Το θείο είναι ένα αρκετά κοινό χημικό στοιχείο στη φύση (δεκάτο έκτο σε περιεκτικότητα στον φλοιό της γης και έκτο στα φυσικά νερά). Υπάρχουν τόσο το φυσικό θείο (η ελεύθερη κατάσταση του στοιχείου) όσο και οι ενώσεις του.
Θείο στη φύση
Μεταξύ των σημαντικότερων φυσικών ορυκτών θείου είναι ο σιδηροπυρίτης, ο φαλερίτης, το γαλένα, η κιννάβαρη, ο αντιμονίτης. Ο Παγκόσμιος Ωκεανός περιέχει κυρίως θειικά άλατα ασβεστίου, μαγνησίου και νατρίου, τα οποία προκαλούν τη σκληρότητα των φυσικών νερών.
Πώς λαμβάνεται το θείο;
Η εξόρυξη θειούχων μεταλλευμάτων πραγματοποιείται με διαφορετικές μεθόδους. Ο κύριος τρόπος για να αποκτήσετε θείο είναι να το μυρίσετε απευθείας στο χωράφι.
Η εξόρυξη ανοιχτού λάκκου περιλαμβάνει τη χρήση εκσκαφέων για την αφαίρεση στρωμάτων πετρωμάτων που καλύπτουν το θείο μετάλλευμα. Μετά τη σύνθλιψη των στρωμάτων μεταλλεύματος με εκρήξεις, αποστέλλονται στο μεταλλουργείο θείου.
Στη βιομηχανία, το θείο λαμβάνεται ως υποπροϊόν διεργασιών σε κλιβάνους τήξης, κατά τη διύλιση πετρελαίου. Υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες στο φυσικό αέριο (όπωςδιοξείδιο του θείου ή υδρόθειο), η εξαγωγή του οποίου εναποτίθεται στα τοιχώματα του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού. Το λεπτώς διασκορπισμένο θείο που συλλαμβάνεται από το αέριο χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία ως πρώτη ύλη για την παραγωγή διαφόρων προϊόντων.
Αυτή η ουσία μπορεί επίσης να ληφθεί από φυσικό διοξείδιο του θείου. Για αυτό, χρησιμοποιείται η μέθοδος Claus. Συνίσταται στη χρήση «λάκκων θείου» στα οποία το θείο απαερώνεται. Το αποτέλεσμα είναι ένα τροποποιημένο θείο που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία ασφάλτου.
Κύριες αλλοτροπικές τροποποιήσεις του θείου
Το θείο έχει αλλοτροπία. Είναι γνωστός ένας μεγάλος αριθμός αλλοτροπικών τροποποιήσεων. Τα πιο γνωστά είναι το ρομβικό (κρυσταλλικό), το μονοκλινικό (βελονικό) και το πλαστικό θείο. Οι δύο πρώτες τροποποιήσεις είναι σταθερές, η τρίτη μετατρέπεται σε ρομβική όταν στερεοποιηθεί.
Φυσικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το θείο
Μόρια ορθορομβικών (α-S) και μονοκλινικών (β-S) τροποποιήσεων περιέχουν 8 άτομα θείου το καθένα, τα οποία συνδέονται σε έναν κλειστό κύκλο με απλούς ομοιοπολικούς δεσμούς.
Υπό κανονικές συνθήκες, το θείο έχει μια ρομβική τροποποίηση. Είναι μια κίτρινη στερεή κρυσταλλική ουσία με πυκνότητα 2,07 g/cm3. Λιώνει στους 113°C. Η πυκνότητα του μονοκλινικού θείου είναι 1,96 g/cm3, το σημείο τήξεως του είναι 119,3 °C.
Όταν λιώσει, το θείο διαστέλλεται και γίνεται ένα κίτρινο υγρό που γίνεται καφέ στους 160 °C καιμετατρέπεται σε παχύρρευστη σκούρα καφέ μάζα όταν φτάσει στους 190 °C περίπου. Σε θερμοκρασίες πάνω από αυτή την τιμή, το ιξώδες του θείου μειώνεται. Σε περίπου 300 °C, περνά και πάλι σε υγρή ρευστή κατάσταση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κατά τη θέρμανση, το θείο πολυμερίζεται, αυξάνοντας το μήκος της αλυσίδας με την αύξηση της θερμοκρασίας. Και όταν η θερμοκρασία φτάσει πάνω από 190 ° C, παρατηρείται η καταστροφή των πολυμερών μονάδων.
Όταν το τήγμα του θείου ψύχεται φυσικά σε κυλινδρικά χωνευτήρια, σχηματίζεται το λεγόμενο σβώλο θείο - ρομβικοί κρύσταλλοι μεγάλων μεγεθών, που έχουν παραμορφωμένο σχήμα με τη μορφή οκταέδρων με μερικώς «κομμένες» όψεις ή γωνίες.
Εάν η λιωμένη ουσία υποβληθεί σε ταχεία ψύξη (για παράδειγμα, με χρήση κρύου νερού), τότε μπορεί να ληφθεί πλαστικό θείο, το οποίο είναι μια ελαστική μάζα που μοιάζει με καουτσούκ καφέ ή σκούρου κόκκινου χρώματος με πυκνότητα 2,046 g /cm 3. Αυτή η τροποποίηση, σε αντίθεση με τη ρομβική και τη μονοκλινική, είναι ασταθής. Σταδιακά (σε αρκετές ώρες) αλλάζει χρώμα σε κίτρινο, γίνεται εύθραυστο και μετατρέπεται σε ρομβικό.
Όταν οι ατμοί θείου (πολύ θερμαινόμενοι) καταψύχονται με υγρό άζωτο, σχηματίζεται η μοβ τροποποίησή του, η οποία είναι σταθερή σε θερμοκρασίες κάτω από μείον 80 °C.
Το θείο πρακτικά δεν διαλύεται στο υδάτινο περιβάλλον. Ωστόσο, χαρακτηρίζεται από καλή διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες. Κακός αγωγός ηλεκτρισμού και θερμότητας.
Το σημείο βρασμού του θείου είναι 444,6 °C. Η διαδικασία βρασμού συνοδεύεται από την απελευθέρωση πορτοκαλοκίτρινων ατμών, που αποτελούνται κυρίως από μόρια S8, τα οποία, κατά την επακόλουθη θέρμανση, διασπώνται, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό μορφών ισορροπίας S 6, S4 και S2. Επιπλέον, όταν θερμαίνονται, τα μεγάλα μόρια αποσυντίθενται και σε θερμοκρασίες άνω των 900 βαθμών, τα ζεύγη αποτελούνται πρακτικά μόνο από μόρια S2, διασπώνται σε άτομα στους 1500°C.
Ποιες είναι οι χημικές ιδιότητες του θείου;
Το θείο είναι ένα τυπικό αμέταλλο. χημικά ενεργό. Οι οξειδωτικές-αναγωγικές ιδιότητες του θείου εκδηλώνονται σε σχέση με μια ποικιλία στοιχείων. Όταν θερμαίνεται, συνδυάζεται εύκολα με όλα σχεδόν τα στοιχεία, γεγονός που εξηγεί την υποχρεωτική παρουσία του στα μεταλλεύματα μετάλλων. Οι εξαιρέσεις είναι Pt, Au, I2, N2 και αδρανή αέρια. Η οξείδωση δηλώνει ότι το θείο εμφανίζει στις ενώσεις -2, +4, +6.
Οι ιδιότητες του θείου και του οξυγόνου προκαλούν την καύση του στον αέρα. Το αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης είναι ο σχηματισμός θειούχων (SO2) και θειικών (SO3), οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την παραγωγή θείου και θείου οξέα.
Σε θερμοκρασία δωματίου, οι αναγωγικές ιδιότητες του θείου εκδηλώνονται μόνο σε σχέση με το φθόριο, στην αντίδραση με την οποία σχηματίζεται το εξαφθοριούχο θείο:
S + 3F2=SF6.
Όταν θερμαίνεται (με τη μορφή τήγματος) αλληλεπιδρά με χλώριο, φώσφορο, πυρίτιο, άνθρακα. Ως αποτέλεσμα των αντιδράσεων με το υδρογόνο, εκτός από το υδρόθειο, σχηματίζει σουλφάνες σε συνδυασμό με ένα κοινότύπος H2SX.
Οι οξειδωτικές ιδιότητες του θείου παρατηρούνται όταν αλληλεπιδρά με μέταλλα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να παρατηρηθούν αρκετά βίαιες αντιδράσεις. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με μέταλλα, σχηματίζονται σουλφίδια (θειούχες ενώσεις) και πολυσουλφίδια (πολυθειώδη μέταλλα).
Όταν θερμαίνεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, αντιδρά με πυκνά οξειδωτικά οξέα, οξειδώνοντας ταυτόχρονα.
Στη συνέχεια, εξετάστε τις κύριες ιδιότητες των ενώσεων θείου.
διοξείδιο του θείου
Το οξείδιο του θείου (IV), που ονομάζεται επίσης διοξείδιο του θείου και ανυδρίτης του θείου, είναι ένα αέριο (άχρωμο) με μια πικάντικη, ασφυκτική οσμή. Τείνει να υγροποιείται υπό πίεση σε θερμοκρασία δωματίου. SO2 είναι ένα οξείδιο οξέος. Χαρακτηρίζεται από καλή διαλυτότητα στο νερό. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται ένα ασθενές, ασταθές θειικό οξύ, το οποίο υπάρχει μόνο σε ένα υδατικό διάλυμα. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του διοξειδίου του θείου με τα αλκάλια, σχηματίζονται θειώδη.
Έχει αρκετά υψηλή χημική δράση. Οι πιο έντονες είναι οι αναγωγικές χημικές ιδιότητες του οξειδίου του θείου (IV). Τέτοιες αντιδράσεις συνοδεύονται από αύξηση της κατάστασης οξείδωσης του θείου.
Οι οξειδωτικές χημικές ιδιότητες του οξειδίου του θείου εμφανίζονται παρουσία ισχυρών αναγωγικών παραγόντων (όπως το μονοξείδιο του άνθρακα).
Τριοξείδιο του θείου
Τριοξείδιο του θείου (θειικός ανυδρίτης) - το υψηλότερο οξείδιο του θείου (VI). Υπό κανονικές συνθήκες, είναι ένα άχρωμο, πτητικό υγρό με αποπνικτική οσμή. Έχει την ικανότητα να παγώνει σε θερμοκρασίεςκάτω από 16,9 βαθμούς. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται ένα μείγμα διαφορετικών κρυσταλλικών τροποποιήσεων στερεού τριοξειδίου του θείου. Οι υψηλές υγροσκοπικές ιδιότητες του οξειδίου του θείου το κάνουν να «καπνίζει» σε υγρό αέρα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται σταγονίδια θειικού οξέος.
Υδρόθειο
Το υδρόθειο είναι μια δυαδική χημική ένωση υδρογόνου και θείου. Το H2S είναι ένα δηλητηριώδες άχρωμο αέριο που χαρακτηρίζεται από γλυκιά γεύση και οσμή σάπιου αυγού. Λιώνει στους μείον 86 °С, βράζει στους μείον 60 °С. Θερμικά ασταθής. Σε θερμοκρασίες άνω των 400 °C, το υδρόθειο αποσυντίθεται σε S και H2. Χαρακτηρίζεται από καλή διαλυτότητα στην αιθανόλη. Είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό. Ως αποτέλεσμα της διάλυσης στο νερό, σχηματίζεται ασθενές υδροθειικό οξύ. Το υδρόθειο είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας.
Εύφλεκτο. Όταν καίγεται στον αέρα, μπορεί να παρατηρηθεί μια μπλε φλόγα. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, μπορεί να αντιδράσει με πολλά μέταλλα.
θειικό οξύ
Το
Το θειικό οξύ (H2SO4) μπορεί να έχει διαφορετική συγκέντρωση και καθαρότητα. Στην άνυδρη κατάσταση, είναι ένα άχρωμο, άοσμο, λιπαρό υγρό.
Η θερμοκρασία στην οποία λιώνει η ουσία είναι 10 °C. Το σημείο βρασμού είναι 296 °C. Διαλύεται καλά στο νερό. Όταν το θειικό οξύ διαλύεται, σχηματίζονται υδρίτες και απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας. Το σημείο βρασμού όλων των υδατικών διαλυμάτων στοπίεση 760 mm Hg. Τέχνη. υπερβαίνει τους 100 °C. Αύξηση του σημείου βρασμού συμβαίνει με αύξηση της συγκέντρωσης του οξέος.
Οι όξινες ιδιότητες μιας ουσίας εκδηλώνονται όταν αλληλεπιδρούν με βασικά οξείδια και βάσεις. Το H2SO4 είναι διβασικό οξύ, λόγω του οποίου μπορεί να σχηματίσει τόσο θειικά (μεσαία άλατα) όσο και υδροθειικά (όξινα άλατα), τα περισσότερα που είναι διαλυτά στο νερό.
Οι ιδιότητες του θειικού οξέος εκδηλώνονται πιο ξεκάθαρα στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στη σύνθεση του H2SO4 το θείο έχει την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης (+6). Ένα παράδειγμα της εκδήλωσης των οξειδωτικών ιδιοτήτων του θειικού οξέος είναι η αντίδραση με χαλκό:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Θείο: χρήσιμες ιδιότητες
Το θείο είναι ένα ιχνοστοιχείο απαραίτητο για τους ζωντανούς οργανισμούς. Αποτελεί αναπόσπαστο μέρος των αμινοξέων (μεθειονίνη και κυστεΐνη), των ενζύμων και των βιταμινών. Αυτό το στοιχείο συμμετέχει στο σχηματισμό της τριτοταγούς δομής της πρωτεΐνης. Η ποσότητα του χημικά δεσμευμένου θείου που περιέχεται στις πρωτεΐνες κυμαίνεται από 0,8 έως 2,4% κατά βάρος. Η περιεκτικότητα του στοιχείου στο ανθρώπινο σώμα είναι περίπου 2 γραμμάρια ανά 1 κιλό βάρους (δηλαδή, περίπου το 0,2% είναι θείο).
Οι χρήσιμες ιδιότητες του μικροστοιχείου δύσκολα μπορούν να υπερεκτιμηθούν. Προστατεύοντας το πρωτόπλασμα του αίματος, το θείο είναι ενεργός βοηθός του οργανισμού στην καταπολέμηση των επιβλαβών βακτηρίων. Η πήξη του αίματος εξαρτάται από την ποσότητα του, δηλαδή το στοιχείο βοηθάειδιατηρήσει ένα επαρκές επίπεδο. Το θείο παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη διατήρηση των φυσιολογικών τιμών της συγκέντρωσης της χολής που παράγεται από τον οργανισμό.
Συχνά αναφέρεται ως το "ορυκτό ομορφιάς" επειδή είναι απαραίτητο για τη διατήρηση υγιούς δέρματος, νυχιών και μαλλιών. Το θείο έχει την ικανότητα να προστατεύει το σώμα από διάφορους τύπους αρνητικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Αυτό βοηθά στην επιβράδυνση της διαδικασίας γήρανσης. Το θείο καθαρίζει το σώμα από τις τοξίνες και προστατεύει από την ακτινοβολία, η οποία είναι ιδιαίτερα σημαντική αυτή τη στιγμή, δεδομένης της τρέχουσας περιβαλλοντικής κατάστασης.
Οι ανεπαρκείς ποσότητες μικροστοιχείων στο σώμα μπορεί να οδηγήσουν σε κακή απέκκριση τοξινών, μειωμένη ανοσία και ζωτικότητα.
Το θείο συμμετέχει στη βακτηριακή φωτοσύνθεση. Είναι συστατικό της βακτηριοχλωροφύλλης και το υδρόθειο είναι πηγή υδρογόνου.
Θείο: ιδιότητες και βιομηχανικές εφαρμογές
Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο θείο είναι η παραγωγή θειικού οξέος. Επίσης, οι ιδιότητες αυτής της ουσίας καθιστούν δυνατή τη χρήση της για τον βουλκανισμό του καουτσούκ, ως μυκητοκτόνο στη γεωργία, ακόμη και ως φάρμακο (κολλοειδές θείο). Επιπλέον, το θείο χρησιμοποιείται για την παραγωγή σπίρτων και πυροτεχνικών συνθέσεων, αποτελεί μέρος των συνθέσεων θείου-πίσσας για την παραγωγή θειούχου ασφάλτου.
