti dello zolfo.
Anidride solforosa
L'ossido di zolfo (IV), chiamato anche anidride solforosa e anidride solforosa, è un gas (incolore) dall'odore pungente e asfissiante. Tende a liquefarsi sotto pressione a temperatura ambiente. SO2 è un ossido acido. È caratterizzato da una buona solubilità in acqua. In questo caso si forma un acido solforoso debole e instabile, che esiste solo in una soluzione acquosa. Come risultato dell'interazione dell'anidride solforosa con gli alcali, si formano solfiti.
Ha un'attività chimica abbastanza elevata. Le più pronunciate sono le proprietà chimiche riducenti dell'ossido di zolfo (IV). Tali reazioni sono accompagnate da un aumento dello stato di ossidazione dello zolfo.
Le proprietà chimiche ossidanti dell'ossido di zolfo appaiono in presenza di forti agenti riducenti (come il monossido di carbonio).
Triossido di zolfo
Triossido di zolfo (anidride solforica) - il più alto ossido di zolfo (VI). In condizioni normali, è un liquido incolore, volatile con un odore soffocante. Ha la capacità di congelare a temperatureinferiore a 16,9 gradi. In questo caso si forma una miscela di diverse modificazioni cristalline di anidride solforosa solida. Le elevate proprietà igroscopiche dell'ossido di zolfo lo fanno "fumare" in aria umida. Di conseguenza, si formano goccioline di acido solforico.
Solfuro di idrogeno
Il solfuro di idrogeno è un composto chimico binario di idrogeno e zolfo. H2S è un gas velenoso incolore caratterizzato da un sapore dolciastro e un odore di uovo marcio. Si scioglie a meno 86 °С, bolle a meno 60 °С. Termicamente instabile. A temperature superiori a 400 °C, l'idrogeno solforato si decompone in S e H2. È caratterizzato da una buona solubilità in etanolo. È poco solubile in acqua. Come risultato della dissoluzione in acqua, si forma acido idrosolforico debole. L'acido solfidrico è un forte agente riducente.
Infiammabile. Quando brucia nell'aria, si può osservare una fiamma blu. Ad alte concentrazioni, può reagire con molti metalli.
Acido solforico
L'acido solforico (H2SO4) può essere di concentrazione e purezza diverse. Allo stato anidro è un liquido incolore, inodore e oleoso.
La temperatura alla quale la sostanza si scioglie è di 10 °C. Il punto di ebollizione è di 296 °C. Si scioglie bene in acqua. Quando l'acido solforico viene sciolto, si formano idrati e viene rilasciata una grande quantità di calore. Il punto di ebollizione di tutte le soluzioni acquose apressione 760 mm Hg. Arte. supera i 100°C. Un aumento del punto di ebollizione si verifica con un aumento della concentrazione dell'acido.
Le proprietà acide di una sostanza si manifestano quando interagisce con ossidi e basi basiche. H2SO4 è un acido bibasico, grazie al quale può formare sia solfati (sali medi) che idrosolfati (sali acidi), la maggior parte dei che sono solubili in acqua.
Le proprietà dell'acido solforico si manifestano più chiaramente nelle reazioni redox. Ciò è dovuto al fatto che nella composizione di H2SO4 lo zolfo ha il più alto stato di ossidazione (+6). Un esempio della manifestazione delle proprietà ossidanti dell'acido solforico è la reazione con il rame:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Zolfo: proprietà utili
Lo zolfo è un oligoelemento essenziale per gli organismi viventi. È parte integrante degli aminoacidi (metionina e cisteina), degli enzimi e delle vitamine. Questo elemento partecipa alla formazione della struttura terziaria della proteina. La quantità di zolfo legato chimicamente contenuta nelle proteine varia dallo 0,8 al 2,4% in peso. Il contenuto dell'elemento nel corpo umano è di circa 2 grammi per 1 kg di peso (cioè, circa lo 0,2% è zolfo).
Le proprietà utili del microelemento difficilmente possono essere sopravvalutate. Proteggendo il protoplasma sanguigno, lo zolfo è un aiuto attivo del corpo nella lotta contro i batteri nocivi. La coagulazione del sangue dipende dalla sua quantità, cioè l'elemento aiutamantenere un livello sufficiente. Lo zolfo svolge anche un ruolo importante nel mantenimento dei valori normali della concentrazione della bile prodotta dall'organismo.
Spesso indicato come il "minerale di bellezza" perché è essenziale per mantenere in salute pelle, unghie e capelli. Lo zolfo ha la capacità di proteggere il corpo da vari tipi di impatti ambientali negativi. Questo aiuta a rallentare il processo di invecchiamento. Lo zolfo purifica il corpo dalle tossine e protegge dalle radiazioni, che è particolarmente importante in questo momento, data l'attuale situazione ambientale.
Quantità insufficienti di microelementi nel corpo possono portare a una scarsa escrezione di tossine, ridotta immunità e vitalità.
Lo zolfo partecipa alla fotosintesi batterica. È un componente della batterioclorofilla e l'idrogeno solforato è una fonte di idrogeno.
Zolfo: proprietà e applicazioni industriali
Lo zolfo più utilizzato è per produrre acido solforico. Inoltre, le proprietà di questa sostanza ne consentono l'uso per la vulcanizzazione della gomma, come fungicida in agricoltura e persino come farmaco (zolfo colloidale). Inoltre, lo zolfo viene utilizzato per la produzione di fiammiferi e composizioni pirotecniche, fa parte delle composizioni zolfo-bitume per la produzione di asf alto solforato.
